Earthquake Focal Mechanism · Lower Hemisphere Projection

用 Azimuth、Take-off Angle、初動上下動推敲震源機制解

這個網頁把地震學作業變成互動式 Demo:先整理測站資料,再修正 take-off angle,最後用 P 波初動的黑白分布推敲節面與震源機制球。

154筆有初動資料
+ / −上下動判讀
下半球等面積投影

Manual drawing workflow

手動繪製震源機制球的訣竅

01

先整理資料

只留下三個欄位:方位角 azimuth、take-off angle、初動 polarity。沒有 + / − 的測站先不要放進反演,避免混淆判讀。

02

修正 take-off angle

若 take-off angle 大於 90°,代表射線落在另一半球。手繪時要轉到下半球:

takeoff' = 180° - takeoff
azimuth' = azimuth - 180°
再把 azimuth' 調回 0°–360°
03

看黑白點分布

把 + 畫成實心點、− 畫成空心點,尋找能把兩種初動分區的兩條大圓;黑白交界就是節面,一條是真斷層面,另一條是輔助面。

Take-off correction trainer

互動練習:超過 90° 時,點會怎麼被轉回下半球?

拖動 azimuth 與 take-off angle,觀察右方點位如何修正。這一段是手繪最容易錯的地方。

修正公式會顯示在這裡。

P25 dataset demo

P25 測站資料互動繪圖與震源機制搜尋

載入範例資料後,網頁會自動整理測站、修正 take-off angle、畫出下半球投影,並可用滑桿或自動搜尋找出最符合初動分布的 strike / dip / rake。

下半球等面積投影

黑點:+ upward;白點:− downward。紅叉代表目前模型無法解釋的初動。

Fit

目前機制判讀

載入資料後會顯示判讀結果。

不符合測站

整理後資料表

超過 90° 的 take-off angle 會自動轉成下半球可繪製值。

StationDistanceAzimuthTake-offPolarityCorrected Az.Corrected Take-off修正Pred.

Interactive mini game

P 波初動偵探小遊戲

這個遊戲改寫自你附件中的 Python 互動小遊戲:系統會用 seed 產生不同斷層型態,先只給你黑白初動點,讓你猜是哪一類震源機制。

挑戰圖

先不要開答案,試著用初動點分布想像兩條節面。

Game0 / 0

Seismology principle

P 波初動解繪製震源機制球的原理

下面的動畫用「單一測站 → 多個測站 → 黑白分區 → 節面」的順序,把 P 波初動為什麼能推敲震源機制球講清楚。

Animated explanation

Step 1:每個測站是一條從震源射出的射線

P 波初動記錄的是第一個到達測站的振動方向,因此每一站都提供震源球上一個方向的壓縮或擴張資訊。

1. 為什麼只用三個資訊就能推敲?

每個測站提供震源球上一個方向的 P 波初動。azimuth 決定方位,take-off angle 決定離中心或外圈多遠,+ / − 決定該方向屬於壓縮或擴張象限。當許多測站疊在同一顆球上,就會形成黑白區塊。

2. 節面與黑白象限

雙偶震源的 P 波輻射型態會分成四個象限。黑白交界代表振幅接近零的位置,也就是兩條節面。這兩條節面中,一條是真正破裂的斷層面,另一條是輔助面,單靠 P 波初動通常無法唯一判定哪一條才是真斷層面。

3. 下半球等面積投影

震源機制球通常畫下半球,因為它能把震源向外發射到各測站的射線方向投影到平面上。等面積投影能保留面積比例,適合比較測站分布是否集中或偏向某些方位。

4. 從手繪到程式搜尋

手繪時靠眼睛找能分開 + 與 − 的節面;程式則讓 strike、dip、rake 不斷改變,計算每組參數預測的 + / − 是否符合觀測,最後選出 fit 最高的機制解。

Reference output

本次 P25 作業參考圖與手繪震源機制解

左圖是程式依 P25 資料繪製出的參考震源機制;右圖是你手繪的此地震震源機制,網頁中特別附註為「手繪震源機制解」,可用來對照互動搜尋結果與人工判讀差異。

P25 focal mechanism reference
程式繪製參考解:由 P25 初動資料自動投影與搜尋得到的震源機制圖。
hand drawn focal mechanism solution
手繪震源機制解:依測站方位角、take-off angle 與初動上下動人工判讀出的震源機制。