2011年東北地方太平洋近海地震的強震動記錄

功刀卓

（日本防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所）

2011年東北地方太平洋近海地震的強震動記錄

功刀卓

（日本防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所）

引言

2011年3月11日14時46分發(fā)生的東北地方太平洋近海地震，是日本觀測史上記錄到的最大（震級為M9.0）的海溝型特大地震。地震時，宮城縣栗原市觀測到的烈度為7度，而烈度為6度強的區(qū)域包括宮城縣、福島縣、茨城縣、櫪木縣的4縣37個市町村。在長達500 km的斷層延伸運動中，因海嘯、地震動、地基液化、滑坡等造成的災(zāi)害，使16 079人死亡，3 499人失蹤，120 248棟房屋全毀，189 778棟半毀，616 055棟部分毀壞，10 971棟地板上浸水，13 677棟地板下浸水[16]。這是一次僅次于關(guān)東大地震（1923年），可與明治三陸地震（1897年）匹敵的特大地震?？v觀全球，從1952年的堪察加地震（MW9.0）到這次地震約60年間，僅發(fā)生過5次超過9級的特大地震。這次地震是在近代觀測史上，第一次獲得詳細(xì)強震記錄的特大地震。本文將簡要介紹主要由防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所使用的強震觀測網(wǎng)（KNET，KiK－net）觀測到的強震動情況。

1 地震簡況

2011年東北地方太平洋近海地震以牡鹿半島東南東約130 km（38.1°N，142.9°E，深24 km，氣象廳發(fā)布）的三陸近海為震源區(qū)（破裂起始點）。地震后氣象廳立即發(fā)布的震級是M 7.9，但最終修訂為M 9.0。地震機制為緩角逆斷層，且多數(shù)余震都發(fā)生在向日本海溝俯沖的太平洋板塊上面。所以，這次地震被稱為在太平洋板塊和北美板塊邊界發(fā)生的海溝型地震。通過對K－NET及KiK－net獲得的強震記錄進行震源過程反演，其解析結(jié)果表明，斷層破裂涉及從巖手縣至茨城縣間400 km的廣大區(qū)域，在150 s內(nèi)斷層面破裂。關(guān)于地震簡況和震源過程的解析，可參見本研究報告的系列報告。

2 觀測到的強震動特征

圖1 強震動觀測網(wǎng)（△K－NET，□KiK－net）觀測到的地表峰值加速度（PGA）的分布

這次地震之后，防災(zāi)科學(xué)技術(shù)研究所公布了在全國布設(shè)的K－NET 698個和Ki K－net 525個總計1 223個觀測點的強震記錄（2011年12月4日）。這次公布的觀測點數(shù)是K－NET及KiK－net自應(yīng)用以來最多的。圖1給出的是觀測到強震記錄的峰值加速度（PGA）的分布。觀測到的最大加速度（三分量合成值）是在K－NET筑館（MY004）觀測到的29.33 m／s2。這次地震中觀測到烈度7的宮城縣栗原市筑館的烈度觀測點就是這個K－NET筑館觀測點。還有，KiK－net芳賀（TCEH16）雖然不是烈度觀測點，但根據(jù)強震記錄計算出的測震烈度相當(dāng)于7度。距震源（破裂起始點）最近的觀測點是K－NET牡鹿（MYG011），震中距約為121 km，其強震記錄如圖2所示。在這次地震中，從北海道至九州的大范圍內(nèi)獲得了強震記錄，在巖手縣至千葉縣之間的多達20個觀測點，記錄到了超過1g（9.8 m／s2）的加速度。記錄到烈度6強的區(qū)域涉及宮城縣、福島縣、茨城縣、櫪木縣之間約300 km的范圍。圖3為大體與南北一致的強震記錄的群表示?？梢钥闯鲇卸鄠€波群傳播的情況，表明這次地震的震源過程是復(fù)雜的。在關(guān)東平原，人們擔(dān)心特大地震產(chǎn)生的長周期地震動，會給具有數(shù)秒左右固有周期的長大構(gòu)筑物造成災(zāi)害。在這次地震中也伴有石油罐晃動等災(zāi)害[17]，但與超大地震規(guī)模相比，這次地震發(fā)生的長周期地震動是小的[18]。圖4給出的是在KNET新宿（TKY007）觀測到的長周期地震動（加速度記錄變換為速度記錄）。

圖2 K－NET牡鹿（MYG011）的加速度記錄

3 結(jié)束語

圖3 強震記錄的群表示（東西向）

圖4 K－NET新宿（TKY007）觀測到的長周期地震動（地動速度）

本報告中關(guān)于2011年東北地方太平洋近海地震的強震動情況，是根據(jù)K－NET及KiK－net觀測到的強震記錄進行概述的。由于大地震的發(fā)生是少見的，所以，作為進行強震動研究所必備的強震記錄的收集原本也是很困難的。于是，我們接受日本阪神淡路大震災(zāi)（1995年）的教訓(xùn)，建設(shè)完善了全國范圍的觀測網(wǎng)K－NET及KiK－net，積累強震記錄。自有地震儀器觀測以來，即便是在全球范圍內(nèi)，發(fā)生的超大地震也只有幾次。這次地震是地震觀測史上，第一次通過現(xiàn)代觀測網(wǎng)獲得了詳細(xì)的強震記錄。在K－NET及KiK－net中，雖然多個觀測設(shè)施和數(shù)據(jù)中心受災(zāi)，海嘯使觀測設(shè)施遭受破壞，導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)據(jù)丟失，但主震最終的數(shù)據(jù)回收率還是超過了99%。我們認(rèn)為，在防災(zāi)研究所以外的其他觀測網(wǎng)也是同樣的情況。希望這些記錄能在今后為加強地震及海嘯防災(zāi)研究方面發(fā)揮巨大作用。

（本文原圖均為彩圖）

摘譯自：日本地震學(xué)會ニュースレター.2011，23（5）：33－36

原題：研究報告：2011年東北地方太平洋沖地震 第4回 內(nèi)陸への影響，強震動

（北京市地震局 彭巖 譯；盧振恒 校）

（譯者電子信箱，彭巖：pybj1201＠yahoo.com.cn）

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[18] 大川出.長周期地震動.月刊建築技術(shù)，2011（741）：112－113

P315.3；

A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2012.11.003