張紅才 徐嘉雋 陳智勇

（中國福州350003福建省地震局）

引言

場(chǎng)地響應(yīng)研究是一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，其分析結(jié)果在很多方面都予以應(yīng)用.例如，估算中小地震的震源參數(shù)時(shí)，如果不能合理地對(duì)場(chǎng)地響應(yīng)進(jìn)行考慮，那么場(chǎng)地的低頻放大作用將很容易使震源原來的拐角頻率被掩蓋，而拐角頻率在數(shù)值上很小的變化都將顯著影響應(yīng)力降的估計(jì)結(jié)果.因此，給出與頻率有關(guān)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，將有助于提高利用數(shù)字地震記錄估算中小地震震源參數(shù)的準(zhǔn)確性.研究結(jié)果表明（陳培善，秦嘉政，1983），由于臺(tái)站臺(tái)基場(chǎng)地響應(yīng)的存在，震級(jí)計(jì)算結(jié)果也將隨之變化，因此在進(jìn)行震級(jí)偏差校正時(shí)，采取統(tǒng)計(jì)臺(tái)站震級(jí)偏差平均值的方法存在一定的缺陷，還必須充分考慮到不同臺(tái)站的臺(tái)基場(chǎng)地響應(yīng)情況.此外，在地震危險(xiǎn)性分析中，如果能夠?qū)?chǎng)地響應(yīng)情況進(jìn)行合理考慮，其分析結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性都將得到改善.綜上所述，如果能夠獲得準(zhǔn)確的場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果，臺(tái)網(wǎng)日常產(chǎn)出各種數(shù)據(jù)的可用性則將得到提升.

一般認(rèn)為，固定臺(tái)站均建在條件較好的基巖場(chǎng)地上，因此地表放大系數(shù)在所有考慮的頻點(diǎn)上均為1，即基巖臺(tái)站的觀測(cè)記錄是沒有經(jīng)過放大的.但從近年來國內(nèi)外的相關(guān)研究中（劉麗芳等，2007）可知，上述情況在場(chǎng)地條件很好的基巖臺(tái)站上作為一種近似是可以的，然而大多數(shù)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)曲線并不是完全平坦.

場(chǎng)地響應(yīng)分析在理論上屬于三維土層動(dòng)力分析問題，因此，從理論上研究這一問題時(shí)，需要對(duì)臺(tái)站所在場(chǎng)地的巖土工程資料有詳盡的了解，隨后再以此為基礎(chǔ)建立較為準(zhǔn)確的計(jì)算模型，然后應(yīng)用地震波傳播理論分析得出場(chǎng)地對(duì)地震動(dòng)的反應(yīng).顯然，這種理論數(shù)值計(jì)算方法需要考慮土體的動(dòng)力學(xué)特性、土層分布情況、輸入地震動(dòng)特性及邊界條件等，這樣才能保證所求反應(yīng)量的準(zhǔn)確性.但由于場(chǎng)地介質(zhì)的性質(zhì)和分布情況極為復(fù)雜，且存在著一定的不確定性，因此理論分析方法還難以應(yīng)用到實(shí)際工程分析中.

