川滇区域高频地震动地形效应初探

历次强震表明:局域起伏地形对由高频地震动起决定作用的震害存在显著影响。忽略场地浅表土层的影响,凸起地形场地震害高于凹陷地形。然而,由于地形效应影响因素的复杂多样以及公认地形效应表征模型的缺失,已有的宽频带地震动模拟与预测方法并未考虑高频地震动地形效应,这可能导致对地震动时程及参数的错误估计。为此,本文利用当前较具代表性的地形效应量化表征模型,初步分析了川滇区域高频地震动的地形效应。首先,给出了基于量化表征模型的区域高频地震动地形效应计算分析方案;其次,完整地阐述了该方案在川滇地区的应用,并结合漾濞地震震害考察结果初步验证了川滇高频地震动地形效应分析结果的可靠性;最后,讨论了分析结果的局限并给出其应用于宽频带地震动模拟与预测方法中的初步建议。     

漾濞MS6.4地震长周期强地震动的有限差分初步模拟

根据我国川滇地区的地质地貌特征、前人地质资料和2021年漾濞M_S6.4地震的震源参数初步反演结果,建立三维速度结构模型,采用三维有限差分法对漾濞地震的长周期地震动进行研究.对实际地震烈度和模拟烈度进行对比,同时在区域附近布置了36个观测点,给出其中6个观测点的三分量速度时程,并给出所有观测点阻尼比为5%的速度反应谱,结果表明:(1)模拟的速度峰值已超过25 cm/s,与实际漾濞地区附近的烈度为8度吻合;(2)受断层滑动分布影响,速度水平分量在西北方向分布范围更广,衰减速度明显慢于东南方向,并且在极震区,东北—西南方向的地震动衰减也较慢.方向性效应对峰值大小及其分布范围的影响显著;(3)观测点速度反应谱的特征周期分布在1~3 s范围内,可能会因为共振效应对区域附近的大型建筑物产生较为严重的破坏.需要对漾濞地震进行进一步研究,以期对漾濞地震的长周期地震动有更为细致的认识.     

川滇藏交界地区M≥7地震记载的起始年代与资料完整性分析

地震资料是地震活动性分析、地震危险性分析及地震预测等研究的基础数据。川滇藏交界地区是中国地震活动强烈的地区之一,分析该地区地震资料的完整性有助于进行相关断层的危险性评价及区域地震活动趋势分析。文中通过查阅川滇藏交界地区44个县的地方志,了解各县的建制沿革,由川滇进藏通道的演化明确了川滇藏交界地区的关键交通枢纽与节点,结合历史地震目录、地震史料及前人对该地区地震资料完整性的研究成果,综合分析了鲜水河地区与三江并流区7级以上强震不会被漏记的可靠年代及6级以上地震应被记载的起始年代。同时,根据历史地震等烈度线长、短轴数据拟合得到的川滇菱形块体烈度衰减关系,在空间上分析6、 7级地震的影响范围。结果表明,1719—1736年为鲜水河地区M_S≥7地震资料完整的起始年代,1719—1728年为三江并流区M_S≥7地震资料完整的可能起始年代,上述年代同样可以作为2个地区6级以上地震应记载的起始年代。     

云南漾濞6.4级地震后川滇地块地震活动性初步分析

本研究对云南漾濞64级地震后川滇地块及其周缘的地震活动性进行初步探讨,选取东经95°～110°和北纬20°～42°区域的M≥30地震,应用全国测震学科搭建的网络地震分析会商技术系统中“地震空区”扫描自动识别产出《地震空区扫描报告》(2021年6月6日),对研判川滇地块及其周缘地震活动的危险性和攀枝花地震监测中心站流体水温、流量观测数据变化进行了初步分析。根据研究结论推断川滇地块具有发生60级以上地震的背景。     

川滇地区中小震地震动衰减特征分析

利用2007年以来川滇地区24次中小型破坏性地震(Ms4.7～6.7)的基岩场地和土层场地的强震动记录,分别统计获得了川滇地区水平向基岩场地和土层场地的地震动峰值及加速度反应谱衰减关系.通过与俞言祥等2006年基于转换方法得到的我国西部基岩地震动衰减关系的对比,验证了本文衰减关系对利用中小地震进行地震动估计的可靠性.同时,根据强震动数据随震级以及震中距的分布,分析了本文结果的适用性和可靠性.     

