Mécanisme focal - Focal mechanism
Le mécanisme focal d'un séisme décrit la déformation dans la région source qui génère les ondes sismiques . Dans le cas d'un événement lié à une faille , il fait référence à l'orientation du plan de faille qui a glissé et au vecteur de glissement et est également connu sous le nom de solution de plan de faille . Les mécanismes focaux sont dérivés d'une solution du tenseur des moments du séisme, lui-même estimé par une analyse des formes d'onde sismiques observées . Le mécanisme focal peut être dérivé de l'observation de la configuration des "premiers mouvements", c'est-à-dire si les premières ondes P arrivant se brisent ou s'effondrent. Cette méthode a été utilisée avant que les formes d'onde ne soient enregistrées et analysées numériquement et cette méthode est toujours utilisée pour les tremblements de terre trop petits pour une solution facile du tenseur des moments. Les mécanismes focaux sont maintenant principalement dérivés à l'aide d'une analyse semi-automatique des formes d'onde enregistrées.
Solutions de tenseur de moment
La solution du tenseur des moments est généralement affichée graphiquement à l'aide d'un diagramme dit de ballon de plage . Le modèle d'énergie rayonnée lors d'un tremblement de terre avec une seule direction de mouvement sur un seul plan de faille peut être modélisé comme un double couple , qui est décrit mathématiquement comme un cas particulier d'un tenseur du second ordre (similaire à ceux pour la contrainte et la déformation ) connu comme tenseur des moments.
Les tremblements de terre qui ne sont pas causés par un mouvement de faille ont des schémas de rayonnement énergétique assez différents. Dans le cas d'une explosion nucléaire souterraine , par exemple, le tenseur du moment sismique est isotrope et cette différence permet de distinguer facilement de telles explosions de leur réponse sismique. Il s'agit d'une partie importante de la surveillance pour faire la distinction entre les tremblements de terre et les explosions pour le Traité d'interdiction complète des essais .
Représentation graphique ("beachball plot")
Les données d'un tremblement de terre sont tracées à l'aide d'une projection stéréographique de l' hémisphère inférieur . L' azimut et l'angle de décollage sont utilisés pour tracer la position d'un enregistrement sismique individuel. L'angle de décollage est l'angle par rapport à la verticale d'un rayon sismique lorsqu'il émerge du foyer du séisme. Ces angles sont calculés à partir d'un ensemble standard de tableaux qui décrivent la relation entre l'angle de décollage et la distance entre le foyer et la station d'observation. Par convention, des symboles pleins sont utilisés pour tracer les données des stations où le premier mouvement de l'onde P enregistré était vers le haut (une onde de compression), des symboles creux pour le bas (une onde de tension), avec des points pour les stations avec des arrivées trop faibles pour avoir une idée de mouvement. S'il y a suffisamment d'observations, on peut tracer deux grands cercles orthogonaux bien contraints qui séparent les observations en compression des observations en tension et ce sont les plans nodaux. Les observations des stations sans premier mouvement clair se trouvent normalement à proximité de ces plans. Par convention, les quadrants de compression sont remplis de couleur et les quadrants de tension laissés blancs. Les deux plans nodaux se coupent au niveau de l'axe N (neutre). Les axes P et T sont également souvent tracés ; avec l'axe N ces trois directions correspondent respectivement aux directions des contraintes principales de compression maximale, minimale et intermédiaire associées au séisme. L'axe P est tracé au centre du segment blanc, l'axe T au centre du segment coloré.
Le plan de faille responsable du séisme sera parallèle à l'un des plans nodaux, l'autre étant appelé plan auxiliaire. Il n'est pas possible de déterminer uniquement à partir d'un mécanisme focal lequel des plans nodaux est en fait le plan de faille. Pour cela, d'autres preuves géologiques ou géophysiques sont nécessaires pour lever l'ambiguïté. Le vecteur de glissement, qui est la direction du mouvement d'un côté de la faille par rapport à l'autre, se trouve dans le plan de la faille, à 90 degrés de l'axe N.
Pour donner un exemple, lors du séisme de 2004 dans l' océan Indien , la solution du tenseur de moment donne deux plans nodaux, l'un plongeant vers le nord-est à 6 degrés et l'autre plongeant vers le sud-ouest à 84 degrés. Dans ce cas, le tremblement de terre peut être associé en toute confiance au plan plongeant légèrement vers le nord-est, car il s'agit de l'orientation de la dalle de subduction telle que définie par les emplacements historiques des tremblements de terre et les modèles de tectonique des plaques.
Les solutions de plan de faille sont utiles pour définir le style de faille dans les volumes sismogènes en profondeur pour lesquels aucune expression de surface du plan de faille n'existe, ou lorsque la trace de faille est recouverte par un océan. Un exemple magnifiquement simple d'un test réussi de l'hypothèse de l'étalement du fond marin a été la démonstration que le sens du mouvement le long des failles de transformation océaniques est opposé à ce qui serait attendu dans l'interprétation géologique classique des dorsales océaniques décalées. Cela a été fait en construisant des solutions de plan de faille des tremblements de terre dans les failles océaniques, qui ont montré des tracés en ballon de plage de nature décrochante (voir les figures), avec un plan nodal parallèle à la faille et le glissement dans la direction requise par l'idée de propagation du fond marin. des crêtes.
Les solutions de plan de faille ont également joué un rôle clé dans la découverte que les zones sismiques profondes dans certaines dalles de subduction sont en compression, d'autres en tension.
Calculateur de ballon de plage
Il existe plusieurs programmes disponibles pour préparer des solutions de mécanisme focal (FMS). BBC, une boîte à outils basée sur MATLAB , est disponible pour préparer les diagrammes de ballon de plage. Ce logiciel trace les premières données de polarité de mouvement lorsqu'elles arrivent à différentes stations. La compression et la dilatation sont séparées à l'aide de la souris. Un schéma final est préparé automatiquement.
Voir également
Les références
Liens externes
- Mécanismes focaux – United States Geological Survey
- Une introduction aux solutions de mécanisme focal pour les géologues - Baylor University
- Mécanismes focaux - entrez les paramètres de défaut et un diagramme « de plage » est créé
- Mécanismes focaux expliqués : que sont ces « ballons de plage » ? – Consortium IRIS