汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系.pdf

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1、第37卷第4期地震地质Vo1．37．NO．42015年12月Dec．．2015SEISMOLOGYANDGEOL0GYdoi：10．3969／j．issn．0253—4967．2015．04．010汶川8．0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系黄蓓张培震张冬丽李小军1)中国地震局地质研究所，地震动力学国家重点实验室，北京1000292)中国地震局地质研究所，活动构造与火山重点实验室，北京1000293)中国地震局地球物理研究所，北京100081摘要2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层，伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录

2、到。综合汶川地震发震构造、破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料，探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示，龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站，前者可达后者的2倍多。同时，该地震强地面运动具有很大的垂直分量，近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料，发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘，上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常，水平分量似乎也存在上盘效应，但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外，远场地面运动特征显示，相对于反方向，沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢，垂直分量的

3、这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性，近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性，导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同，其他分量存在差异。关键词汶川地震高角度铲形逆冲断层断裂作用强地面运动峰值加速度中图分类号：P315．2文献标识码：A文章编号：0253—4967(2015)04—1055—150引言近断层地震动是造成建筑和工程结构破坏的重要因素，也是造成人员伤亡和经济损失的最重要因素(Pitarkaeta1

4、．，1998；Brayeta1．，2004；刘启方等，2006)，因而研究和认识近场地震动的影响因素是减轻地震灾害的一个重要方面。近断层区域的强地面运动受断层几何性质、破裂机制、破裂传播方向以及场点位置和场地条件的影响，与远离震源区(远场)的强地面运动有着显著的差别；如近断层地震动表现出较明显的破裂方向性效应、速度大脉冲、滑冲效应和上盘效应等(谢礼立等，1982；Booreeta1．，1997；胡进军等，2011)。Abrahamson等(1996)研究了1994年美国加利福尼亚州Northridge地震的近场强震记录和其他逆断层型地震的强震动记录，发现断

5、层上盘的加速度峰值系统地高于下盘的加速度峰值，[收稿日期]2014—04—27收稿，2015-11—07改回。[基金项目]中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1401，IGCEA1502)和中国地震局地震行业科研专项(201008003)共同资助。l056地震地质因而在他们提出的地震动衰减关系模型中，考虑了断层上、下盘的差异。1999年9月21日台湾南投县发生7．6级集集地震，该地震是一次低角度逆冲断裂型地震(Honneta1．，2000)，造成了重大人员伤亡和经济损失。该地震发生在相对密集的强地面运动台网内，台网获得了丰富的近场强地面运动记录

6、，这些记录进一步证明了逆冲断裂强地面运动存在的上盘效应(Loheta1．，2000；黄蓓，2003)。除了上盘效应，相对于其他类型地震，逆断型地震的近场加速度峰值一般较高(McGarr1984；Booreeta1．，1997；Campbell，1997；Sadigheta1．，1997；Ambrasyeseta1．，2005)。在同样的震级和距离下，逆断层型地震的水平加速度峰值比走滑断层型地震的大近20％～30％(Am．brasyeseta1．，2005)。震源机制对近场地震动分布特征的影响越来越受到相关研究的重视，这种影响也被引入地震动衰减关系模型中(B

7、ooreeta1．，1997；Campbell，1997；Sadigheta1．，1997；Akkareta1．，2007；Scasserraeta1．，2009；Bindieta1．，2011；Bradley，2013；Cauzzieta1．，2014)。上盘效应是逆冲型断层近场地震动的一个重要特性。一般认为，该效应是由于上盘场地比下盘场地总体上更接近断层面在深部的实际位置，因而导致上盘比下盘发生更强的短周期震动。与下盘相比，相同断层距的上盘场点具有加速度峰值较高、衰减较慢、能量持时较短的特征，地震动所造成的破坏也比下盘严重得多(Abrahamsonet

8、a1．，1996)。那么，逆断层地震动分布特征是否都与断层的低倾角