gmt meca の使い方

今回はちょっとマニアックな話です。

gmt meca は発震機構解を描くためのコマンドです。
GMT5までは gmt psmeca という名前でした。

発震機構解とは

発震機構解とは簡単に言えば地震の原因となった力場を表します。
詳しい説明は以下を参照してください。

データ取得

発震機構解のデータを公開している有名なサイトは以下の通りです。

いずれもデータを使用した際は出典および謝辞を記すこと。

発震機構解の種類

発震機構解にはいくつかの種類があります。

  1. 安芸・リチャーズの発震機構解
  2. ハーバードCMTの発震機構解
  3. 地震モーメントテンソル
  4. 断層面の部分的データから作成する発震機構解
  5. T軸・P軸・N軸のデータから作成する発震機構解

このうち今回は「安芸・リチャーズ」と「地震モーメントテンソル」の描き方について説明します。

gmt meca

gmt meca <データファイル名> -S[発震機構解の種類][スケールの大きさ] [-E【伸張部分の色】] [-G【圧縮部分の色】] [-Fa] [-Z]
※ スケールの大きさはM5の時の大きさ。
※ “-E”を指定しない場合は白色で塗りつぶす。
※ “-G”を指定しない場合は黒色で塗りつぶす。
※ “-Fa”を指定するとT軸・P軸もプロットされる。
※ カラーパレットを用いて色を付ける場合は“-Z”を付ける。色は3列目が参照される。

基本的にはこんな感じです。

安芸・リチャーズの発震機構解 (Sa)

gmt meca <データファイル名> -Sa[スケールの大きさ] [-E【伸張部分の色】] [-G【圧縮部分の色】] [-Fa] [-Z]
※ スケールの大きさはM5の時の大きさ。
※ “-E”を指定しない場合は白色で塗りつぶす。
※ “-G”を指定しない場合は黒色で塗りつぶす。
※ “-Fa”を指定するとT軸・P軸もプロットされる。
※ カラーパレットを用いて色を付ける場合は“-Z”を付ける。色は3列目が参照される。
※ データは「経度・緯度・深さ・走向・傾斜・すべり角・マグニチュード・Xオフセット位置・Yオフセット位置・メモ」の順。
(Xオフセット位置・Yオフセット位置・メモは省略可。)

気象庁のデータを使って実際に描いてみよう。


上から5つくらいまで地震を選び、数値をメモする。

緯度経度深さマグニチュード震央地域名走向1傾斜1すべり角1走向2傾斜2すべり角2
36度46.1分N140度42.3分E92km3.7茨城県北部33340160797852
36度27.2分N140度35.8分E55km3.3茨城県北部1882784156393
36度53.8分N140度32.3分E6km3.9福島県中通り1726-10521365-83
40度04.3分N141度50.8分E51km4.1岩手県沿岸北部25744809146100
35度24.6分N133度50.5分E11km3.9鳥取県中部23982179330898
35度37.2分N137度02.4分E9km4岐阜県美濃中西部34777-87882-166
35度04.1分N135度37.2分E12km3.2京都府南部324443520867129
36度59.0分N138度31.4分E10km3.8長野県北部11524225258133
34度12.5分N135度05.3分E9km3.2紀伊水道196351073565778

度分秒表記は最高に気に入らないので、少し直す。

緯度経度深さ[km]マグニチュード震央地域名走向1傾斜1すべり角1走向2傾斜2すべり角2
36.76833333140.705923.7茨城県北部33340160797852
36.45333333140.5966667553.3茨城県北部1882784156393
36.89666667140.538333363.9福島県中通り1726-10521365-83
40.07166667141.8466667514.1岩手県沿岸北部25744809146100
35.41133.8416667113.9鳥取県中部23982179330898
35.62137.0494岐阜県美濃中西部34777-87882-166
35.06833333135.62123.2京都府南部324443520867129
36.98333333138.5233333103.8長野県北部11524225258133
34.20833333135.088333393.2紀伊水道196351073565778

このうち必要なものは、「経度・緯度・深さ・走向1・傾斜1・すべり角1・マグニチュード」

経度緯度深さ走向1傾斜1すべり角1マグニチュード
140.70536.7683333392333401603.7
140.596666736.453333335518827843.3
140.538333336.8966666761726-1053.9
141.846666740.071666675125744804.1
133.841666735.4111239821793.9
137.0435.62934777-84
135.6235.068333331232444353.2
138.523333336.98333333101152423.8
135.088333334.208333339196351073.2