場(chǎng)地響應(yīng)分析還可以采用經(jīng)驗(yàn)法進(jìn)行.經(jīng)驗(yàn)法即利用實(shí)際地震觀測(cè)資料，甚至是地脈動(dòng)噪聲資料來分析場(chǎng)地地震反應(yīng).該方法在場(chǎng)地響應(yīng)分析中不需對(duì)場(chǎng)地土層特性進(jìn)行詳細(xì)了解，可以被廣泛應(yīng)用.根據(jù)是否引入?yún)⒖紙?chǎng)地，經(jīng)驗(yàn)法又分為參考場(chǎng)地法和非參考場(chǎng)地法.參考場(chǎng)地法又稱為傳統(tǒng)譜比法（Borcherdt，1970），該方法通常選取建立在理想基巖上的臺(tái)站作為參考臺(tái)站，然后將所要研究的鄰近臺(tái)站與其進(jìn)行比較.理論上，理想基巖處的場(chǎng)地反應(yīng)為常數(shù)，其不隨頻率變化，因此場(chǎng)地觀測(cè)值之間的差異可以解釋為所研究臺(tái)站的局部場(chǎng)地響應(yīng).Andrews（1986）提出的線性反演法擴(kuò)展了傳統(tǒng)譜比法，即從地震記錄中同時(shí)分離出震源、傳播路徑和場(chǎng)地反應(yīng)等.線性反演法具有能夠同時(shí)反演得到品質(zhì)因子Q和場(chǎng)地地震響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，因此成為目前應(yīng)用最普遍的方法之一.傳統(tǒng)譜比法和線性反演法均為參考場(chǎng)地法，在應(yīng)用這兩種方法時(shí)都需要有一個(gè)合適的參考場(chǎng)地，但在實(shí)際應(yīng)用中很難找到這樣的理想?yún)⒖紙?chǎng)地，因此人們又提出了非參考場(chǎng)地法.Moya等（2000）提出了以某一地震事件為參考事件的分析方法，解決了參考場(chǎng)地法處理資料僅限于參考臺(tái)站記錄到的資料的局限性.采用Moya方法時(shí)，需要對(duì)震源模型的有效性以及參考事件震源譜的低頻段值和拐角頻率的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn).H／V譜比法也是最常用的非參考場(chǎng)地方法之一（Nakamura，1989）.該方法操作簡(jiǎn)單，且與其它方法獲得的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果差異也較小.根據(jù)所使用數(shù)據(jù)類型的不同，H／V譜比法又可細(xì)分為地震數(shù)據(jù)譜比法和噪聲譜比法.此外，為了提高場(chǎng)地響應(yīng)估計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性，一些研究者將各種優(yōu)化算法應(yīng)用于場(chǎng)地響應(yīng)分析中，如遺傳算法（劉杰等，2003）等.上述算法通常都是非參考場(chǎng)地法，避開了參考場(chǎng)地的選擇，因此分析結(jié)果也更符合真實(shí)情況.盡管上述場(chǎng)地響應(yīng)計(jì)算方法不盡相同，但華衛(wèi)等（2010）對(duì)這些方法的比較分析后認(rèn)為，這些方法都能夠獲得較為一致的場(chǎng)地卓越頻率，但對(duì)場(chǎng)地響應(yīng)的反應(yīng)結(jié)果卻存在一定的差異.

由于H／V譜比法簡(jiǎn)便易操作，且結(jié)果可信度較高，因此諸多研究者都應(yīng)用該方法進(jìn)行了大量研究（郭明珠，宋澤清，2000；Arai，Tokimatsu，2004，2005；Bragato et al，2007；馬淑芹等，2007，2008；朱榮歡，蘇有錦，2007；王偉君等，2009；楊奎等，2012；Ducellier et al，2013；張文輝等，2013）.本文采用噪聲譜比法，利用福建地區(qū)地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)產(chǎn)出的地脈動(dòng)噪聲記錄，研究各臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)情況.

