內蒙古阿拉善左旗M 5.8地震強震記錄分析

楊 銳解全才楊 程錢 亮李繼龍毛國良王莉嬋劉 新

1）中國石家莊 050021河北省地震局

2）中國哈爾濱150080中國地震局工程力學研究所

內蒙古阿拉善左旗M 5.8地震強震記錄分析

楊 銳1）解全才2）楊 程2）錢 亮2）李繼龍2）毛國良1）王莉嬋1）劉 新1）

1）中國石家莊 050021河北省地震局

2）中國哈爾濱150080中國地震局工程力學研究所

2015年4月15日內蒙古阿拉善盟阿拉善左旗發(fā)生M 5.8地震，國家強震動臺網中心獲取39組強震動記錄。對此地震進行反應譜和傅里葉譜分析，得出峰值加速度圖和儀器烈度圖，得到儀器烈度值最大為6.5度，震中距最小的地震臺儀器烈度為6.2度，與震中現場災害評估烈度7度、大部分地區(qū)6度一致，充分體現了強震動臺網建設成效。

強震動記錄；加速度峰值；頻譜分析；地震烈度

0 引言

2015年4月15日15時39分在內蒙古自治區(qū)阿拉善盟阿拉善左旗(39.8°N，106.3°E)發(fā)生M 5.8地震，震源深度10 km，截至4月17日08時00分，內蒙古測震臺網記錄余震86次，其中M 3.0以上余震3次，最大余震為4月15日15時44分M 4.0地震。此次地震震中在巴音木仁附近，人員稀少。震中距烏海市43 km、石嘴山市86 km、阿拉善左旗121 km。烏海市震感強烈，阿拉善左旗、巴彥淖爾市臨河區(qū)震感明顯，包頭市、呼和浩特市部分地區(qū)有感，雖然沒有人員傷亡，但造成一定社會影響。地震發(fā)生后，內蒙古自治區(qū)地震局啟動Ⅲ級應急響應。

中國地震局工程力學研究所強震動臺網中心及時回收內蒙古自治區(qū)地震局13組強震臺站記錄資料，寧夏回族自治區(qū)地震局26組強震臺站記錄資料。真實地震是檢驗數據和儀器性能的最好機會，對強震臺網建設、發(fā)展和完善具有很大促進作用。本文將針對此次內蒙古阿拉善左旗M 5.8地震強震記錄進行匯總分析，驗證強震臺網建設的成效。

1 強震記錄

1.1 強震臺參數

內蒙古阿拉善左旗M 5.8地震后，至當日18時，國家強震動臺網中心接收內蒙古自治區(qū)地震局11組強震動記錄事件，截至20時，新增28組強震動記錄事件，其中內

蒙古自治區(qū)地震局2組，寧夏回族自治區(qū)地震局26組，計39個強震臺記錄到此次地震，具體參數見表1。臺站配備哈爾濱威波瑞科技有限公司生產的SLJ-100型外置力平衡式加速度計及美國Kinemetrics公司生產的ETNA型和瑞士SYSCOM公司生產的MR2002型數字強震動記錄儀，具體參數見表2。強震記錄清晰完整、震相明了。

39個強震動臺土層臺34個，基巖臺5個，震中距分布在38.9—440.2 km范圍內，臺站測點分布見圖1，其中巴彥木仁地震臺震中距最小，為38.9 km（表1）。

圖1 數據臺測點分布Fig.1 Distribution of the observation points

表1 臺站參數及M 5.8地震加速度記錄Table 1 Station parameters and acceleration records for M 5.8 earthquake

表2 強震儀類型Table 2 The seismometers used for strong motion record

1.2 強震動數據

內蒙古阿拉善左旗M 5.8地震發(fā)生后，國家強震動臺網共獲取39個強震動臺站加速度記錄，通過數據格式轉換，得到3分量加速度峰值，見表1，其中巴彥木仁臺（震中距最小）加速度峰值為105.5 cm/s2，吉蘭泰臺（震中距比巴彥木仁臺大，比其他地震臺?。┯涗浀淖畲蠓逯导铀俣葹?70.3 cm/s2。由巴彥木仁臺和吉蘭泰臺原始數據的強震時程曲線（圖2）可見，強震記錄清晰完整，且可見M 5.8地震后又獲得一個小震記錄，其中巴彥木仁臺記錄的小震時程曲線清晰，而吉蘭泰臺小震記錄幾乎淹沒在大震波形里。

圖2 阿拉善左旗M5.8地震加速度時程記錄(a)巴彥木仁臺； (b)吉蘭泰臺Fig.2 Acceleration time-history of Alax Zuoqi M 5.8 earthquake

