楊銳，楊程，解全才，錢亮，毛國良

(1．河北省地震局，河北石家莊　050021； 2.中國地震局工程力學研究所，黑龍江哈爾濱　150080)

?

2015年興都庫什地區(qū)7.8級地震強震記錄與分析

楊銳1，楊程2，解全才2，錢亮2，毛國良1

(1．河北省地震局，河北石家莊050021； 2.中國地震局工程力學研究所，黑龍江哈爾濱150080)

2015年10月26日，阿富汗興都庫什地區(qū)發(fā)生7.8級地震。中國國家強震動臺網(wǎng)中心收到新疆自治區(qū)地震局40組強震動記錄事件，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，得到震中距536.6 km的布拉克蘇地震臺獲得最大地震動峰值加速度為20.3 cm/s2，得到的儀器烈度值最大為5.3度，最近的469.2 km的新疆吉根地震臺儀器烈度為2.4度，可以體現(xiàn)出強震動臺網(wǎng)建設的作用和效果。

強震動記錄；加速度峰值；頻譜分析；地震烈度

0　引　言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心測定，北京時間2015年10月26日17時9分，在阿富汗興都庫什地區(qū)(36.5°N，70.8°E)發(fā)生M7.8級地震，震源深度約210 km。最近震中距阿富汗首都喀布爾約260 km，距我國邊境約330 km。該次地震屬于境外地震，新疆自治區(qū)南疆部分地區(qū)有震感。

中國地震局工程力學研究所強震動臺網(wǎng)中心回收了新疆自治區(qū)地震局40組強震臺站記錄資料。本文將主要針對這次興都庫什地區(qū)M7.8級地震強震記錄進行處理匯總分析，以此來檢驗我國強震臺對國外大震的記錄效果和儀器性能，對強震臺網(wǎng)的建設、發(fā)展和完善具有一定的促進作用。

1　地震與觀測概況

1.1地震基本情況

阿富汗興都庫什M7.8級地震發(fā)生在阿富汗費扎巴德東南82 km處。據(jù)美國地質勘探局報道，強震過后發(fā)生至少1次余震，震級為M4.8級。興都庫什地區(qū)是阿富汗地震頻發(fā)區(qū)，1949年3月4日，該地區(qū)曾發(fā)生1次7.5級地震。此后，該地區(qū)至少發(fā)生了7次7級以上地震。據(jù)巴基斯坦媒體報道，此次地震巴基斯坦全國大部分地區(qū)都有明顯震感，地震造成大量通信基站倒塌，部分地區(qū)通信中斷，北部地區(qū)出現(xiàn)山體滑坡和冰川破裂。地震導致至少363人死亡，其中巴加斯坦受災最為嚴重，當?shù)卮_定死亡人數(shù)達248人，阿富汗死亡115人，印度、巴基斯坦、烏茲別克斯坦以及我國新疆南部喀什、和田、阿克蘇和克孜勒蘇柯爾克孜自治州等地均有強烈震感。

1.2觀測儀器和測點分布情況

興都庫什地區(qū)M7.8級地震后，截至29日15點46分，中國國家強震動臺網(wǎng)中心共收到新疆自治區(qū)地震局強震動記錄事件40，較清晰記錄了該次地震的加速度波形。使用的強震動記錄器均為美國Kinemetrics公司生產(chǎn)的ETNA/ES-T型，儀器的主要性能參數(shù)：動態(tài)范圍108dB@200sps，頻率響應DC-80Hz@200sps，分辨力18bit@200sps，系統(tǒng)噪聲小于8μV RMS。獲取加速度記錄臺站參數(shù)見表1，40個臺站均為土層臺。圖1是興都庫什M7.8級地震震中與接收到新疆強震數(shù)據(jù)的40個強震臺測點的分布，震中距分布在469.2 km～689.9 km范圍，最近的臺站是震中距469.2 km的吉根臺。