1 福建地區(qū)地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)及地脈動(dòng)記錄選取

經(jīng)過20余年不斷建設(shè)，目前福建地區(qū)共建成85個(gè)測(cè)震臺(tái)站，84個(gè)強(qiáng)震臺(tái)站，其中44個(gè)臺(tái)址上同時(shí)配備了速度型地震儀和加速度型強(qiáng)震儀.此外，福建地區(qū)還建成2個(gè)各配備16個(gè)短周期地震儀的觀測(cè)臺(tái)陣，分別位于福州地區(qū)和漳州地區(qū)（圖1）.在85個(gè)測(cè)震臺(tái)站中，除14個(gè)臺(tái)站使用FSS-3M型短周期地震儀外，其余各臺(tái)站均使用寬頻帶地震儀.所使用的寬頻帶地震儀類型有：46個(gè)CMG-3ESPC-120地震儀，18 個(gè) CMG-3ESPC-60地震儀，5個(gè) BBVS-60地震儀，1個(gè)FSS-3B地震儀和1個(gè)CTS-1地震儀.各臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)通過專用通信鏈路實(shí)時(shí)傳輸至福建省地震局，供進(jìn)一步分析處理使用，并進(jìn)行數(shù)據(jù)歸檔存儲(chǔ).由于福建地區(qū)山地居多，因此各觀測(cè)臺(tái)站的臺(tái)基狀況普遍較好.

圖1 福建臺(tái)網(wǎng)地震觀測(cè)臺(tái)站分布Fig.1 Distribution of seismic monitoring stations in Fujian area

本文從2013年全年各月的歸檔波形數(shù)據(jù)中按照每個(gè)月挑選1天的方式，共挑選出12天的噪聲記錄.為保證數(shù)據(jù)完整性和記錄質(zhì)量可靠性，挑選時(shí)主要參考了臺(tái)站記錄的連續(xù)率統(tǒng)計(jì)結(jié)果及人工波形記錄質(zhì)量的檢查結(jié)果，并對(duì)其中存在明顯異常的觀測(cè)臺(tái)站進(jìn)行剔除.與此同時(shí)，為分析不同噪聲水平對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，分別截取每天00：00—04：00和11：00—13：00兩個(gè)時(shí)段的地脈動(dòng)噪聲記錄進(jìn)行噪聲譜比法對(duì)比分析.通過挑選所獲得的地脈動(dòng)噪聲記錄可以認(rèn)為是一個(gè)平穩(wěn)的隨機(jī)過程，能夠較好地反映場(chǎng)地的動(dòng)力特性.

2 方法

本文所采用的H／V譜比法又稱為中村（Nakamura）法.其基本原理為：設(shè)VS和HS分別為地表處垂直向和水平向的地震動(dòng)振幅譜，VB和HB分別為基底處垂直向和水平向的地震動(dòng)振幅譜，則經(jīng)驗(yàn)傳遞函數(shù)可表示為

實(shí)驗(yàn)證實(shí)，基底處地震動(dòng)的垂直分量與水平分量大致相等，即

實(shí)際觀測(cè)記錄也已證實(shí)，垂直分量經(jīng)土層的放大效應(yīng)后遠(yuǎn)小于水平分量.換言之，可以假定垂直分量基本沒有被放大，即VB≈VS，因此HB≈VB≈VS.在此基礎(chǔ)上，經(jīng)驗(yàn)傳遞函數(shù)即可簡(jiǎn)化為Nakamura譜比，即

觀測(cè)臺(tái)站記錄到的水平向地震動(dòng)振幅譜與垂直向地震動(dòng)振幅譜之比，即為各觀測(cè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng).

按照如下步驟計(jì)算地震動(dòng)噪聲譜比：

1）記錄段選取.以10分鐘為間隔，按照50%疊加率截取噪聲記錄.福建臺(tái)網(wǎng)中各臺(tái)站采樣率均為100sps，因此所截取的記錄段內(nèi)共有6萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算傅里葉幅值譜時(shí)的頻率間隔約為0.003Hz.

2）數(shù)據(jù)預(yù)處理.為減小長周期段估計(jì)的偏差，需對(duì)波形數(shù)據(jù)進(jìn)行去均值、去長周期成分等處理.同時(shí)，為減少有限長度數(shù)據(jù)序列進(jìn)行快速傅里葉變換時(shí)所造成的頻率滲漏，需將正弦或余弦窗函數(shù)應(yīng)用于記錄段數(shù)據(jù)序列中，使數(shù)據(jù)段兩端平滑地衰減至零.本文對(duì)每一段噪聲記錄在起始和末尾均加5%的余弦邊窗.

