崔建文　劉瓊仙　段建新　林國良　楊藜薇　徐碩　李世成　包一峰　段洪杰　高東

摘要：2014年10月7日云南景谷發(fā)生M_S6.6地震，中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)（NSMONS）的40個臺站（陣）獲取了主震的強震動記錄。位于極震區(qū)永平鎮(zhèn)的強震動臺站完整記錄了地震動時程，其北南向PGA為627.1cm/s²，該臺站周邊多棟教學(xué)樓破壞嚴重，與記錄所反映的強烈震動程度相吻合。12月6日主震區(qū)再次發(fā)生M_S5.8、5.9強余震，NSMONS的多個臺站（陣）及布設(shè)于震區(qū)的強震動流動臺站獲取了兩次地震強震動記錄。首先介紹獲取強震動觀測記錄，接著對其強震動特征進行初步分析，最后對比分析景谷地震與魯?shù)榈卣饛娬饎拥牟町惣坝绊憽?/p>

關(guān)鍵詞：強震動觀測記錄；強余震；景谷地震；魯?shù)榈卣?/p>

中圖分類號：P315.9 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1000-0666（2016）02-0308-08

0 前言

2014年10月7日21時49分，云南景谷發(fā)生Ms6.6地震，震中位置為（23.4°N、100.5°E），震源深度5km。中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)（NationalStory Motion Observation Network System，簡稱NSMONS）（周雍年，2006；Li et al，2008；崔建文等，2006a）布設(shè)于云南地區(qū)的40多個強震動臺站獲取了M_S6.6主震記錄，位于極震區(qū)永平鎮(zhèn)強震動臺站記錄的最大PGA達627.1cm/s²。震后近兩個月，12月6日震區(qū)內(nèi)再次發(fā)生M_S5.8、5.9兩次強余震，NSMONS多個臺站和震區(qū)布設(shè)的強震動流動臺站也記錄了兩次地震的強震動。M_S6.6主震雖然較近兩個月前發(fā)生的魯?shù)镸_S6.5地震震級略大，震源深度更淺，但震區(qū)震害程度卻較輕，這固然與兩個震區(qū)建筑物特征、地貌環(huán)境差異有關(guān)，但兩次地震地震動特征差異也是主要的因素。

1 強震動觀測臺站及其記錄的強地面運動

景谷地震發(fā)生在川滇菱形塊體西南側(cè)呈北西走向的蘭坪一思茅地塊中，在景谷震區(qū)100km范圍內(nèi)，歷史上曾發(fā)生過16次5級以上地震，11次6級以上地震，3次7級以上地震，時間上最近的一次地震為2007年6月3日發(fā)生的寧洱M_S6.4地震。鑒于斷裂活動強烈、強震頻發(fā)的特征，該地區(qū)成為了NSMONS重點監(jiān)控區(qū)域，布設(shè)了多個強震動臺站，并在臺站建設(shè)時，進行了相應(yīng)的場地勘察和現(xiàn)場原位剪切波速測試。表1給出了M_S6.6地震記錄中PGA>70cm/s²的3個臺站的場地情況（李正光等，2013）。

地震發(fā)生后，云南省地震局在震區(qū)開展了強震動流動觀測，這些流動觀測臺站與NSMONS臺站一起獲取了M_S5.8、5.9兩次強余震記錄。獲取M_S6.6地震強震動記錄的臺站中，震中距最?。?.9km）的臺站為位于震中的景谷永平鎮(zhèn)強震動臺；震中距最大（298km）的臺站為位于云南省地震局大樓的強震動結(jié)構(gòu)觀測臺陣。圖1為獲取記錄的臺站、主震后布設(shè)的流動觀測臺站分布及M_S6.6、M_S5.9、M_S5.8三次地震PGA等值線分布，表2是獲取M_S6.6主震及M_S5.8、5.9兩次強余震記錄中PGA>10cm/s²的臺站參數(shù)和峰值加速度值，圖2是3次地震中震中距小于100km的臺站記錄到的北南向地震動加速度時程。

2 地震動特征

2.1 衰減

采用如下的地震動衰減模型擬合景谷地震主震的PGA：

lgY=A+BM+Clg（R+10）. （1）式中，Y為PGA，M=6.6為主震震級，R為震中距，A、B、C為回歸系數(shù)，對于水平向地震動，采用兩個水平向的幾何平均，擬合結(jié)果見圖3。