2 加速度數據分析

2.1 加速度反應譜

強震記錄頻譜表示一次地震動過程中振幅與頻率關系的曲線。地震記錄中包含許多豐富的振動頻率，不同地區(qū)的主要振動頻率不同，在不同頻率振動作用下，結構振動就不相同。為了避免地震作用下結構發(fā)生共振現象，確保結構安全，有必要對地震頻率成分進行分析（李山有，2004）。根據震中距選擇有代表性的8個地震臺站（巴彥木仁、吉蘭泰、烏海、正誼關、巴彥浩特、五原、包頭、薛家灣）進行頻譜分析，反應譜阻尼系數分別取0、0.02、0.05、0.1和0.2，得到8個地震臺東西、南北、垂直分量24個分道5種阻尼比單自由度系統(tǒng)的加速度反應譜，見圖3。圖中橫坐標為自振圓頻率，縱坐標為反應譜值，可以看出，8個地震臺的反應譜高頻成分比較豐富，多數地震臺兩個水平分量的反應譜比較一致，主要分布在6—12 Hz。圖3同時反映了不同地貌、相同覆蓋層深度、不同震中距反應譜的細微變化，震中距越大，三分向反應譜越接近，隨著震中距加大，高頻值反應譜的衰減快于低頻成分。說明介質對高頻信號有吸收作用，低頻信號能夠傳播更遠的距離，所以遠場的高層建筑物要防止長周期（低頻）共振。

圖3 阿拉善左旗M 5.8地震加速度反應譜(a)巴彥木仁； (b)吉蘭泰； (c)烏海； (d)正誼關； (e)巴彥浩特； (f)五原； (g)包頭； (h)薛家灣Fig.3 Acceleration response spectra of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

2.2 加速度傅氏譜

根據內蒙古和寧夏測震臺網39個強震動臺記錄得到117條加速度傅氏譜，其中單峰值型和雙峰值型較少，多為多峰值型傅氏譜，可能是因為所選臺站均為土層地震臺，頻率成分豐富（李永振，2011）。篇幅有限，在此不一一列出117條傅氏譜分析結果，只選出4個震中距較近的土層地震臺（巴彥木仁、吉蘭泰、烏海、巴彥浩特地震臺）加速度記錄進行傅氏譜分析，計算結果見圖4。由圖4可見，震中距最近的巴彥木仁、吉蘭泰、烏海地震臺加速度譜峰值均處在5—14 Hz之間，尤其震中距分別為38.9 km和46.6 km的巴彥木仁臺和吉蘭泰臺，譜峰值變化不大（圖4）。

圖4 阿拉善左旗M5.8地震傅氏譜(a)巴彥木仁； (b)吉蘭泰； (c)烏海； (d)巴彥浩特Fig.4 Fourier spectrum of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

2.3 地震動衰減

利用獲取的地震臺站加速度峰值，畫出不同震中距加速度峰值變化曲線，見圖5。由圖5可見，震中距約100 km，地震動衰減變化不大，但超過100 km，隨著震中距增大，地震動衰減變化較大，且垂直分量衰減較快，尤其震中距在400 km左右，地震動衰減變化更大。

圖5 加速度峰值隨震中距的變化Fig.5 The change of peak acceleration with distance

3 地震烈度分析

內蒙古自治區(qū)阿拉善左旗發(fā)生M 5.8地震后，內蒙古自治區(qū)地震局啟動Ⅲ級地震應急響應，現場聯合工作隊深入災區(qū)，對阿拉善盟、鄂爾多斯市、烏海市和巴彥淖爾市的6個旗（區(qū)）共計72個調查點的房屋建筑進行現場災害調查，確定此次地震最高烈度為Ⅶ度，見表3和圖6(a)。由圖6(a)可見，等震線長軸呈北東東走向分布，Ⅵ度及以上區(qū)域總面積約為5 030 km2，共涉及內蒙古自治區(qū)6個旗、縣（區(qū)），包括阿拉善盟的阿拉善左旗、阿拉善經濟開發(fā)區(qū)、烏蘭布和沙產業(yè)生態(tài)示范區(qū)、鄂爾多斯市鄂托克旗、烏海市海勃灣區(qū)（表3）。此外，Ⅵ度區(qū)外的部分地區(qū)受到地震波及，個別居民點房屋有少量破壞。Ⅶ度區(qū)位于烏蘭布和沙產業(yè)生態(tài)示范區(qū)巴彥木仁蘇木和阿拉善左旗吉蘭泰鎮(zhèn)交界處。Ⅵ度區(qū)西自阿拉善左旗吉蘭泰鎮(zhèn)政府所在地，東至烏海市海勃灣區(qū)西部，北自烏蘭布和沙產業(yè)生態(tài)示范區(qū)巴彥木仁蘇木和平村南，南至茫來北。與國家強震動臺網中心利用強震加速度記錄得出的儀器烈度值比較接近，見圖6(b)，其中巴彥木仁和吉蘭泰地震臺由強震數據得出的儀器烈度分別為6.2度和6.5度（表1），儀器烈度等震線長軸也呈北東東走向分布，吉蘭泰臺附近儀器烈度基本可定為7度，與現場災害評估定出的7度位置稍有偏差（表3）。儀器烈度由地震動參數和地震烈度回歸關系計算得出，比現場震害宏觀調查得出的地震烈度結果快速、及時，且地震烈度結果基本一致（最高為7度，大部分為6度），可以參考儀器烈度值進行震后救援、指揮，提高震災救援效率。儀器烈度與實際現場考察烈度有少許差入，可能與地質結構、儀器性能、場地響應等有一定關系，有待更多的數據和地震實例來考證（崔建文，2007）。

