高邮-宝应4.9级地震地面运动特征分析

引用本文

王恒知, 俞言祥, 何斌, 彭小波, 詹小艳, 朱升初. 高邮-宝应4.9级地震地面运动特征分析[J]. 地震地质, 2018,40(6): 1349-1361.
WANG Heng-zhi, YU Yan-xiang, HE Bin, PENG Xiao-bo, ZHAN Xiao-yan, ZHU Sheng-chu. GROUND MOTION CHARACTERISTICS OF GAOYOU-BAOYING M4.9 EARTHQUAKE [J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2018,40(6): 1349-1361. 复制到剪切板

DOI:10.3969/j.issn.0253-4967.2018.06.011
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高邮-宝应4.9级地震地面运动特征分析

王恒知¹⁾, 俞言祥²⁾, 何斌¹⁾, 彭小波¹⁾, 詹小艳¹⁾, 朱升初¹⁾

1)江苏省地震局, 南京 210014

2)中国地震局地球物理研究所, 北京 100081

〔作者简介〕王恒知, 男, 2009年于中国地震局兰州地震研究所获构造地质学硕士学位, 工程师, 现主要从事强震动观测和地震工程研究, 电话: 025-82485709, E-mail: jsdzwhz@126.com。

收稿日期: 2017-11-20

基金项目: 江苏省地震局局长基金(201501JY)、江苏省科技支撑计划-社会发展(BE2014731)和中国地震局地震科技星火计划项目(XH16014)共同资助

摘要

2012年7月20日江苏高邮、宝应交界处发生4.9级地震。文中利用江苏省强震动台网获取的43组主震强震动记录, 从地震动峰值特征、衰减关系、持时和加速度反应谱等方面进行分析, 结果表明: 观测记录的峰值加速度等值线长轴沿SW-NE方向展布, 与真实的烈度等值线格局基本一致; 水平向峰值加速度值与中国东部地区地震动衰减关系预测值基本相符, 水平向峰值加速度值和水平向峰值速度值均高于第五代区划图(GB18306-2015)中使用的衰减关系预测值; 回归分析了2种地震动相对持时的空间变化曲线, 与基于NGA强震记录库的全球经验预测曲线相比, 此次地震动持时高于预测值; 加速度反应谱峰值周期在0.1~0.3s之间, 与相应地区基于中国东部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系计算得到的基岩反应谱的形状和峰值周期相比, 几个典型加速度记录的反应谱峰值周期相对较小, 但反应谱形状大致相似; 采用H/V单台谱比法分析了2个典型台站在地震中的场地放大效应, 结果表明台站场地对地震动存在明显的放大现象。

关键词: 高邮-宝应地震; 幅值; 反应谱; 持时; 场地效应

中图分类号:P315.9 文献标志码:A 文章编号:0253-4967(2018)06-1349-13

GROUND MOTION CHARACTERISTICS OF GAOYOU-BAOYING M4.9 EARTHQUAKE

WANG Heng-zhi¹⁾, YU Yan-xiang²⁾, HE Bin¹⁾, PENG Xiao-bo¹⁾, ZHAN Xiao-yan¹⁾, ZHU Sheng-chu¹⁾

1)Jiangsu Earthquake Agency, Nanjing 210014, China

2)Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China

Abstract

An M4.9 earthquake occurred at the junction of Gaoyou and Baoying on July 20, 2012. In this paper, 43 sets of strong motion records of the main shock are analyzed. With these data, we analyzed the characteristics of the peak ground motion value, attenuation relation, duration and acceleration response spectrum. We draw the peak acceleration contour map of the region near the epicenter. The contour line is smooth and the trend of long axis is northwest-southeast. Distribution of peak acceleration of the observed records is basically consistent with the real intensity distribution. Compared with the predicted result based on the seismic attenuation relation proposed by Yu Yanxiang and Wang Suyunon for eastern China and the Fifth-generation ground motion zonation map, the horizontal PGA and PGV of Gaoyou-Baoying earthquake are higher than the predicted results that are based on the model of Fifth-generation ground motion zonation map, while the PGV is similar with the predicted results which are based on Yu Yanxiang and Wang Suyun’s model. We regressively analyzed the spatial-temporal change curves of the two types of relative ground motion durations. Compared with the predicted results proposed by Bommer et al.(2009) based on the NGA strong motion records, the durations of all the three components of this earthquake are higher. 10 typical recordings’ acceleration response spectra with 5%damping are calculated, their peak periods are around 0.1~0.3s. The acceleration response spectrum of the station 32BYT, which has the largest amplitude, is considerably larger than the Chinese code design spectra, while it becomes notably smaller when the period is larger than 0.4s. Compared with the horizontal bedrock acceleration response spectrum predicted by the attenuation relationship for the eastern part of China, the observed response spectrum shape is similar with the predicted ones, while almost all the observed response spectrum values(except station 32YCT)are smaller than the predicted bedrock acceleration response spectrum. These phenomena suggest that this earthquake has a weak impact on the seismic fortification standards in this area. Using H/V single-station spectral ratio method, amplitude and site amplification effect of the two typical stations are calculated, and the results show the H/V values are obviously larger than that of ground microtremor. This suggests that the site of the station has obvious amplification effect on ground motion.