圖3中同時給出了魯?shù)镸_S6.5地震PGA變化曲線和崔建文等（2006b）統(tǒng)計的該地區(qū)地震動衰減規(guī)律。相對于魯?shù)镸_S6.5地震，景谷M_S6.6地震的水平向PGA衰減要緩慢一些，但豎向PGA衰減更快。根據(jù)崔建文等（2006b）的研究結(jié)果，在近場區(qū)（R<10km）景谷M_S6.6地震的統(tǒng)計結(jié)果與實測結(jié)果相差較大，當(dāng)R>30km后，統(tǒng)計結(jié)果與實測結(jié)果吻合較好，這與魯?shù)镸_S6.5地震情況相同（崔建文等，2014）。

2.2 反應(yīng)譜

圖4給出了景谷永平鎮(zhèn)強震動臺記錄的加速度反應(yīng)譜，其中水平向反應(yīng)譜為兩個水平向的合成。水平向地震動周期主要在0.1～0.5s之間，而豎向地震動的頻率分布比水平向窄很多，介于0.1～0.2s之間。圖4還同時給出了魯?shù)镸_S6.5地震中龍頭山強震動臺記錄的地震動水平向合成加速度反應(yīng)譜和景谷地區(qū)的設(shè)計反應(yīng)譜（建筑抗震設(shè)計規(guī)范，GB 50011-2010）。永平臺的地震動反應(yīng)譜遠大于設(shè)計反應(yīng)譜，已經(jīng)超過了建筑物抗震設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，這與景谷地震對永平鎮(zhèn)建筑物造成實際破壞情況相符。在強度和頻譜寬度上，魯?shù)辇堫^山強震動臺地震動反應(yīng)譜比景谷永平強震動臺地震動反應(yīng)譜大許多，并且景谷地區(qū)設(shè)計反應(yīng)譜地震影響系數(shù)最大值也大于魯?shù)榈貐^(qū)設(shè)計反應(yīng)譜，即按抗震設(shè)計規(guī)范設(shè)計的永平鎮(zhèn)的建筑物，具有比龍頭山鎮(zhèn)更好的抗震能力。因此，在魯?shù)镸_S6.5地震的作用下，龍頭山鎮(zhèn)遭受到更嚴重的破壞。

2.3 時頻特征

地震動時頻分析是備受關(guān)注的一個熱點，并取得了較大的研究進展（方嘉治等，2012；劉偉等，2015）。S變換（Stockwell et al，1996）是一種在時間域和頻率域都可以獲得較好分辨率的時頻分析技術(shù)。在Stockwell等（1996）研究的基礎(chǔ)上，Pinnegar和Mansinha（2004）發(fā)展了復(fù)窗的S變化，進一步提高了時頻變化的分辨率（樊劍等，2008）。圖5a為永平強震動臺記錄的景谷M_S6.6主震北南向地震動的時頻分布和相應(yīng)加速度時程，地震動的能量主要分布在2～10Hz、3～6s（相對時間）之間，集中在4Hz附近，在4s和5s（相對時間）分別有兩次強作用：圖5b是M_S5.9強余震北南向地震動的時頻分布，地震動能量主要分布在1～7Hz、2～3s（相對時間）之間，在2.5s（相對時間）處有一次強作用；圖5c是M_S5.8強余震北南向地震動的時頻分布，從圖中可以看到，地震動能量主要分布在2～15Hz、3～8s（相對時間）之間，在多個時間點上有強作用。對比3個時頻分布圖，可以看到其有較大的差異，M_S6.6和M_S5.9地震的能量集中度比M_S5.8要高得多，尤其是M_S5.9地震的大部分能量集中在1s內(nèi)釋放，并出現(xiàn)了較大振幅的低頻振動。由于是同一臺站同一方向的記錄，這些差異應(yīng)是震源特征的差異所致，反映出3次地震在震源機制上存在差異。

2.4 地震動分布

由強震動觀測記錄快速確定震區(qū)地震動強度（烈度）分布，是20世紀(jì)90年代以來強震動觀測的一個重要應(yīng)用。在景谷地震中，震區(qū)強震動臺站獲取了觀測記錄，針對這些記錄，直接采用surfer軟件（黃夢龍，2012）繪制地震動強度（烈度）的分布。

圖1顯示了景谷主震及兩個強余震水平向合成PGA的等值線圖，在震區(qū)，臺站不僅數(shù)量較少，且分布極不均勻，直接由強震動記錄繪制PGA等值線，在沒有臺站的地方，這種臺站分布的不均勻?qū)?dǎo)致等值線呈現(xiàn)出不受限制的凸出，然而盡管臺站數(shù)量少、分布嚴重不均勻，但PGA等值線總體上還是反映出地震動強度的分布。

