El mecanismo focal de un terremoto describe la deformación en la región de origen que genera las ondas sísmicas . En el caso de un evento relacionado con una falla , se refiere a la orientación del plano de falla que se deslizó y al vector de deslizamiento , y también se conoce como solución del plano de falla . Los mecanismos focales se derivan de una solución del tensor de momento para el terremoto, que a su vez se estima mediante un análisis de las formas de onda sísmicas observadas . El mecanismo focal se puede derivar de la observación del patrón de "primeros movimientos", ya sea que las primeras ondas P que llegan se rompan hacia arriba o hacia abajo. Este método se utilizó antes de que las formas de onda se registraran y analizaran digitalmente, y este método todavía se utiliza para terremotos demasiado pequeños para una fácil solución del tensor de momento. Los mecanismos focales ahora se derivan principalmente utilizando el análisis semiautomático de las formas de onda registradas. [1]
La solución del tensor de momento se muestra gráficamente mediante un diagrama denominado de bola de playa . El patrón de energía irradiada durante un terremoto con una única dirección de movimiento en un único plano de falla se puede modelar como un par doble , que se describe matemáticamente como un caso especial de un tensor de segundo orden (similar a los de tensión y deformación ) conocido como tensor de momento.
Los terremotos que no son causados por el movimiento de fallas tienen patrones de radiación de energía muy diferentes. En el caso de una explosión nuclear subterránea , por ejemplo, el tensor de momento sísmico es isotrópico , y esta diferencia permite distinguir fácilmente dichas explosiones de su respuesta sísmica. Esta es una parte esencial del monitoreo para distinguir entre terremotos y explosiones para el Tratado de Prohibición Completa de los Ensayos Nucleares .
Los datos de un terremoto se representan gráficamente utilizando una proyección estereográfica del hemisferio inferior . El acimut y el ángulo de despegue se utilizan para representar gráficamente la posición de un registro sísmico individual. El ángulo de despegue es el ángulo desde la vertical de un rayo sísmico cuando emerge del foco del terremoto. Estos ángulos se calculan a partir de un conjunto estándar de tablas que describen la relación entre el ángulo de despegue y la distancia entre el foco y la estación de observación. Por convención, los símbolos rellenos representan los datos de las estaciones en las que el primer movimiento de la onda P registrado fue hacia arriba (una onda compresiva), los símbolos huecos representan los datos hacia abajo (una onda tensional) y las cruces representan las estaciones con llegadas demasiado débiles para obtener una sensación de movimiento. Si hay suficientes observaciones, se pueden dibujar dos grandes círculos ortogonales bien restringidos que dividan las observaciones compresivas de las tensionales, y estos son los planos nodales. Las observaciones de estaciones sin un primer movimiento claro normalmente se encuentran cerca de estos planos. Por convención, los cuadrantes compresivos se rellenan con color y el izquierdo tensional es blanco. Los dos planos nodales se intersecan en el eje N (neutro). Los ejes P y T también se suelen representar gráficamente; con el eje N, estas tres direcciones coinciden respectivamente con las direcciones de las tensiones de compresión principales máxima, mínima e intermedia asociadas con el terremoto. El eje P se representa gráficamente en el centro del segmento blanco y el eje T en el centro del segmento de color.
El plano de falla responsable del terremoto será paralelo a uno de los planos nodales; el otro se denomina plano auxiliar. Es imposible determinar únicamente a partir de un mecanismo focal cuál de los planos nodales es el plano de falla. Se necesitan otras pruebas geológicas o geofísicas para eliminar la ambigüedad. El vector de deslizamiento, la dirección del movimiento de un lado de la falla en relación con el otro, se encuentra dentro del plano de falla, a 90 grados del eje N.
Por ejemplo, en el terremoto del Océano Índico de 2004 , la solución del tensor de momento da dos planos nodales, uno con inclinación hacia el noreste a 6 grados y otro con inclinación hacia el suroeste a 84 grados. En este caso, el terremoto se puede asociar con seguridad con el plano con inclinación superficial hacia el noreste, ya que esta es la orientación de la placa en subducción según lo definido por las ubicaciones históricas de los terremotos y los modelos tectónicos de placas. [3]
Las soluciones de planos de falla son útiles para definir el estilo de fallas en volúmenes sismogénicos a profundidad para los cuales no existe expresión superficial del plano de falla o donde un océano cubre la traza de falla. Un ejemplo simple de una prueba exitosa de la hipótesis de expansión del fondo marino fue la demostración de que el sentido del movimiento a lo largo de las fallas transformantes oceánicas [4] es opuesto a lo que se esperaría en la interpretación geológica clásica de las dorsales oceánicas desplazadas. Esto se hizo construyendo soluciones de planos de falla de terremotos en fallas oceánicas, que mostraron gráficos de pelota de playa de naturaleza de deslizamiento de rumbo (ver figuras), con un plano nodal paralelo a la falla y el deslizamiento en la dirección requerida por la idea de la expansión del fondo marino desde las dorsales. [5]
Las soluciones de planos de falla también desempeñaron un papel crucial en el descubrimiento de que las zonas de terremotos profundos en algunas losas en subducción están bajo compresión mientras que otras están bajo tensión. [6] [7]
Existen varios programas disponibles para preparar soluciones de mecanismo focal (FMS). BBC, una caja de herramientas basada en MATLAB , está disponible para preparar los diagramas de pelota de playa. Este software traza los primeros datos de polaridad del movimiento a medida que llegan a diferentes estaciones. La compresión y la dilatación se separan con la ayuda del mouse. Se prepara un diagrama final automáticamente. [8]
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