Keyword: Gaoyou-Baoying earthquake; amplitude; duration; response spectrum; site effect

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0 引言

强震动观测是认识地震动特征和结构地震反应特性的主要手段, 强震动数据不仅为地震区划和抗震设计等工作提供基础资料, 同时也为研究地震动衰减规律、场地土层反应、地震危险性分析等工作提供科学依据。随着强震动观测技术的不断发展, 其应用领域也不断拓宽, 利用强震动观测技术进行地震动强度(烈度)速报, 可为快速评估震害和应急救灾提供依据, 甚至可以利用强震观测技术为大城市和重大工程建立大地震预警系统(李山有等, 2003), 使有关部门能够快速地采取紧急措施, 从而减轻灾害损失。

高邮-宝应4.9级地震发生于2012年7月12日, 是江苏地区继1990年常熟、太仓4.9级地震后发生的又一次破坏性地震, 江苏全省有震感。江苏省属于中国经济发达、人口稠密的地区之一, 一旦发生中强及较大的破坏性地震, 将造成严重的经济损失和人员伤亡, 因此对本次地震动特征及其影响进行科学的分析研究具有重要的意义。

1 强震动记录处理

高邮-宝应4.9级地震发生在江苏省中部地区。江苏省数字强震动台网共有43个强震动台站被触发, 并获取主震加速度记录129条, 图1给出了获得主震记录台站的地理位置, 触发台站震中距< 50km的有4个, 震中距为50~100km的有9个, 其余台站均在100km以外。截至2012年7月31日, 记录到的余震总数为5个, 其中3.0~3.9级地震4个, 2.0~2.9级地震1个, 余震序列触发的强震动台站数量较少。

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	图1 获得记录的强震台站分布Fig. 1 Strong motion stations that obtained the acceleration recordings of the main shock.

在进行强震记录分析之前对主震记录进行必要的数据处理, 主要包括原始加速度记录的整理、数据格式转换、基线校正(于海英等, 2009)和滤波, 具体步骤如下:

(1)整个加速度时程中减去记录事前部分(0~20s)的平均值。

(2)用1条直线拟合加速度时程, 从加速度时程中减去该直线的值, 采用4阶巴特沃斯高通滤波器对其进行低频滤波, 采用信噪比法确定滤波的截止频率, 即选择各数据通道的傅里叶幅值谱为噪声谱2倍的位置上, 或高频率的频谱趋于扁平或开始下降位置上的频率作为截止频率(Douglas et al., 2011)。

(3)积分计算速度时程, 对积分速度曲线作零位调整后再积分计算位移时程。

此次地震记录到的最大峰值加速度来自于距离震中42km的宝应台, 该台站的峰值加速度(PGA)在EW方向为20.60cm/s², SN方向为33.77cm/s², UD方向为7.82cm/s², 图2给出了幅值较大的典型记录的三分向加速度时程曲线, 其台站地理位置见图1(红色字体标注)。

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	图2 典型记录的加速度时程Fig. 2 Typical acceleration time-history.

2 幅值特征分析

孙业君等(2012)分别采用Snoke方法和TMDT矩张量的方法反演了主震的震源机制解, 2种方法的结果基本一致, 其中NNE向节面的破裂面走向、倾角以及滑动角分别为208° 、 80° 、 151° 和194° 、 75° 、 155° , 以右旋走滑为主, 带有少量的正断层分量。震中位于临泽凹陷内的西北侧, 紧邻柳堡凸起, NE向的杨汊苍-桑树头断裂将两者的边界切断(张克鑫等, 2008), 精定位后的余震序列沿NNE走向分布, 因此判定NNE向的节面为主震破裂面, 发震断层可能是的杨汊苍-桑树头断裂。

本文统计了此次强震记录的峰值加速度, 采用克里金插值方法获得了EW、 SN和UD 3个方向的PGA等值线图(图3), 从图中可以看出三分向的PGA等值线形状平滑, 长轴沿SW-NE方向展布, 角度约为N30° E, PGA沿长轴NE向衰减较慢, 沿SW向衰减较快, 与此次地震宏观烈度调查结果相符(刘建达等, 2012), 水平向的PGA等值线的图形走向与宏观烈度等值线图走向(图4)具有较强的相似性。

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	图3 PGA等值线图Fig. 3 Contour map of PGA.