これをmeca.txtとして保存する。
今回は試しにM5のときの発震機構解の大きさを0.5cmにして、

#!/bin/bash
gmt begin aki png
    gmt basemap -JM12 -R120/150/20/50 -Bafg -BWSNE
    gmt coast -Df -W0.25 -LJBR+jTR+o0/1+c20+w500+f
    gmt meca "meca.txt" -Sa0.5
gmt end

とすれば、この結果が、

となる。

ついでに発震機構解は慣習的に赤色で表すので、

#!/bin/bash
gmt begin aki png
    gmt basemap -JM12 -R120/150/20/50 -Bafg -BWSNE
    gmt coast -Df -W0.25 -LJBR+jTR+o0/1+c20+w500+f
    gmt meca "meca.txt" -Sa0.5 -Gred
gmt end

とすれば、

となる。

深さ別に色を付ける。

makcptで発震機構解に色を付けるには、 -Z を付ける。

#!/bin/bash
gmt begin aki png
    gmt basemap -JM12 -R120/150/20/50 -Bafg -BWSNE
    gmt coast -Df -W0.25 -LJBR+jTR+o0/1+c20+w500+f
    gmt makecpt -Cseis -T0/100/1 -Z
    gmt meca "meca.txt" -Sa0.5 -Z
    gmt colorbar -DJBR+jBL+o2/0+w-5/0.2 -Baf+l"denpth"
gmt end

この結果が、

である。かっこいい。

地震モーメントテンソル (Sm)

gmt meca <データファイル名> -Sm[スケールの大きさ] [-E【伸張部分の色】] [-G【圧縮部分の色】] [-Fa] [-Z]
※ スケールの大きさはM5の時の大きさ。
※ “-E”を指定しない場合は白色で塗りつぶす。
※ “-G”を指定しない場合は黒色で塗りつぶす。
※ “-Fa”を指定するとT軸・P軸もプロットされる。
※ カラーパレットを用いて色を付ける場合は“-Z”を付ける。色は3列目が参照される。
※ データは「経度・緯度・深さ・mrr・mtt・mff・mrt・mrf・mtf・指数・Xオフセット位置・Yオフセット位置・メモ」の順。
※ Xオフセット位置・Yオフセット位置・メモは省略可。

モーメントテンソルについての説明はこちらの資料が大変分かりやすかったです。

なお、モーメントテンソル成分(r,t,f)については、rは鉛直上向きが正、tは南向きが正、fは東向きが正となる。


まずF-netのサイトに行き、適当に検索をしてデータを取得する。
出力フォーマットを「GMT フォーマット」にすること。

検索すると、真ん中あたりに数値が空白区切りで書かれている箇所があるはず。
(#longitude…の下からENDの上まで)

この数値データをメモ帳に保存して meca.txt という名前で保存する。
地図の枠は日本全国、ついでにP軸・T軸も描いてみよう。

今回は2020年1月1日~の100個のデータを取得し、関東地方の発震機構解分布図を描こう。

#!/bin/bash
gmt begin tensor png
    gmt basemap -JM12 -R138/141/34/36 -Bafg -BWSNE
    gmt coast -Df -W0.25 -LJBR+jTR+o0/1+c20+w100+f
    gmt makecpt -Cseis -T0/200/1 -Z
    gmt meca "meca.txt" -Sm0.5 -Z
    gmt colorbar -DJBR+jBL+o2/0+w-5/0.2 -Baf+l"denpth"
gmt end

この結果が、

となる。

DEMを用いて描くならば、

#!/bin/bash
gmt begin tensor png
    gmt basemap -JM12 -R138/141/34/36 -Bafg -BWSNE
    gmt makecpt -Cgeo -T-8000/8000/200 -Z
    gmt grdcut @earth_relief_03s -R138/141/34/36 -Gdem.nc
    gmt grdgradient dem.nc -Ggrad.grd -A45 -Ne0.8
    gmt grdimage dem.nc -Igrad.grd -C
    gmt coast -Df -W0.25 -LJBR+jTR+o0/1+c20+w100+f
    gmt makecpt -Cseis -T0/200/1 -Z
    gmt meca "meca.txt" -Sm0.5 -Z
    gmt colorbar -DJBR+jBL+o2/0+w-5/0.2 -Baf+l"denpth"
gmt end

となる。

図の作成には防災科学技術研究所のF-netデータを使用しました。
記して感謝申し上げます。
nied-ir

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