3）傅里葉譜計(jì)算及平滑.應(yīng)用快速傅里葉變換法分別計(jì)算三分向傅里葉幅值譜V（f），uEW（f）和uNS（f），并采用Konno和Ohmachi（1998）提出的平滑函數(shù)對(duì)振幅譜進(jìn)行平滑處理.由平滑后的水平分量振幅譜計(jì)算合成水平向振幅譜，即

4）H／V譜比計(jì)算.根據(jù)平滑后的水平向振幅譜H（f）和垂直向振幅譜V（f），即可計(jì)算得到該時(shí)段內(nèi)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，即

再將所有時(shí)段內(nèi)的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果進(jìn)行平均即可得到各臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果.

3 結(jié)果及分析

本文利用所收集到的福建臺(tái)網(wǎng)地震動(dòng)噪聲記錄，參照上述方法分別對(duì)各臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算.首先分析不同噪聲水平對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果將福建臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)臺(tái)站分為4類，并與Moya方法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，最后將計(jì)算結(jié)果應(yīng)用于單臺(tái)震級(jí)校正中.

3.1 安靜時(shí)段與吵鬧時(shí)段計(jì)算結(jié)果對(duì)比

為了評(píng)估不同噪聲水平時(shí)計(jì)算結(jié)果的穩(wěn)定性，本文對(duì)安靜時(shí)段（00：00—04：00）和吵鬧時(shí)段（11：00—13：00）兩種情況分別進(jìn)行分析計(jì)算.圖2和圖3分別給出了2013年12月27日福州城門臺(tái)（FZCM）兩個(gè)時(shí)段垂直向地震動(dòng)噪聲記錄（任意截取10分鐘）和傅里葉幅值譜及由譜比法計(jì)算的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果.經(jīng)對(duì)比可以看出，吵鬧時(shí)段的高頻地震動(dòng)噪聲水平明顯高于安靜時(shí)段，但應(yīng)用譜比法計(jì)算的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果差別不大，二者基本一致.因此本文將所有安靜時(shí)段和吵鬧時(shí)段的譜比法結(jié)果進(jìn)行平均，以期獲得各臺(tái)站更加穩(wěn)定可靠的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果.圖4為根據(jù)全年地震動(dòng)噪聲記錄獲得的FZCM臺(tái)場(chǎng)地響應(yīng).圖中灰色實(shí)線為FZCM臺(tái)1—12月所有時(shí)段的平均場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果，紅色實(shí)線為最終的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果.福建臺(tái)網(wǎng)其余各臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)計(jì)算結(jié)果如圖5—8所示.

圖2 FZCM臺(tái)地震動(dòng)噪聲記錄（a）及其傅里葉幅值譜（b）Fig.2 Noise records（a）and its Fourier amplitude spectrum （b）of station FZCM

3.2 福建臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)分類

依據(jù)各臺(tái)站在所分析頻段內(nèi)（0.1—50Hz）的場(chǎng)地響應(yīng)曲線形態(tài)，將福建臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)有85個(gè)觀測(cè)臺(tái)站大致分為4類：

圖3 FZCM臺(tái)安靜時(shí)段（a）和吵鬧時(shí)段（b）H／V譜比值對(duì)比Fig.3 Comparison of H／Vspectral ratio by using quiet-time data（a）and noisy-time data（b）from the station FZCM

圖4 根據(jù)全年地震動(dòng)噪聲記錄獲得的FZCM臺(tái)場(chǎng)地響應(yīng)Fig.4 Site response of station FZCM based on a whole year noise records

1）場(chǎng)地響應(yīng)平坦，沒有明顯的頻率放大點(diǎn)臺(tái)站.此類臺(tái)站在福建臺(tái)網(wǎng)中占多數(shù)，安溪參內(nèi)臺(tái)（AXCN）和安溪大坪臺(tái)（AXDP）等47個(gè)臺(tái)站均屬于該類型.此類臺(tái)站的臺(tái)基情況和觀測(cè)環(huán)境等普遍較好，場(chǎng)地響應(yīng)曲線平坦且沒有明顯的頻率放大，因此能較好地記錄該頻段內(nèi)的地震動(dòng)（圖5）.