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	图4 江苏高邮-宝应4.9级地震烈度分布图Fig. 4 Intensity distribution map of Gaoyou-Baoying M4.9 earthquake.

分析时选取中国较常用的基岩场地的地震动衰减关系。针对PGA采用俞言祥等(2006)的中国东部地区衰减关系和第五代区划图中的东部强震区衰减关系(俞言祥等, 2013); 针对峰值速度(PGV)则采用第五代区划图中的东部强震区衰减关系, 与此次地震记录的水平向PGA及PGV衰减特性进行对比分析。图5给出了震中距≤ 200km的水平向几何平均PGA与PGV值与震中距的关系曲线。从图中可以看出, 在近场震中距50km以内有4个台站, 其中有3个台站的PGA观测记录值低于任何一种模型的预测值。在50~200km范围内, 此次地震记录的水平向PGA值随震中距的变化形式与俞言祥等(2006)的中国东部地区水平向基岩加速度峰值的衰减关系比较接近, 衰减曲线上方的观测值离散程度稍大于下方, 存在土层放大效应的影响。然而, 对于第五代区划图中的东部强震区加速度峰值衰减关系, 大部分离散点都在衰减曲线之上, 观测值普遍偏大, 对于高邮-宝应地震的水平向PGA, 这个衰减关系模型显然是低估的。对于PGV, 从图中可以看出, 高邮-宝应地震记录水平向观测值显著高于预测值。需要强调的是, 单个地震的数据在统计学意义上并不能说明由大量地震数据统计获得的衰减关系的趋势。

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	图5 水平向PGA(a)与PGV(b)衰减特征Fig. 5 Attenuation of the horizontal PGA(a) and PGV(b).

3 持时特征

持时是工程抗震设计与研究中重要的地震动参数之一。持时的定义尚不统一, 主要分为2类, 一类用加速度的绝对值, 另一类则用相对值(白玉柱等, 2017)。本文以较常用的相对持时T_d来进行分析研究, T_d通常定义为5%~75%和5%~95%的Arias强度之间的时间间隔(Trifunac et al., 1975), 针对高邮-宝应地震强震动记录, 按照式(1)回归了上述2种持时随距离变化的关系式:

$T_{d} = c_{1} + c_{2} R_{rup} + σ (1)$

其中, T_d为持时, R_rup 为断层距, 即台站至断层破裂面的最短距离, 本文中取最大值为150km, $c_{1} 、 c_{2}$ 和 $σ$ 分别为回归系数和标准差, 结果见表1。

表1 持时与距离关系的回归系数 Table1 Regressive parameters of duration versus distance from the fault

系数	T_d(5%~75%)			T_d(5%~95%)
	EW	SN	UD	EW	SN	UD
$c_{1}$	6.432i5	3.131i2	6.141i3	19.838i6	13.566i8	15.700i8
$c_{2}$	0.041i8	0.086i9	0.118i8	0.038i0	0.103i2	0.142i4
$σ$	2.431i0	5.053i0	6.911i7	2.209i1	6.004i4	8.285i8

表1 持时与距离关系的回归系数 Table1 Regressive parameters of duration versus distance from the fault

图6分别给出了2种持时的回归曲线, 并与已有的地震动持时预测方程进行比较, 这里采用了Bommer等(2009)基于美国新一代地震动衰减关系(NGA)所用的数据统计而来的关系式:

$\ln T_{d} = c_{0} + m_{1} M_{W} + (r_{1} + r_{2} M_{W}) \ln \sqrt[]{R_{rup}^{2} + {h_{1}}^{2}} + v_{1} \ln V_{S 30} + z_{1} Z_{tor} (2)$

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	图6 持时T_d(5%~75%)曲线(a)和T_d(5%~95%)曲线(b)与断层距的经验回归曲线Fig. 6 Empirical prediction equations for significant duration T_d(5%~75%)(a) and T_d(5%~95%)(b).