基于特大地震发生率的川滇地区地震危险性预测新模型

川滇地区是我国地震危险性较高的地区之一.本文基于对特大强震的风险性考虑,使用全球地震模型OpenQuake软件,建立了川滇地区地震危险性预测新模型.首先根据构造特征划分多个震源分区,并整理出这些震源分区内断层活动特征与滑动速率;基于震源分区和断层模型,使用GPS应变率转换成的锥形古登堡-里克特关系作为整个区域的地震积累率,并允许超过历史最大震级的特大地震的出现,结合活动断层滑动速率所积累的地震发生率,给出震源分区内断层地震源和背景地震源的地震发生率的比率分配关系;在活动断层分段上,保留了大型断裂或其主要部分,没有根据小的阶区来对断层进行详细分段,以便分配特大地震发生率;并使用地震率平滑方法分配背景地震发生率.最后在OpenQuake中加入地震动预测方程,计算出了川滇地区的PGA分布图,为区域地震危险性提供科学依据.     

川滇地区三维地壳速度模型评估:可靠性、局限性和未来突破方向

受印度板块和欧亚板块陆-陆碰撞的影响,我国川滇地区地质构造复杂、活跃,地震频发.深入研究该地区的地下速度结构对于理解陆-陆碰撞构造演化、相关地球动力学过程及防震减灾至关重要.近年来,越来越多的川滇地区三维速度结构模型得以构建,但鲜有研究分析现有速度模型的一致性和可靠性.本研究通过三维波形模拟,系统评估了不同三维地壳速度模型拟合实际观测记录的能力,以定量评价模型的可靠性.评估研究聚焦于2021年云南漾濞M_S6.4地震震源区和2022年四川泸定M_S6.8地震震源区;测试的速度模型包括我国川滇地区公共速度模型V1.0、我国大陆岩石圈统一速度模型V2.0、青藏高原东部地壳和上地幔全波形层析成像模型,以及我国大陆浅层速度模型.研究结果显示,上述三维速度模型均可以较好拟合长周期(<0.2Hz)地震记录,表明这些模型都较好地约束了研究区域的大尺度结构.然而随着频率的升高(0.05～0.3Hz),三维速度模型拟合实际观测数据的能力下降,且存在明显的地域差异,表明现有模型尚不足以解析小尺度结构异常体.在波形模拟中,考虑浅层(<10km)速度结构可在...     

川滇地区走滑型地震烈度衰减特征研究

为分析走滑型地震的烈度衰减特征, 我们搜集并整理1900年以来川滇地区的145个5级以上震例和其中70个5级以上、 破裂方式以走滑型为主的典型震例, 利用联合椭圆衰减模型, 建立该区域此类型地震烈度衰减关系。 对比已有研究成果, 结果表明, 川滇地区破裂方式以走滑型为主的地震烈度衰减速度慢于西南地区, 可能与该地区地震破裂方式、 动力学过程等有关, 但与川滇地区和中国西部的衰减规律相比没有明显差异。 本文给出的烈度衰减关系在该区域此类地震的灾害快速评估和地震应急中具有一定参考价值, 其他区域的适用性需进一步分析。     

川滇地区现今地壳形变及其与强震时空分布的相关性研究

本文通过分析80年代以来的川滇地区跨断层形变测量资料、区域垂直形变测量资料及部分大区域GPS测量资料，认为该时间域内川滇地区地壳形变处于相对弱状态，并直接导致了自1981年道孚6．9级地震后至今川滇地区6级以上地震基本上未沿主边界断裂展布，且具有准顺时针旋转迁移的分布特征。基于此，认为未来几年内川滇地区地震危险性预测研究的重点应是川滇地区中部。最后根据现今地壳形变测量资料和地震分布特征提出了川滇地区活动地块时段性划分的概念，并给出了初步的划分结果。     