圖1興都庫什M7.8級地震震中及40個數(shù)據(jù)臺測點分布

2　強震動數(shù)據(jù)情況

國家強震動臺網(wǎng)共獲取了新疆自治區(qū)地震局40個強震動臺站興都庫什M7.8級地震的加速度記錄，圖2是未經(jīng)過校正的震中距最近的吉根臺和烏魯克恰提臺記錄的強震時程圖，均清晰記錄了興都庫什M7.8級地震。由于此次強震屬于境外地震，既使最近的吉根臺震中距也在469.2 km，故波形周期較大，持續(xù)時間較長，并且此次地震震源深度為210 km，屬中深源地震，所以面波振幅不是太大。一般而言，中源地震對于地面的破壞要遠小于淺源地震，但較強的中源地震除外，并且通常有著廣闊的有感范圍。

通過對獲得的原始數(shù)據(jù)進行格式轉換，得到了40組三分量加速度記錄共120條。震中距最近的吉根臺加速度峰值為5.4 cm/s2，震中距536.6 km的布拉克蘇臺獲得最大地震動峰值加速度為20.3 cm/s2。峰值加速度圖中，峰值加速度為三分向中最大值(圖3)。

(a)吉根臺；(b)烏魯克恰提臺

圖2興都庫什M7.8級地震加速度時程記錄

表1 新疆40個強震臺網(wǎng)加速度記錄分析結果

圖3　興都庫什M7.8級地震記錄峰值加速度的臺站分布

3　加速度反應譜

強震記錄的頻譜表示一次地震動過程中振幅與頻率關系。強震記錄中包含了極為豐富的振動頻率，不同地區(qū)的優(yōu)勢振動頻率不同，則在不同頻率的振動作用下，結構振動就不相同。為了避免在地震作用下結構發(fā)生共振現(xiàn)象，確保結構安全，因而有必要對地震的頻率成分進行分析[1]。

根據(jù)震中距不同選擇有代表性的6個臺站進行頻譜分析，6個臺具有震中距相近和記錄的峰值加速度值最大的特點。設置的反應譜的阻尼系數(shù)分別取為0、0.02、0.05、0.1和0.2，得到了6個臺站三分量一共18個分道的5種阻尼比的單自由度系統(tǒng)的加速度反應譜，如圖4所示，橫坐標為自震圓頻率，縱坐標為反應譜值?？梢钥闯?，6個臺站的反應譜高頻成分比較豐富，多數(shù)臺2個水平分量反應譜較為相近，垂直分量反應譜相對較小，主要分布在6 Hz～14 Hz之間。圖4同時也反應了不同地貌、相同覆蓋層深度，不同震中距對反應譜的細微變化的影響。震中距越大，三分向反應譜越接近，隨著震中距的加大，高頻值反應譜的衰減減慢。加速度反應譜給出了作用在結構上的地震力，即由地基向結構輸入的力[2]。

4　加速度傅氏譜

對6個臺站記錄的加速度記錄數(shù)據(jù)進行傅氏譜分析計算，分析結果見圖4?？梢娬鹬芯嘧罱募_傅氏譜值較小，加速度譜峰值在211Hz之間，與震中距相近的烏魯克恰提臺得到的傅氏譜值與其相當。隨著震中距加大，吾合沙魯臺、奧依塔克臺及烏恰臺傅氏譜值也有增大的趨勢，加速度譜峰值在4 Hz～17 Hz之間，但峰值加速度最大的布拉克蘇臺三分向傅氏譜值均很大，分別達到24 cm/s2，24 cm/s2，18 cm/s2，加速度峰值在0.5Hz左右。

根據(jù)新疆自治區(qū)地震局40個強震動臺得到的120條傅氏譜可見，單峰值型傅式譜和雙峰值型傅氏譜偏少，多數(shù)是多峰值型傅氏譜。單峰值占30%，雙峰值占18%，多峰值所占的比例達52%。這可能與所選臺址位土層有關，致使頻率成分豐富[3](圖5)。