式(2)中, $c_{0} 、 m_{1} 、 r_{1} 、 r_{2} 、 h_{1} 、 v_{1} 和 z_{1}$ 均为回归系数, 具体取值详见文献(Bommer et al., 2009)。 $M_{W} 、 R_{rup} 、 V_{S 30} 和 Z_{tor}$ 分别为矩震级、断层距、场地剪切波速和断层埋深。考虑江苏地区强震台站的场地条件, 这里 $V_{S 30}$ 取350m/s(任叶飞等, 2014), 矩震级和断层埋深分别取4.95和8km(康清清等, 2015)。从图中可以看出, 此次地震记录三分向的地震动持时回归曲线普遍高于Bommer等(2009)的预测结果, 随着距离的增长, 2种地震动持时均随之增大, 总体来说, 2种地震动的水平向持时相近, 5%~75%的竖向地震动持时> 水平向持时, 而5%~95%的竖向地震动持时与水平向持时相近, 但当断层距> 50km后竖向地震动持时则> 水平向持时。由于此次地震震级小, 加速度强度整体比较低, 水平向地震动在 “ 强震动” 部分的能量更集中, 而竖向地震动偏小, 如图3所示, 竖向PGA值较小, 其最大值为8.20cm/s², 并且随着距离增加迅速衰减, 因此竖向地震动整体更为平缓, 因而采用相对持时时, 竖向地震动持时相对偏大。

4 加速度反应谱

根据所获得的加速度记录, 计算了图7所示的9个台站记录的单自由度线弹性反应谱, 阻尼比为5%, 两水平向取几何平均值。从图中可以看出本次地震近场记录反应谱的峰值周期在0.1~0.3s之间, 总体来看, 随着距离的增加, 反应谱峰值周期也逐渐增加, 平台变宽, 地震动高频成分随距离逐渐衰减, 且衰减速度远快于中长周期成分, 因而震中距较远台站中长周期成分相对较为卓越。

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	图7 典型强震动记录的水平向加速度反应谱比较(阻尼比5%)Fig. 7 Comparison of horizontal spectral acceleration with 5% damping. a R=26km; b R=42km; c R=33km; d R=65km; e R=72km; f R=73km; g R=82km; h R=88km; i R=92km; j R=126km

图7a和b给出了兴化台(32XHT)和宝应台(32BYT)2个台站所在地区的设计反应谱, 其中兴化台距离震中最近, 所在地区的抗震设防烈度为Ⅶ 度, 设计地震动分组为第二组(中华人民共和国住房和城乡建设部等, 2010)。从图中可以看出其地震记录的加速度反应谱峰值周期约0.22s, 仅峰值周期附近的谱值略高于设计谱。本次地震宏观震中位于宝应县夏集镇, 极震区烈度为Ⅵ 度, 而宝应县的抗震设防烈度为Ⅵ 度, 设计地震动分组为第三组, 宝应台记录的反应谱峰值周期约0.2s, 其反应谱峰值远高于设计谱, 但卓越平台较窄, 在周期0.4s后的反应谱幅值迅速衰减, 远低于设计谱。根据规范确定的设计谱是综合考虑了不同震级、距离后确定的, 具有一定的包络性, 由于设计谱需要考虑远场大震的影响, 因此通常加速度幅值不大, 但反应谱周期更长。对于32XHT和32BYT 2个台站, 均属于小震、中等距离的情况, 因此出现其反应谱峰值高于设计谱, 但特征周期明显小于设计谱的现象。中国中小城市和城镇主要建筑物的结构自振周期为0.3~1s, 在此范围内, 上述台站观测记录的加速度反应谱值远小于设计谱, 因而此次地震对于这一自振周期范围内建筑的破坏性较小, 而现场调查结果也显示本次地震对城镇建筑物的破坏较轻, 几乎没有破坏现象, 只在农村的局部地区有少量建筑被破坏(洪海春等, 2013)。

图7c-j给出了台站所在地区安评项目中根据中国东部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系计算得到的基岩反应谱, 其中32NJT为基岩台, 其余均为土层台。实际记录的反应谱值均小于通过衰减关系计算得到的反应谱, 总体来看其反应谱形状大致相似, 实际记录的反应谱峰值周期小于基于衰减关系计算得到反应谱的峰值周期, 32YCT记录的反应谱幅值在0.1~0.3s内高于基岩反应谱, 这主要是因为反应谱衰减关系是通过对一定震级范围内大量的数据进行统计而得到的, 衰减关系统计使用的数据有一定的震级范围, 统计关系一般存在方差, 因此单次地震的加速度反应谱并不一定能够与衰减关系很好地对应, 此外也可能与台站所在地场地的放大效应有关(彭小波等, 2013)。由于江苏省强震动台站以土层台为主, 基岩台站少, 因此实际地震记录的基岩加速度反应谱较少, 而此次地震记录的反应谱幅值基本上都小于基岩反应谱, 如果考虑基岩反应谱的土层反应, 则两者之间差异更大, 从而也说明这次地震相对于各地的设防标准来说影响很小。