基于接收函数约束的川滇地区莫霍面深度反演研究

本文利用川滇地区宽频地震接收函数结果和WGM2012全球布格重力场模型数据,采用正则化参数和接收函数结果交叉验证得到最优莫霍面参考深度和上下界面密度差,使用基于球坐标系下的快速非线性重力反演方法建立川滇地区莫霍面深度模型.研究结果显示,川滇地区整体莫霍面深度介于30～69km,青藏高原内部地区莫霍面深度大于50km;四川盆地莫霍面深度在36～38km;攀枝花地区莫霍面出现明显的隆起和下凹,变化范围在42～48km;川滇菱形地块莫霍面深度在40～50km;滇西和滇南地块莫霍面深度由南向北逐渐变深,变化范围在38～44km.本文反演莫霍面深度与接收函数结果平均误差为0.18km,与该区域天然地震层析成像、人工地震探测以及重力数据反演结果基本一致,但细节更加丰富,进一步确认了莫霍面在攀西裂谷地区存在隆起,小江断裂带下方存在下凹的特征.该结果可作为精细化川滇地区地壳密度界面模型,为研究该地区岩石圈结构和地质构造演化提供参考.     

基于机器学习的地震动特征提取与模拟以2021年云南漾濞6.4级地震为例

随着地震动数据数量的增长和质量的提高,将基于数据驱动的机器学习方法应用到地震动模拟中有重要意义。以2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震为例,利用主成分析方法从前震及余震地震动记录中提取特征母波时程,将地震动三要素作为模拟误差约束,在求解母波的线性组合系数时使用多目标优化算法寻优,最终找到帕累托最优解作为模拟目标台站记录时的组合系数,得到模拟地震动时程。结果表明:主成分析法在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的特征母波时程可以在一定程度上保留原始数据的主要信息;考虑幅值、频谱和持时这三要素的角度去控制模拟误差,可以使得模拟的地震动时程更加接近真实记录。提出的基于特征提取的地震动模拟方法可以为基于小震数据合成大震地震动提供参考。     

近断层速度脉冲型地震动设计谱特征研究

选取161条速度脉冲型近断层地震动记录,采用最小二乘法拟合得到近断层地震动抗震设计Newmark三联谱,研究了震级、场地和断层类型对近断层设计谱的影响。结果表明:大震（级）相比小震（级）的影响较为显著,大震（级）下设计谱具有更宽的加速度敏感区段,中长周期段内的反应谱谱值更高;在3类断层类型中,大震（级）下逆斜断层的反应谱加速度敏感区段最宽,谱值最大。对于近断层区域的结构在大震（级）下应该考虑增大特征周期并提高设计谱谱值,还应充分考虑逆斜断层等断层类型的影响。     

基于改进的希尔伯特-黄变换的地震强震动特征提取

2021年5月21日漾濞M_s6.4地震是云南近10 a以来继M_s6.5鲁甸地震和M_s6.6景谷地震后发生的又一次破坏性浅源地震,其震中位于滇西北地区维西-乔后断裂带附近。震源机制结果显示：此次地震属于走滑型破裂,符合区域构造特征。为进一步研究该地震强震动特征,特引入改进后的希尔伯特-黄变换(HHT),以不同角度客观分析强震动的尺度和频域特征。研究结果表明：希尔伯特-黄变换在对实际地震动记录进行特征提取后,得到的边际谱和时频谱可在一定程度上保留原始数据的主要信息,该方法可为类似破坏性浅源地震的强震动特征分析提供更有效的信息参数,保证了信号分解的稳定性,更适于处理非平稳信号,可为现代信号应用分析于强震动特征提供另一种新思路。     

