汶川地震近斷層地震動(dòng)的速度脈沖特性

謝俊舉 溫增平 李小軍 黃雋彥

1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081

2）中央大學(xué)地球物理研究所，臺(tái)灣 32001

選取斷層距小于200 km的64組強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)，基于小波方法分析汶川地震近斷層速度脈沖的地震動(dòng)特性，同時(shí)將汶川地震的速度脈沖與集集地震和Northridge地震進(jìn)行對比，利用NGA數(shù)據(jù)庫24次地震事件中的3 615條記錄，選取出典型的脈沖型記錄作為統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，研究地震震級、距離對速度脈沖的周期和幅值參數(shù)的影響。

利用小波分解的方法從地震動(dòng)記錄中提取其所包含的最大脈沖信號，選取4階Daubechies小波對選取的64組地震動(dòng)記錄做一維連續(xù)小波變換，提取原始地震動(dòng)速度時(shí)程中的長周期脈沖信號。將強(qiáng)震記錄沿垂直斷層和平行斷層方向進(jìn)行投影，統(tǒng)計(jì)分析垂直斷層分量（FN component）和平行斷層分量（FP component）速度脈沖的地震動(dòng)特性。參考Baker提出的脈沖型記錄的判定方法，對強(qiáng)震記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，選取其中的脈沖型記錄，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計(jì)研究速度脈沖的周期和幅值特征。研究結(jié)果表明：

（1）汶川地震近斷層速度脈沖具有周期長、幅值小的特點(diǎn)。速度脈沖周期主要分布在6～14 s之時(shí)，其中51MZQ臺(tái)沿平行斷層的分量脈沖周期最大為14.2 s，速度脈沖幅值與集集地震和Northridge地震相比明顯偏小。

（2）從這次地震獲取到脈沖型記錄的強(qiáng)震臺(tái)站和非脈沖臺(tái)站的分布來看，脈沖記錄臺(tái)站平平于沿著地震斷層破裂傳播的方向上，且與地表斷裂的距離都在30 km以內(nèi)，可以推斷這些長周期速度脈沖的形成可能主要由破裂傳播的向前方向性效應(yīng)引起。

（3）同一臺(tái)站記錄到的地震動(dòng)垂直斷層的分量（FN分量）的脈沖幅值比平行斷層分量（FP分量）要大，如51MZQ臺(tái)、51JYH臺(tái)垂直斷層分量的幅值分別為126.1 cm/s和33.3 cm/s，而其平行斷層分量的幅值分別僅為85.9 cm/s和30.5 cm/s。

（4）速度脈沖的周期隨矩震級呈對數(shù)擬性增大，且隨斷層距增大有減小趨勢。在矩震級小于MW7.5時(shí)，觀測到的地震動(dòng)脈沖幅值為50～150 cm/s之時(shí)，與100 cm/s的典型斷層滑動(dòng)速率非常接近；而震級大于MW7.5時(shí)，斷層距10 km范圍內(nèi)脈沖的幅值已經(jīng)超過100 cm/s，個(gè)別記錄的脈沖幅值甚至達(dá)到200 cm/s，遠(yuǎn)超過前人給出的飽和值，這可能與大的永久形變或該處土層介質(zhì)條件有關(guān)。

圖 1 脈沖強(qiáng)度VP隨震級MW和斷層距R的變化