5 典型台站的场地效应研究

地震动峰值特征分析显示32DYT和32SYT 2个台站的峰值加速度值大于周边台站, 峰值加速度值有明显偏高的现象, 这可能是由于局部地形地貌对地震动影响较大, 受台站空间分布、场地条件等因素影响, 震中距相同或相近时, PGA值可以相差数倍(郭明珠等, 2013)。本文采用H/V单台谱比法, 计算这2个台站观测记录的场地响应曲线, 结合台站所在地的地质条件, 分析其场地效应。

H/V谱方法最早由Nakamura(1989)提出, 用于研究地脉动的水平向和竖向谱比, 即利用同一侧点水平向分量与竖向分量傅里叶幅值谱比来估计场地特征, 以评价地震动的场地放大效应。H/V谱比法经验关系式为

$H / V = \frac{\sqrt[]{{S_{EW}}^{2} + {S_{SN}}^{2}}}{S_{UD}} (3)$

式(3)中, $S_{EW} 、 S_{SN} 和 S_{UD}$ 分别表示三分向傅里叶谱振幅分量。

截取32DYT台和32SYT台强震动记录的S波数据和事件前的地脉动数据(时间长度为15s), 分别计算其傅里叶谱。计算时对各分量的傅里叶谱采用5%汉宁窗进行滤波, 所有谱的计算都用0.1Hz窗宽的汉宁窗来平滑, 然后再计算平稳后的傅里叶幅值谱比, 避免发生谱比失稳(章文波等, 2001)。根据H/V谱比曲线可以近似计算出32DYT台和32SYT台的卓越频率分别为2.1Hz和6Hz。表2中给出了根据钻孔资料计算得到的卓越周期, 其中32DYT台 2种计算结果基本一致, 而32SYT台根据H/V谱比得到的卓越频率大于钻孔资料计算结果。

表2 台站场地参数表 Table2 Station site parameters

图8给出了2个台站的H/V谱比曲线。从图中可以看出, 这2个台站的地脉动和S波谱比曲线相似性较好, 曲线趋向一致, 且脉动曲线相对滞后, 但谱比值有差异, S波的谱比值明显大于脉动的比值, 32DYT和32SYT 2个台站场地分别在1~5Hz和3~10Hz频段对此次地震动产生了明显的放大效应, 且随后谱比值随频率增高均出现了明显的减小, 且后者衰减相对较快。根据建台报告, 32DYT台和32SYT台均位于盆地内, 盆地效应加大了地震强度(袁丽侠, 2003)。由此可见, 场地土对地震动产生了明显的放大作用。

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	图8 H/V谱比曲线 a 32DYT台; b 32SYT台Fig. 8 H/V spectral ratio.

6 结论

本文介绍了江苏省数字强震动观测台网获取的高邮-宝应地震中强震动记录的基本情况, 从地震动幅值衰减规律、持时特征、加速度反应谱和H/V谱比等方面分析了这些记录的地震动特征, 得到了以下几点结论:

(1)统计分析了主震记录峰值加速度幅值分布特征, 绘制了三分向的PGA等值线图, 长轴方向为NE向, 水平向的PGA等值线的图形走向与宏观烈度等值线图走向一致性较好。

(2)高邮-宝应地震水平向PGA观测值与俞言祥等(2006)提出的中国东部地区水平向基岩加速度峰值衰减关系预测值较一致, 高于第五代区划图中的衰减关系(俞言祥等, 2013)预测值, 但是在震中距较小处PGA观测值均低于预测值; PGV观测值高于第五代区划图中使用的东部强震区相应的衰减关系预测值。由大量地震数据统计而来的衰减关系并不能与单个地震的数据很好地对应, 因此未来可以研究本地区的地震动衰减关系, 以便更好地反映江苏地区地震动特征。

(3)回归了2种相对持时T_d(5%~75%)和T_d(5%~95%)与距离的经验关系, 对比Bommer等(2009)的经验预测方程, 发现高邮-宝应地震地震动持时大于预测值, 随着断层距的增长, 持时也随之增大, EW向持时与SN向持时基本相近, 而竖向持时大于水平向持时, 近断层记录的5%~95%竖向地震动持时与水平向持时相近, 而> 50km台站的地震记录5%~95%竖向持时则明显大于水平向, 反映了此次地震地震动强度总体偏小, 竖向地震动衰减快的特点。

(4)高邮-宝应地震典型记录的5%阻尼比的加速度反应谱峰值周期在0.1~0.3s之间。距离震中最近的3个台站的加速度反应谱特征周期低于设计谱, 幅值最大的32BYT台记录的反应谱峰值远大于设计谱, 但在周期0.4s之后迅速下降至设计谱以下, 因而本次地震并未对建筑物产生严重影响。典型记录的加速度反应谱值基本小于所在地区的基于中国东部地区水平向基岩加速度反应谱衰减关系计算得到的基岩反应谱值, 峰值周期也小于基岩反应谱的峰值周期, 说明这次地震相对于各地的抗震设防标准来说影响很小。

(5)利用32DYT台和32SYT台获取的强震记录进行H/V谱比分析的结果表明, 台站场地对地震动存在明显的放大效应, 初步分析认为与土体在不同强度地震动作用下的放大倍数有关, 在较小强度时, 土层反应的放大倍数较大, 且由此方法计算的场地卓越周期与钻孔资料计算得到的卓越周期相近。

The authors have declared that no competing interests exist.