2）中頻段（1—10Hz）場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果中有明顯的頻率放大點(diǎn)臺(tái)站.福建臺(tái)網(wǎng)中僅有少數(shù)臺(tái)站符合該特征，如惠安凈峰臺(tái)（HAJF）、龍巖西陂臺(tái)（LYXP）、閩清東橋臺(tái)（MQDQ）、南平東坑臺(tái)（NPDK）、永安槐南臺(tái)（YAHN）、尤溪阪面臺(tái)（YXBM）、漳浦六鰲臺(tái)（ZPLA）和漳平象湖臺(tái)（ZPXH）等8個(gè)臺(tái)站.從這些臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)曲線中能夠明顯觀察到在中頻段有較顯著的頻率放大點(diǎn)，因此對(duì)該頻率及其附近的地震動(dòng)成分將產(chǎn)生較明顯的放大（圖6）.

3）高頻段（＞10Hz）場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果中有明顯的頻率放大點(diǎn)臺(tái)站.福建臺(tái)網(wǎng)中也有許多臺(tái)站符合該特征，如安溪長坑臺(tái)（AXCK）、德化湯頭臺(tái)（DHTT）和大田均溪臺(tái)（DTJX）等26個(gè)臺(tái)站.對(duì)于這類臺(tái)站而言，在高頻段地震動(dòng)將受到較明顯的場(chǎng)地放大作用（圖7）.

4）場(chǎng)地響應(yīng)平坦，在整個(gè)頻段內(nèi)都有較明顯的頻率放大點(diǎn)臺(tái)站.此類臺(tái)站在福建臺(tái)網(wǎng)中也較少，僅出現(xiàn)福鼎官路臺(tái)（FDGL）、武平湘店臺(tái)（WPXD）、廈門集美臺(tái)（XMJM）和永定撫市臺(tái)（YDFS）等4個(gè)臺(tái)站中.盡管這幾個(gè)臺(tái)站觀測(cè)頻帶內(nèi)的地震動(dòng)值都會(huì)因此產(chǎn)生明顯的放大，但放大的程度都不大，大多在2倍左右（圖8）.

本文對(duì)上述4種類型臺(tái)站的空間分布情況進(jìn)行了分析，并未發(fā)現(xiàn)其具有明顯的空間集聚特點(diǎn).以第4類臺(tái)站為例，上述4個(gè)臺(tái)站分別處于寧德福鼎、龍巖武平、廈門和龍巖永定等四地，可以認(rèn)為上述場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果并無集聚的區(qū)域性分布特點(diǎn).可見，福建臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站的不同場(chǎng)地響應(yīng)特征主要受臺(tái)站所處位置的地形地貌條件、臺(tái)站臺(tái)基條件和局部地質(zhì)構(gòu)造等因素的影響.以LYXP臺(tái)為例，由于該臺(tái)修建于一個(gè)弱風(fēng)化的溶洞之上，因此反映于場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果中，即對(duì)中頻段地震動(dòng)會(huì)有較明顯的放大.FDGL臺(tái)、WPXD臺(tái)、XMJM臺(tái)和YDFS臺(tái)等4個(gè)臺(tái)站的臺(tái)基雖然均為花崗巖，但均中等程度風(fēng)化，因此這4個(gè)臺(tái)站對(duì)不同地震動(dòng)成分均有小幅的放大作用.然而對(duì)其它臺(tái)站的分析中發(fā)現(xiàn)，并非所有臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)特征均能歸結(jié)于某一簡(jiǎn)單因素，說明影響場(chǎng)地響應(yīng)的因素是多方面的，需要結(jié)合具體情況進(jìn)一步詳細(xì)分析討論.