盆地对三分量地震动持时的影响初探

利用关东盆地及其周边KiK-net台网井上台站记录的2004—2017年15次中强地震（矩震级为5.1～6.9级）构建三分量记录显著持时Ds_5-95数据库。针对该数据库,基于残差分析方法和3种水平向地震动持时参数预测方程,计算并给出事件间残差和事件内残差及其随不同类别参数的变化。在此基础上,初步探讨了水平向地震动持时预测方程应用于预测竖向地震动持时的可行性及盆地对三分量地震动持时的影响。研究结果表明,对于震源距和场地V_S30相当的情况,盆地内台站持时普遍大于盆地外台站持时,盆地内、外台站竖向地震动持时均大于水平向地震动持时;3种预测方程均可实现对盆地外台站水平向地震动Ds_5-95的合理估计,但在一定程度上低估了盆地内台站的水平向地震动Ds_5-95;3种预测方程均无法直接应用于竖向地震动持时预测。     

基于物理的随机地震动模型研究

基于物理联系研究地震动随机性,建立了随机地震动与基底输入傅氏谱、场地固有圆频率和场地等价阻尼比之间的物理关系,从随机傅氏谱函数角度描述了地震动随机过程的随机性本质。结合Ⅳ类工程场地的实测地震动记录资料,由数值方法识别了给出基本随机变量的概率分布参数。与实测记录对比表明,本文建立的随机地震动模型具有明确的物理概念,可充分反映地震动的变异性特征。     

GROUND MOTION CHARACTERISTICS OF GAOYOU-BAOYING M4.9 EARTHQUAKE

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.     

2016年8月24日意大利佩鲁贾M_W 6.2地震动特性

2016年8月24日在意大利佩鲁贾地区发生M_W 6.2地震,截至北京时间2016年8月25日8时,共获得强震记录192组,分析地震动PGA、反应谱以及能量参数的衰减特征。研究结果表明:(1)峰值。此次地震PGA100 cm/s~2记录的水平平均反应谱在短周期明显大于欧洲的设计谱。两水平方向平均反应谱谱比小于1.5,并且在短周期(T0.5 s)谱比差值变化较大,说明此次地震EW向地震动对短周期结构物影响较大;(2)衰减特性。整体看来,此次地震中的PGA值均不同程度低于中国第五代区划图中的中强地震区、中国西部地区、美国西部地区以及欧洲中小地震衰减模型的预测值,且衰减快。Arias强度的衰减变化趋势与Travasarou等的理论模型基本一致,但均小于理论模型值;(3)持时。此次地震的相对持时随震中距增大有逐渐增大趋势,持时均大于Kempton及McQuire的理论模型,表明此次地震的能量释放时间较长。此次意大利地震的地震动参数特征研究表明,该地震具有能量衰减快、持续时间长、对短周期结构物影响较大等特点,验证了此次地震破坏集中在近场、远场震害相对较轻的结论,这也是造成本次地震灾害严重的主要原因。     

Characteristics of ground cracks caused by the MS 6.4 Yangbi earthquake and the corresponding tectonic significance

An M_S 6.4 earthquake occurred near Yangbi County, Dali Bai Autonomous Prefecture, Yunnan Province, at 21:48 on May 21, 2021. The earthquake location is characterized by complex geological structures, with multiple active faults distributed around the epicenter that is located at the west edge of the Sichuan-Yunnan rhombic block (25.67°N, 99.87°E). A total of 42 ground cracks are found by earthquake field investigations. The cracks are mainly concentrated in the Ⅷ degree area on the west side of the Yangbi River. Among these, 9 coseismic tectonic ground cracks generated by shear fractures are found in three villages (i.e., Akechang, Meijia-Lijia, and Huajiazhuang), which are distributed along the strike of the northwest-trending linear folds, showing the tectonic characteristics of right-lateral tension or left-stepping cracks. The structural attribute of ground cracks sustains the kinematic properties of the Weixi-Qiaohou fault, namely right-lateral strike-slip.