参考文献

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9	孙业君, 王俊, 黄耘. 2012. 2012年7月20日江苏省高邮-宝应 M4. 9地震震源机制解[J]. 防灾减灾工程学报, 32(4): 521-522. SUN Ye-jun, WANG Jun, HUANG Yun. 2012. Focal mechanism solution of M4. 9 earthquake for 20 July 2012 Gaoyou-Baoying, Jiangsu Province[J]. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, 32(4): 521-522(in Chinese). [本文引用:1]
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2017

0.0

... 持时的定义尚不统一, 主要分为2类, 一类用加速度的绝对值, 另一类则用相对值(白玉柱等, 2017) ...

2013

0.0

... 5 典型台站的场地效应研究地震动峰值特征分析显示32DYT和32SYT 2个台站的峰值加速度值大于周边台站, 峰值加速度值有明显偏高的现象, 这可能是由于局部地形地貌对地震动影响较大, 受台站空间分布、场地条件等因素影响, 震中距相同或相近时, PGA值可以相差数倍(郭明珠等, 2013) ...

2013

0.0

... 3~1s, 在此范围内, 上述台站观测记录的加速度反应谱值远小于设计谱, 因而此次地震对于这一自振周期范围内建筑的破坏性较小, 而现场调查结果也显示本次地震对城镇建筑物的破坏较轻, 几乎没有破坏现象, 只在农村的局部地区有少量建筑被破坏(洪海春等, 2013) ...

2015

0.0

康清清, 缪发军, 刘红桂, 等. 2015. 利用矩张量反演法研究江苏高邮-宝应 M_S4. 9地震震源机制解和震源深度[J]. 地球物理学报, 58(1): 204-515.

KANG

Qing-qing

, MIAO

Fa-jun

, LIU

Hong-gui

, et al. 2015. Focal mechanism and focal depth of the Gaoyou-Baoying, Jiangsu, China M_S4. 9 earthquake on 20 July 2012 derived from moment tensor inversion[J]. Chinese Journal of Geophysics, 58(1): 204-215(in Chinese).

An M S 4.9 earthquake occurred in Gaoyou-Baoying,Jiangsu on 20 July 2012. This work determined its focal mechanism and depth through Time Domain Moment Tensor Inversion (TDMT-INV),and analyzed the stability and reliability of the results.#br#Based on the 19 regional broadband seismometers' waveforms from Jiangsu,Anhui,Shandong and Zhejiang seismic networks,we accurately determined the location of the earthquake by the HypoDD first,and then calculated its focal mechanism and depth through TDMT_INV.And we compared this depth that obtained from picking up the sPn phase by patterning correlation coefficients in sliding windows.We tested the results through the following several procedures:① Experiments by different crustal models and different epicenter location errors; ② Comparing with the result from the CAP method;③ P-wave first motions are projected onto the focal sphere;④ Forward modeling and inversion to research the factors of inversion instability.#br#The nodal plane parameters of the best double-couple focal mechanism are as follows:strike 290°,dip 88° and rake -21°;or strike 21°,dip 69° and rake -177°, M w 4.95 and focal depth is 7~9 km.We calculated the focal depth by picking up sPn phase and got the 8.95 km result.The results include: ① All angles match well except one dip with 20° variation when we used the Crust2.0 model instead of the IASP91 and hold the Q value unchanged.The results are nearly invariable if Q value changes by 100 and holding velocity and density constant.The maximum misalignment of the result is 6° when the epicenter varies within 5 km.The result will deviate from the best solution while the epicenter varies by 10 km.② The predominant focal depth is 8~10 km by the CAP method.The results for 8 km-focal depth are:strike 19°,dip 65° and rake -180°.③ There are 41 P-wave first motions projected onto the focal sphere,the ratio of inconsistent polarity is 7.3%,and all the contradictions are distributed around the nodal plane.④ By forward modeling and inversion,while using the TDMT_INV method to invert the nearly pure strike-slip fault,we proved that the sign of slip will probably reverse if the station distribution concentrates on both ends of the field angle,the inversion results can properly return the forward model while the stations are distributed uniformly.In this case,it is hard to determine the accurate result through the evaluation parameters variance reduction (VR) and the variance divided by the percent double-couple (RES/Pdc).#br#The TDMT_INV method is less dependent on the crustal model.The inversion results do not change much if the epicenter error is within 5 km.The method has stability,but stations should surround the epicenter and are distributed uniformly as much as possible while inverting the near pure strike-slip fault.#br#By comparing our results with field investigations after the earthquake (gravity measurement and seismic intensity distribution) and existing data of geological structure,we infer that the seismogenic structure for this event is the Yangchacang-Sangshutou fault,which is of right-lateral strike slip with a small normal component.