圖5 沒有明顯頻率放大點(diǎn)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)Fig.5 Site response of the stations with unobvious frequency amplification points

圖6 中頻段有明顯頻率放大點(diǎn)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)Fig.6 Site response of the stations with obvious frequency amplification points in middle frequencies

3.3 本文研究結(jié)果與Moya方法結(jié)果對(duì)比

圖7 高頻段有明顯頻率放大點(diǎn)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)Fig.7 Site response of the stations with obvious frequency amplification points in high frequencies

圖8 整個(gè)頻段內(nèi)均有較明顯頻率放大點(diǎn)的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)Fig.8 Site response of stations with obvious frequency amplification points in the whole frequencies

如前文所述，Moya等（2000）方法在場(chǎng)地響應(yīng)分析中也被廣泛采用.李祖寧等（2005）采用Moya方法，利用福建臺(tái)網(wǎng)1998年以來的70次ML≥2.5地震的S波記錄，對(duì)“九五”、“十五”期間建設(shè)的37個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)進(jìn)行了分析研究，分析頻帶為1—10Hz.本文應(yīng)用H／V譜比法得到的該37個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果與Moya方法得到的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，結(jié)果如圖9所示.可以看出，由于福建臺(tái)網(wǎng)各臺(tái)站的臺(tái)基情況普遍較好，因此采用不同方法獲得的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果差別不大.盡管本文方法與Moya方法所獲得的個(gè)別臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)曲線在形狀上存在著較大差別，但二者的場(chǎng)地響應(yīng)值在數(shù)量級(jí)上十分接近.對(duì)于大多數(shù)臺(tái)站而言，兩種方法計(jì)算得到的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果基本一致.以惠安凈峰臺(tái)（HAJF）和龍巖西陂臺(tái)（LYXP）為例，由于受觀測(cè)臺(tái)站臺(tái)基的影響，兩個(gè)臺(tái)站對(duì)部分地震動(dòng)成分都有較明顯的放大作用，在兩種方法所得出的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果中均有體現(xiàn)，但主要放大的頻率成分及放大倍數(shù)則存在著一定的差異.從具體的場(chǎng)地響應(yīng)數(shù)值對(duì)比來看，本文獲得的場(chǎng)地響應(yīng)值基本都大于1，即各臺(tái)站對(duì)該頻帶內(nèi)的地震動(dòng)都存在一定的放大；而Moya方法獲得的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果則較為跳躍，部分臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)值均在1之下，即該頻段內(nèi)的地震動(dòng)成分是被抑制的，也有部分臺(tái)站的場(chǎng)地放大響應(yīng)非常顯著，場(chǎng)地響應(yīng)放大值甚至接近10.

從圖9的對(duì)比結(jié)果中還可以看出，兩種方法在部分臺(tái)站計(jì)算結(jié)果中存在著顯著差異.對(duì)于長汀汀州臺(tái)（CTTZ）、寧德樟灣臺(tái)（NDZW）、武夷新豐臺(tái)（WYXF）、永春石鼓臺(tái)（YCSG）、政和南莊臺(tái)（ZHNZ）等5個(gè)臺(tái)站，H／V譜比法計(jì)算得到的場(chǎng)地響應(yīng)值小于Moya方法的結(jié)果；而對(duì)于德化湯頭臺(tái)（DHTT）、古田玉田臺(tái)（GTYT）、閩清雄江臺(tái)（MQXJ）、明溪雪峰臺(tái)（MXXF）、南平樟湖臺(tái)（NPZH）、莆田南日臺(tái)（PTNR）、永安槐南臺(tái)（YAHN）等7個(gè)臺(tái)站，H／V譜比法計(jì)算得到的場(chǎng)地響應(yīng)值則大于Moya方法的結(jié)果.

