断层面解

构造地质学术语

断层面解（Fault-plane solution），是地质学领域的专业词汇，用于描述断层面特征。这些特征主要包括断层面倾向、断层滑移方向、断层面走向，通过对这几项主要的属性特征的描述从而概括整个断层面的特征。

简介

断层面解亦称“断层平面答案”。是指用观测到的P波初动的动力学特征求解断层面的产状、位置及所受的力的系统。主要结果包括断层面的走向、倾向、倾角和力轴（张力轴和压力轴）的方位角和仰角等。

主要内容

断层面解通常以弹性回跳理论为基础，从点源模型出发，利用作图法或解析法即可得到断层面解。作图法是以平面作图代替球面作图。常用的有吴尔夫网作图法和施密特网作图法。两种作图法的投影面均为某个过球心的大圆面，前者的投影关系较后者简单，故更为常用。用解析法求断层平面解时，先要引入模拟断层错动的震源模型（单力偶、双力偶或剪切位错模型），利用该模型产生的P波远场位移公式，确定P波的两个节面（断层面和辅助面），节面上位移为零，其两侧的P波初动符号相反，形成四象限分布。作出最大主应力轴（T轴）和最小主应力轴（P轴），根据节面和力轴的空间位置，便可求得节面的走向、倾向和倾角。再用最内等震线的长轴，或前震、余震的地理分布，或大地测量数据，或地震波辐射中反映出的多普勒效应以及辐射花样的不对称性来确定两个节面中的断层面。

研究意义

断层面解是震源机制研究的主要内容。一个地震的断层面解，描述了该地震的释放应力场，由许多断层面解得到的统计结果可代替该地区的应力场。可为认识地震应力场的基本结构、进一步研究地震的发生和构造运动等提供依据。

求解方法

断层面解（Fault-plane solution）是用来描述断层面特征的，如何求出断层面解呢？以下内容对此作了详细阐释。

当地震波被地震仪记录下来时，最初被记录的波形线条的方向有两种可能性：一种指向震源的方向，在地震波形图上看起来，就是往下；另一种则是指向远离震源的方向，地震波形的「初动」向上。

波形图上的「初动」向上或向下，是受到力的作用方向影响的。例如我们对一个停止的钟摆施力，如果给予推力，那么钟摆会远离施力点移动，如果是拉力，就会向着施力点移动。地震仪记录的原理也是如此。至于地震仪受到的力量是推力还是拉力，与地震测站与震源之间的相对位置有关。

例如一个正断层，它因为受到了两边的张力，使得上盤向下陷落，地震因而发生。假设我们在断层面上通过震源画出一个垂直于断层面的「辅助面」，那么，我们可以将水平面分成三个区域（图A）。位於断层面与辅助面之间的中间区域会受到拉力，地震仪上会得到初动向下的记录（用空心圆圈代表）。外侧的其他两个区域上的测站则因为受到远离震源方向的力量，因此受到的是推力，就会得到初动向上的记录（用实心圆点代表）。

既然测站的初动与断层面、辅助面有这样的关系，那麼我们就可以借由这种关系，用测站记录的初动来找出断层面。也就是说，我们只要找出上动测站与下动测站的分界（实心点与空心圈的分界线），然後根据这条线在一个假想球面上画出相互垂直的两个面，就可以知道辅助面与断层面了（图A）。

地震学家找到辅助面与断层面後，以实色及白色分别代表上动与下动的区域，便可以画出一个像是海滩球的图形（图A）。海滩球是辅助面与断层面在一个假想球面下半球上的投影，球的「轴」则代表著断层的走向。它的倾角可由球的「摆放方式」看出，滑移方向则可由断层性质是正、逆或平移来判断。正断层的海滩球白色面朝上（图B），逆断层则实色面朝上（图B），平移断层时则球的「轴点」朝上（图B），如断层同时包含垂直与水平的位移，就会出现如图B的断层面解。我们虽然可以知道断层面与辅助面的位态，但是并不能确定哪一个面是断层面，哪一个是辅助面，因此只能两案并陈，通通画出来。真正的断层面必须靠馀震的分布或实地的地质调查来确定。

以上描述的是传统地震观测求断层面解的方法，至于更先进的宽频地震仪则是利用波形反演法（waveform inversion），先假设可能的断层面解，再用电脑分析出相对应的理论地震波波形，之後再比对实际观测到的波形是否吻合，即可知假设是否成立。

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