圖6 阿拉善左旗M 5.8地震震中分布(a)現場考察地震烈度； (b)儀器地震烈度分布Fig.6 Intensity distribution of Alax Zouqi M 5.8 earthquake

表3 地震烈度值Table 3 Seismic intensity values

4 結論

2015年4月15日15時39分內蒙古阿拉善左旗發(fā)生M 5.8地震，國家強震動臺網中心接收內蒙古和寧夏測震臺網39組強震動加速度記錄，初步分析可以得出以下結論：①39個地震臺震中距在38.9—422.6 km，加速度峰值在0.7—170.3 cm/s2，最大水平加速度峰值為吉蘭泰臺東西分向170.3 cm/s2，最大豎向加速度峰值為巴彥木仁臺的105.5 cm/s2；②對強震數據進行譜分析，多數臺兩個水平分量的反應譜比較一致，主要分布在6—12 Hz，且加速度傅氏譜以多峰值為主；③隨著震中距增大，地震動衰減加快，且垂直向衰減較快；④利用強震數據得到的儀器烈度值與現場災害評估結果較為吻合，強震動數據的獲取能夠為災區(qū)救援指導工作及時提供參考數據。

實際震例是檢驗觀測數據和儀器性能的最佳機會，對強震數據的應用和處理，對評價儀器工作性能和強震臺網建設及強震數據產出具有促進意義。強震數據的積累和應用，體現了強震臺網的建設實效，今后應更加重視強震觀測。

崔建文，李正光，趙云旭，等.2007年寧洱6.4級地震強震動觀測記錄[J].地震研究，2007，30（4）：384-388.

何少林，閔祥儀，何新社，等.2002年12月17日玉門ML4.5地震的強震儀多條記錄資料分析[J].西北地震學報，2004，26（3）：274-279.

李山有.強震動觀測技術[J].東北地震研究，2004，4 ：64-74.

李永振.遼寧海城M 4.3地震強震記錄分析[J].地震地磁觀測與研究，2011，32（6）：40-46.

Analysis of strong motion records of Alax Zuoqi M 5.8 earthquake

Yang Rui1)，Xie Quancai2)，Yang Cheng2)，Qian Liang2)，Li Jilong2)，Mao Guoliang1)，Wang Lichan1)and Liu Xin1)
1) Earthquake Administration of Hebei Province,Shijiazhuang 050021,China
2) Institute of Engineering Mechanics,China Earthquake Administration,Harbin 150080,China

One M 5.8 earthquake occurred in Alax Zouqi,Inner Mongolia on April 15,2015.There are 39 sets of strong motions recorded by National Strong Motion Network Center.According to the peak acceleration diagrams and instrument intensity map which obtained from the analysis of the response spectrum and the Fourier spectrum of the strong motion of Alax Zouqi M 5.8 earthquake,the maximum instrument intensity is 6.5 degree and the instrument intensity of the nearest station is 6.2 degree which are basically consistent with the epicenter intensity of 7 degree from site disaster assessment and most areas of 6 degree.And the similarity can fully refl ect the role and effect of the strong motion network construction.

strong motion record，the peak of acceleration，spectral analysis，seismic intensity

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.006

楊銳（1983—），女，河北懷來人，工程師，本科，主要從事地震監(jiān)測與速報工作。

E-mail： yangrui9811@eyou.com

中國地震局測震臺網青年骨干培養(yǎng)專項（項目編號：20160504）；河北省地震局科技星火項目（項目編號： DZ20160407040）

本文收到日期：2015-10-30