1. Earthquake Administration of Jiangsu Province, Nanjing 210014, China; 2. Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China; 3. Institute of Earthquake Science, China Earthquake Administration, Beijing 100036, China

基于江苏、安徽、山东和浙江等省区域台网共19个宽频带数字台站的地震波形,采用HypoDD双差定位方法确定了2012年7月20日江苏高邮—宝应 M S 4.9级地震震中位置,再利用时间域矩张量反演法TDMT_INV获得了其震源机制解和震源深度.反演结果显示:最佳双力偶解为节面Ⅰ走向290°,倾角88°,滑动角-21°;节面Ⅱ走向21°,倾角69°,滑动角-177°,地震矩震级为 M W 4.95,震源深度约为7~9 km.利用滑动时窗相关法提取sPn震相测定震源深度为8.95 km,两者一致性较好.随后不同地壳模型和不同震中定位误差对反演结果的影响试验揭示了反演结果具有稳定性.通过以下几种分析:①与利用CAP(Cut and Paste)矩张量反演法得到的结果进行对比;②P波初动投影;③正反演试验探求反演结果不稳定的影响因素等方法,验证了反演结果的可靠性.综合本文研究成果、震后科学考察结果(包括重力测量和地震烈度分布图)及现有的地质构造资料,推测此次地震的发震构造为杨汊仓—桑树头断裂,节面Ⅱ为断层面,是一个右旋走滑兼有少量正断层性质的错动.

... 95和8km(康清清等, 2015) ...

2003

0.0

... 随着强震动观测技术的不断发展, 其应用领域也不断拓宽, 利用强震动观测技术进行地震动强度(烈度)速报, 可为快速评估震害和应急救灾提供依据, 甚至可以利用强震观测技术为大城市和重大工程建立大地震预警系统(李山有等, 2003), 使有关部门能够快速地采取紧急措施, 从而减轻灾害损失 ...

2012

0.0

... E, PGA沿长轴NE向衰减较慢, 沿SW向衰减较快, 与此次地震宏观烈度调查结果相符(刘建达等, 2012), 水平向的PGA等值线的图形走向与宏观烈度等值线图走向(图4)具有较强的相似性 ...

2013

0.0

... 3s内高于基岩反应谱, 这主要是因为反应谱衰减关系是通过对一定震级范围内大量的数据进行统计而得到的, 衰减关系统计使用的数据有一定的震级范围, 统计关系一般存在方差, 因此单次地震的加速度反应谱并不一定能够与衰减关系很好地对应, 此外也可能与台站所在地场地的放大效应有关(彭小波等, 2013) ...

2014

0.0

任叶飞, 温瑞智, 周宝峰, 等. 2014. 2013年4月20日四川芦山地震强地面运动三要素特征分析[J]. 地球物理学报, 57(6): 1836-1846.

REN

Ye-fei

, WEN

Rui-zhi

, ZHOU

Bao-feng

, et al. 2014. The characteristics of strong ground motion of Lushan earthquake on April 20, 2013[J]. Chinese Journal of Geophysics, 57(6): 1836-1846(in Chinese).

An M(s)7. 0 earthquake occurred on April 20, 2013 in Lushan Country, Sichuan Province, China with the maximum seismic intensity of IX. It caused 196 dead, 21 missing and 11470 injured. During the main shock, 114 strong motion recordings were accumulated by the National Strong Motion Observation Network System (NSMONS) of China and 63 recordings by the Local Earthquake Intensity Reporting Network of Chengdu City. There is a common question why it didn't cause heavy damage as the large ground motion is almost as the same level of Wenchuan Earthquake. The characteristics of their amplitude, duration and spectrum and the potential effect on the earthquake damage were analyzed in this paper. The results show that the PGAs of ground motion in Lushan Earthquake are in accordance with the empirical prediction equation commonly used in China, but larger than the one used in fifth-generation ground motion zonation map, while the PGVs match well; the significant durations and bracketed durations are both larger than the global empirical prediction equation, and the attenuation of bracketed duration is slower than the global level; the acceleration response spectra with 5% damping ratio of 11 typical large recordings all have the peak periods around 0. 1 similar to 0. 2 s where the spectral acceleration is considerably larger than the Chinese design spectra, and notably smaller when the period larger than 0. 3s; the reason why the damage is relatively slight in Lushan Earthquake is inferred that the PGVs are small and the spectral acceleration is drastically smaller than the design spectra in the period range 0. 3 similar to 1. 0 s corresponding to the natural periods of 3 similar to 10 stories buildings mostly common in the moderate and small cities and towns of China.