圖9 本文H／V譜比法與Moya方法得到的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果對(duì)比Fig.9 Comparison of site response derived by H／Vspectral ratio method used in this paper with that by Moya method

華衛(wèi)等（2010）利用2003年云南大姚MS6.2地震序列對(duì)比分析了Moya方法、H／V譜比法和參考場(chǎng)地法等3種場(chǎng)地響應(yīng)分析方法，認(rèn)為Moya方法與H／V譜比法所得到的場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果在形態(tài)上較為相似，但由于兩種方法的原理不盡相同，結(jié)果也存在一些差異.另一方面，李祖寧等（2005）研究認(rèn)為，由于Moya方法所選用的事件數(shù)目有限，部分臺(tái)站射線覆蓋也較為稀疏，因此不能較全面地反映場(chǎng)地響應(yīng)的真實(shí)情況，這也是兩者間存在差異的原因之一.更重要的是，由于H／V譜比法是基于“垂直向不放大”這一基本假設(shè)推導(dǎo)得出的，其本質(zhì)上還是一種參考場(chǎng)地法.近年來一系列研究（郭明珠等，2004）也已充分證實(shí)，垂直分量還是具有一定的場(chǎng)地效應(yīng)，因此本文研究結(jié)果可作為絕對(duì)場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果的一種近似.

3.4 場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果在單臺(tái)震級(jí)校正中的應(yīng)用

由于場(chǎng)地響應(yīng)的存在，使得由單臺(tái)記錄測(cè)量地震震級(jí)是不夠準(zhǔn)確的.如果在測(cè)量震級(jí)時(shí)將場(chǎng)地影響扣除，單臺(tái)震級(jí)計(jì)算結(jié)果與最終事件震級(jí)結(jié)果間的離散程度將減小，根據(jù)單臺(tái)記錄測(cè)量的地震震級(jí)則將可用于地震預(yù)警等具有高度時(shí)間要求的應(yīng)用中.

對(duì)于地方近震，地震臺(tái)網(wǎng)通常會(huì)測(cè)量ML震級(jí).ML震級(jí)是基于W-A地震儀所定義的一個(gè)震級(jí)標(biāo)度，其所對(duì)應(yīng)的周期在1.0s左右，但在實(shí)際操作中所量取的周期往往小于該數(shù)值.圖10給出了福建臺(tái)網(wǎng)FZCM臺(tái)848次地震事件中ML震級(jí)測(cè)量過程中所量取的周期分布統(tǒng)計(jì)圖.可以看出，所量取的周期遠(yuǎn)小于1.0s，平均值為0.21s，中值為0.19s，方差為0.18s.其它各臺(tái)站均存在類似情況，這里不再贅述.因此，本文根據(jù)場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果，結(jié)合各臺(tái)站實(shí)際量取的周期，分別計(jì)算得到了各臺(tái)站單臺(tái)震級(jí)校正值，結(jié)果列于表1.郭陽（2014）采用統(tǒng)計(jì)法，分析歷史地震事件中單臺(tái)震級(jí)與事件震級(jí)的偏差，同樣得到福建臺(tái)網(wǎng)各臺(tái)站震級(jí)校正值，也列于表1.

圖10 FZCM臺(tái)計(jì)算震級(jí)時(shí)的周期分布統(tǒng)計(jì)圖Fig.10 Distribution statistics of periods used in magnitude calculation of station FZCM

對(duì)比表1中兩個(gè)震級(jí)校正值可以看出，由于采用不同的方法計(jì)算震級(jí)校正值，且主要考慮的影響因素也不同，二者在具體的數(shù)值上存在一定差異.郭陽（2014）在統(tǒng)計(jì)過程中考慮了傳播路徑、震群分區(qū)和量規(guī)函數(shù)等因素的影響，但對(duì)于個(gè)別統(tǒng)計(jì)樣本較少的臺(tái)站，統(tǒng)計(jì)結(jié)果的準(zhǔn)確性還值得進(jìn)一步討論；而本文僅考慮了場(chǎng)地響應(yīng)的影響，所得到震級(jí)校正值大都為負(fù)值，表明各臺(tái)站對(duì)地震動(dòng)成分均存在一定程度的放大.但從方便操作的角度來看，本文方法具有明顯優(yōu)勢(shì).此外，在統(tǒng)計(jì)單臺(tái)震級(jí)偏差時(shí)，扣除場(chǎng)地響應(yīng)的影響也是非常必要的.

