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地震断层!逆冲型地震强地面运动特性——1999年台湾集集地震和2017年汶川地震为例

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黄 蓓

(中国地震局地质研究所,北京100029)

中图分类号: P315.2;  文献标识码: A;  doi:10.3969/j.issn.02354975.2015.08.011

相对于走滑型和正断型地震,逆冲型地震具有更强的地表作用,相应的潜在地震灾害也严重得多.具有极大破坏性的逆冲型大地震一般发生于大洋板块的俯冲边界或大陆碰撞边界,而罕见于陆内构造环境.作为特例,1999年台湾集集7.6级地震和2008年四川汶川8.0级地震均发生于陆内逆断层上.其中,汶川地震发生在高倾角的铲形逆断层上,是更加特殊的震例.由于地震规模巨大,震区人口密集,这两次地震都造成了严重的地震灾害和大量人员伤亡.以往研究表明,地震造成的大部分直接和间接灾害都与地表强烈的强地震动密切相关,特别是近断层的近场强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,因而,研究和认识逆冲型地震近场强地震动的影响因素是减轻地震灾害的重要方面.近20多年来,中国大陆和台湾地区的强震动观测台网发展迅速,因而1999年集集地震和2008年汶川地震的强震动过程得以详细的记录.这些强震动数据十分宝贵,为研究和对比逆断层震害分布机制提供了契机.

断层:日本大地震令断层线更接近东京

本研究对1999集集地震和2008汶川地震的地震灾害进行了对比分析,总结了两次地震灾害和强震动数据的分布特点.为准确量化分析强地震动分布与震源构造的关系,本研究系统总结了近断层加速度记录校正的发展历程和方法,详细介绍了积分校正方法,对近场强震动记录的积分漂移现象进行了分析.我们采用前人改进的积分校正方法对两次地震的地震动数据进行校正,在此基础上分析比较了两次地震的近场和远场地震动特性,综合发震构造、破裂过程等阐述了逆断层构造特征对强地面运动的控制作用.我们的研究结果显示:①相对于震中距,断层距更适于研究大地震近断层地震动的衰减规律.②随着断层距的增加,逆断层两盘峰值加速度、峰值速度和峰值位移均发生衰减,而且上盘衰减趋势比下盘缓慢.③集集地震上盘强地震动区域分布较广,影响到远离发震断裂车笼埔断层地区;相对地,汶川地震上盘强地震动区域十分狭窄,集中分布在龙门山断裂带以内靠近发震主断裂映秀—北川断裂地区;这种差别可能是不同几何结构的发震断层所致.④两次地震的上盘峰值加速度均明显大于下盘峰值加速度;汶川地震的峰值加速度在龙门山断裂带内没有明显的衰减现象,带外发生急剧衰减.⑤ 集集地震主断层两侧峰值加速度的水平分量大于其垂直分量,与之相反,汶川地震主断层两侧峰值加速度的垂直分量大于其水平分量;汶川地震主断层两侧中场峰值加速度水平分量的衰减趋势比垂直分量衰减趋势更快,在远场则反之.⑥集集地震上下盘台站地震动的峰值位移与永久位移存在正线性相关性,下盘永久位移随峰值位移的变化更显著.⑦当峰值位移小于一定阈值时,永久位移几乎为零.⑧集集地震上下盘台站位移差值的最大值的东西水平分量分布离散,而南北水平分量和垂直分量分布比较集中,位移差最大值沿主断层走向由北向南逐渐减小,呈现一致的变化规律,永久位移差则没有相应特点.⑨集集地震上下盘峰值位移差明显小于地震动位移差的最大值.

专家认为大范围断层错动致日本大地震 视频时长:00:18 专家认为大范围断层错动致日本大地震 播放:22995次 评论:8802人

本研究表明,地震动大小和分布规律不仅与场地条件有关,还受到发震断层几何结构的控制;逆断层地震存在明显的地震动上下盘效应,总体而言,上盘地震动的增强效应更显著,其效应随断层距的衰减趋势更缓慢;利用峰值变量、永久变量如上下盘最大峰值位移差、永久位移差等极值变量,有可能低估地震灾害的程度,地震动时程中上下盘场地震动的动态差异应引起足够的重视.

关键词 台湾集集地震;汶川地震;基线校正;峰值位移;永久位移;衰减

(作者电子信箱,黄蓓:huangb@cea.gov.cn)

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