[Ren Ye-Fei; Wen Rui-Zhi; Zhou Bao-Feng; Huang Xu-Tao] China Earthquake Adm, Inst Engn Mech, Key Lab Earthquake Engn & Engn Vibrat, Harbin 150080, Peoples R China.;[Wen Rui-Zhi] Inst Disaster Prevent Sci & Technol, Sanhe Hebei 065201, Peoples R China.

2013年4月20日四川省芦山县境内发生 M S 7.0级地震，地震造成196人死亡，21人失踪，11470人受伤，震中最大烈度IX.地震发生后，中国数字强震动观测网络和成都市地震烈度速报网络分别获得了114组和63组3分量强震动记录.记录得出在近场加速度幅值较高，与汶川地震峰值相当，然而震害却不严重.本文介绍了这些记录的基本情况，分析了其地震动三要素（幅值、持时、频谱）特征以及对建筑物结构的潜在影响.分析结果表明：芦山地震PGA（地震动峰值加速度）与我国常用的霍俊荣地震动预测方程较一致，高于即将颁布的第五代区划图中使用的预测方程；PGV（地震动峰值速度）与第五代区划图中使用的预测方程基本一致；Significant持时和Bracketed持时高于全球经验预测方程，且Bracketed持时衰减显著慢于全球平均水平；典型11个幅值较大记录的5%阻尼比加速度反应谱峰值周期都在0.1~0.2 s范围内，且谱值远高于规范设计谱，但在周期0.3 s之后迅速下降至设计谱以下；芦山地震地震动PGV值较小以及对应我国中小城市和城镇主要建筑物的结构自振周期范围（0.3~1 s）内加速度反应谱远低于规范设计谱，可用于解释其震害相对较轻的原因.

... 考虑江苏地区强震台站的场地条件, 这里 VS30取350m/s(任叶飞等, 2014), 矩震级和断层埋深分别取4 ...

2012

0.0

2009

0.0

... 在进行强震记录分析之前对主震记录进行必要的数据处理, 主要包括原始加速度记录的整理、数据格式转换、基线校正(于海英等, 2009)和滤波, 具体步骤如下: ...

2013

0.0

... 针对PGA采用俞言祥等(2006)的中国东部地区衰减关系和第五代区划图中的东部强震区衰减关系(俞言祥等, 2013) ...

... (2)高邮-宝应地震水平向PGA观测值与俞言祥等(2006)提出的中国东部地区水平向基岩加速度峰值衰减关系预测值较一致, 高于第五代区划图中的衰减关系(俞言祥等, 2013)预测值, 但是在震中距较小处PGA观测值均低于预测值 ...

2006

0.0

2003

0.0

... 根据建台报告, 32DYT台和32SYT台均位于盆地内, 盆地效应加大了地震强度(袁丽侠, 2003) ...

2008

0.0

... 震中位于临泽凹陷内的西北侧, 紧邻柳堡凸起, NE向的杨汊苍-桑树头断裂将两者的边界切断(张克鑫等, 2008), 精定位后的余震序列沿NNE走向分布, 因此判定NNE向的节面为主震破裂面, 发震断层可能是的杨汊苍-桑树头断裂 ...

2001

0.0

... 1Hz窗宽的汉宁窗来平滑, 然后再计算平稳后的傅里叶幅值谱比, 避免发生谱比失稳(章文波等, 2001) ...

2010

0.0

2009

0.0

... 式(2)中, c0、m1、r1、r2、h1、v1和z1均为回归系数, 具体取值详见文献(Bommer et al ...

2011

0.0

... (2)用1条直线拟合加速度时程, 从加速度时程中减去该直线的值, 采用4阶巴特沃斯高通滤波器对其进行低频滤波, 采用信噪比法确定滤波的截止频率, 即选择各数据通道的傅里叶幅值谱为噪声谱2倍的位置上, 或高频率的频谱趋于扁平或开始下降位置上的频率作为截止频率(Douglas et al ...

1989

0.0

1975

0.0

... 本文以较常用的相对持时T_d来进行分析研究, T_d通常定义为5%~75%和5%~95%的Arias强度之间的时间间隔(Trifunac et al ...