圖6是采用中國地震局監(jiān)測司發(fā)布的《儀器地震烈度計算暫行規(guī)程》計算的景谷M_S6.6主震地震烈度分布，圖中也給出了現(xiàn)場考察烈度。如果直接采用臺站記錄繪制烈度圖，烈度等震線將以永平強震動臺為中心點，但實際上，在中強地震時，多數(shù)情況下，震中處的烈度應(yīng)該最高。因此，在計算出的烈度基礎(chǔ)上，增加一個震中點，假設(shè)其烈度為Ⅷ。對比儀器烈度和考察烈度的分布，可以看到，兩者之間有一個錯位，現(xiàn)場烈度分布更偏向于人口密集區(qū)?，F(xiàn)場考察結(jié)果主要通過建筑物的破壞等情況來評定，因此人口密集也就意味著建筑物密集，這種建筑物密集會影響烈度考察結(jié)果，但兩者等震線區(qū)域面積相近，說明通過強震動記錄能夠較好地勾繪地震烈度的分布。

圖7是主震和兩次強余震的儀器烈度分布。計算兩個余震烈度時將震中烈度假設(shè)為Ⅷ，可以看到，兩個余震儀器烈度的展布方向與主震有差異，兩個余震之間也有差異。在余震儀器烈度中使用了震區(qū)流動臺的資料，相比主震而言，臺站的數(shù)量更多、分布也更合理，因此，儀器烈度展布特征的差異是由震源機制還是臺站數(shù)據(jù)差異所引起的，需進行進一步的分析。對于強余震而言，由于其位于主震震區(qū)內(nèi)，不可能采用人工調(diào)查的方式獲取地震烈度分布，因此當(dāng)余震震級較大時，如何描述余震的震害是個問題，而這一問題可利用強震動觀測記錄解決。

3 結(jié)論與討論

在景谷M_S6.6地震發(fā)生后，中國數(shù)字強震動臺網(wǎng)的40多個臺站記錄到近、中、遠場地震動時程，為該地震多方面的分析研究提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。地震發(fā)生后，云南省地震局在震區(qū)布設(shè)了6個流動強震動臺站，隨后發(fā)生了M_S5.8、M_S5.9兩次強余震，這些流動臺與原有的強震動臺站一起，在近場獲取了地震動時程記錄。

景谷M_S6.6地震發(fā)生在魯?shù)镸_S6.5地震后兩個月，在震級上大于魯?shù)榈卣?，但兩次地震造成的破壞相差甚遠，這固然與景谷地區(qū)和魯?shù)榈貐^(qū)不同的地形地貌特征有關(guān)，也與城鎮(zhèn)所遭受的強地震動作用的差異有關(guān)。本文的反應(yīng)譜對比分析反映出魯?shù)榈卣瘕堫^山鎮(zhèn)遭受的地震作用遠大于景谷地震距震中最近的永平鎮(zhèn)所遭受的地震作用。

這次地震產(chǎn)生的地震動也具有衰減快的特點，與以往統(tǒng)計的地震動衰減規(guī)律有較大的偏離，其原因可能在于以往由于缺乏近場強震動觀測資料，地震動衰減關(guān)系不能很好地反映近場地震動特征。

對景谷M_S6.6主震和兩次M_S6.6、M_S5.8強余震觀測記錄時頻分析顯示出3個記錄的時頻特性有較大的差異，M_S6.6和M_S5.8地震的記錄能量相對分布在較寬的一個時間區(qū)域上，而M_S5.9地震的記錄則集中在一秒內(nèi)。M_S6.6和M_S5.9地震記錄的卓越頻率集中在5Hz附近，而M_S5.8地震則主要在10Hz附近。這種時頻特性的差異反映出這3次地震的震源機制不同。

雖然震區(qū)的強震動臺站較少，且分布嚴重不均，但直接采用surfer軟件繪制加速度PGA等值線圖以及地震烈度仍可以較好地反映地震動的影響場。但主震儀器烈度等震線與實際考察烈度等震線在位置上有一個偏移，這種偏移是否與當(dāng)?shù)鼐用顸c的分布有關(guān)，值得探討。對于強余震的震害評估而言，由于現(xiàn)場考察的方法受限，而通過強震動的記錄儀器烈度，可很好地解決這一問題。