表1 本文方法與郭陽（2014）得到的福建地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)各臺(tái)站震級(jí)校正值的對(duì)比Table 1 Comparison of magnitude adjusted values of the stations of Fujian seismic monitoring network derived by this paper with those by Guo（2014）

以LYXP臺(tái)為例，圖11分別給出了校正前單臺(tái)震級(jí)與平均震級(jí)的偏差及采用本文震級(jí)校正值校正后的偏差分布.可以看出：校正前的單臺(tái)震級(jí)明顯偏高，其與平均震級(jí)偏差平均約（0.40±0.24）個(gè)震級(jí)單位；經(jīng)校正后，單臺(tái)震級(jí)與平均震級(jí)的偏差程度明顯減小，二者間偏差為（0.08±0.22）個(gè)震級(jí)單位.綜上，應(yīng)用場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果能夠在一定程度上減小由于場(chǎng)地影響所造成的單臺(tái)震級(jí)離散，從而提高單臺(tái)震級(jí)結(jié)果的準(zhǔn)確性.

圖11 LYXP臺(tái)單臺(tái)震級(jí)校正前（a）、后（b）的震級(jí)偏差分布Fig.11 Magnitude deviation distribution before（a）and after（b）magnitude correction of station LYXP

4 結(jié)論

本文利用福建臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)臺(tái)站的地脈動(dòng)噪聲記錄，應(yīng)用H／V譜比法研究了臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng).結(jié)果表明，H／V譜比法具有操作簡(jiǎn)便、結(jié)果可靠等特點(diǎn)，因此具有較好的可推廣性.通過本文研究，得出以下結(jié)論：

1）福建臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)特征主要是由臺(tái)站所處位置地形地貌、臺(tái)站臺(tái)基及局部地質(zhì)構(gòu)造等多種因素綜合影響的結(jié)果.

2）通過H／V噪聲譜比法與Moya方法得到的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果的對(duì)比分析表明，不同方法獲得的場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果存在較好的一致性，因此本文結(jié)果具有一定可信度.

3）由于H／V譜比法是基于“垂直向不放大”這一基本假設(shè)推導(dǎo)得出的，可能與實(shí)際情況不完全相符，因此計(jì)算得出的場(chǎng)地響應(yīng)實(shí)際上還是一種相對(duì)場(chǎng)地響應(yīng).相關(guān)研究（盧滔等，2006）也已充分表明，H／V譜比法得到的場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果可作為真實(shí)場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果的一種近似.

4）場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果可用于單臺(tái)震級(jí)校正研究.根據(jù)場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果計(jì)算得出的單臺(tái)震級(jí)校正值能夠在一定程度上減小單臺(tái)震級(jí)與平均震級(jí)的偏差，提高單臺(tái)震級(jí)準(zhǔn)確性.

5）本文對(duì)影響臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果的因素了解還不夠全面，分析也不夠深入.盡管文中列舉了幾個(gè)看似能歸結(jié)為某一因素的臺(tái)站，但分析還是十分局限的，這也是在以后工作中需繼續(xù)深化的部分.作者將繼續(xù)收集福建臺(tái)網(wǎng)的歷史地震事件記錄，應(yīng)用地震事件譜比法分析各臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，并與本文結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，最終給出準(zhǔn)確可靠的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)分析結(jié)果.

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