2015年04月09日

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「斷層面解」會說話沿著斷層面的突然錯動會產生地震，而地震的發生也可能產生新斷層，因此，要徹底了解某次地震，研究人員必須找出該地震的斷層面。地震學家用「斷層面解」來描述地震，要說明一個斷層面，必須明確指出它的走向、傾角和滑移方式（圖A），而所謂的斷層面解（又稱震源機制解），通常可以不須使用文字說明，只用一顆像海灘球（beach ball ）似的圖形就可以完整表示這三種訊息。

地震學家如何求出斷層面解？    當地震波被地震儀記錄下來時，最初被記錄的波形線條的方向有兩種可能性：一種指向震源的方向，在地震波形圖上看起來，就是往下；另一種則是指向遠離震源的方向，地震波形的「初動」向上。    波形圖上的「初動」向上或向下，是受到力的作用方向影響的。例如我們對一個停止的鐘擺施力，如果給予推力，那麼鐘擺會遠離施力點移動，如果是拉力，就會向著施力點移動。地震儀記錄的原理也是如此。至於地震儀受到的力量是推力還是拉力，與地震測站與震源之間的相對位置有關。    例如一個正斷層（圖B），它因為受到了兩邊的張力，使得上盤向下陷落，地震因而發生。    假設我們在斷層面上通過震源畫出一個垂直於斷層面的「輔助面」，那麼，我們可以將水平面分成三個區域（圖C）。位於斷層面與輔助面之間的中間區域會受到拉力，地震儀上會得到初動向下的記錄（用空心圓圈代表）。外側的其他兩個區域上的測站則因為受到遠離震源方向的力量，因此受到的是推力，就會得到初動向上的記錄（用實心圓點代表）。    既然測站的初動與斷層面、輔助面有這樣的關係，那麼我們就可以藉由這種關係，用測站記錄的初動來找出斷層面。也就是說，我們只要找出上動測站與下動測站的分界（實心點與空心圈的分界線），然後根據這條線在一個假想球面上畫出相互垂直的兩個面，就可以知道輔助面與斷層面了（圖D）。    地震學家找到輔助面與斷層面後，以實色及白色分別代表上動與下動的區域，便可以畫出一個像是海灘球的圖形（圖E）。海灘球是輔助面與斷層面在一個假想球面下半球上的投影，球的「軸」則代表著斷層的走向。它的傾角可由球的「擺放方式」看出，滑移方向則可由斷層性質是正、逆或平移來判斷。正斷層的海灘球白色面朝上（圖F），逆斷層則實色面朝上（圖G），平移斷層時則球的「軸點」朝上（圖H），如斷層同時包含垂直與水平的位移，就會出現如圖I的斷層面解。    我們雖然可以知道斷層面與輔助面的位態，但是並不能確定哪一個面是斷層面，哪一個是輔助面，因此只能兩案並陳，通通畫出來。真正的斷層面必須靠餘震的分布或實地的地質調查來確定。    以上描述的是傳統地震觀測求斷層面解的方法，至於更先進的寬頻地震儀則是利用波形反演法（waveform inversion），先假設可能的斷層面解，再用電腦分析出相對應的理論地震波波形，之後再比對實際觀測到的波形是否吻合，即可知假設是否成立。