(a)吉根臺；(b)烏魯克恰提臺；(c)吾合沙魯臺；(d)奧依塔克臺；(e)烏恰臺；(f)布拉克蘇臺

5　地震烈度

工程地震學與城市減災研究室陳鯤博士給出此次地震的地震動預測結果顯示，最大烈度可達Ⅸ度以上，預計可能的影響范圍近13萬平方公里。地震發(fā)生時，阿富汗首都喀布爾有強烈震感，建筑物強烈晃動，持續(xù)時間至少1分鐘，電力和手機信號一度中斷，許多民眾跑到室外躲避，部分建筑墻體出現(xiàn)裂痕。印度媒體報道，印度北部和首都新德里均有明顯震感，新德里的地鐵一度停運；烏茲別克斯坦媒體報道，塔什干、撒馬爾罕、納曼干、安集延等地區(qū)均有明顯震感；我國新疆南部震感強烈，不少人第一時間跑到屋外空地躲避，輕微震了幾秒后，很快就有了強烈搖晃。對于我國新疆南疆來說，震中距較大，離震中較遠，又是中深源地震，破環(huán)性及震感強烈程度要比淺源地震小些。地震發(fā)生不久，我國克孜勒蘇柯爾克孜自治州公安消防支隊已進入Ⅱ級響應。

中國國家強震動臺網(wǎng)中心利用強震加速度記錄得出的儀器烈度值如圖6所示，震中距在559.6 km的牙普泉臺強震數(shù)據(jù)得出的儀器烈度最大為5.3度，與震中距在536.6 km的布拉克蘇臺儀器烈度值5.1度相當，對應啟動應急響應級別比較合理。儀器烈度是由地震動參數(shù)和地震烈度回歸關系計算得出，比現(xiàn)場震害宏觀調查得出的地震烈度快速、及時，強震數(shù)據(jù)的使用能夠為震后救援、指揮等提供服務。儀器烈度與實際現(xiàn)場考察烈度會有少許差入，這與地震地質結構、儀器性能、場地響應等有一定關系，有待更多的數(shù)據(jù)和地震實例來考證[4]。

圖6興都庫什M7.8級地震儀器地震烈度分布

6　結　論

(1)對阿富汗興都庫什地區(qū)的M7.8級地震，中國國家強震動臺網(wǎng)中心共收到新疆自治區(qū)地震局40組強震動加速度記錄。獲得加速度記錄的40個臺站震中距在469.2 km～689.9 km范圍，加速度時程圖顯示波形周期較大、震動持續(xù)時間較長、面波振幅較小，與該次震相對我國境內震中距較遠、震源深度較深相對應。加速度峰值在1.9 cm/s2～20.3cm/s2之間，記錄到的最大加速度峰值為震中距469.2 km的吉根臺20.3 cm/s2。

(2)對具有代表性的6個臺進行反應譜分析，可見反應譜的高頻成分比較豐富。多數(shù)臺兩個水平分量反應譜較為相近，垂直分量反應譜相對較小，主要分布在6 Hz～14 Hz之間。

(3)對典型的6個臺的強震數(shù)據(jù)進行傅氏譜分析，可見單峰值和雙峰值型傅氏譜偏少，以多峰值型傅氏譜為主。單峰值占30%，雙峰值占18%，多峰值所占的比例達52%。

(4)國家強震動臺網(wǎng)中心利用強震加速度記錄得出的我國境內儀器烈度值在2.3度～5.3度，震中距在559.6 km的牙普泉臺的強震數(shù)據(jù)得出的儀器烈度最大為5.3度，與震中距在536.6 km的布拉克蘇臺的儀器烈度值5.1度相當，我國克孜勒蘇柯爾克孜自治州公安消防支隊啟動Ⅱ級應急響應較為合理。

(5)此次興都庫什地區(qū)M7.8級強震，我國強震動臺網(wǎng)中心能夠獲得寶貴的數(shù)據(jù)資料并加以利用和分析，對于強震數(shù)據(jù)的積累、應用和評價儀器工作性能以及強震臺網(wǎng)建設及強震數(shù)據(jù)產(chǎn)品產(chǎn)出等方面均具有積極的意義。

[1]李山有．強震動觀測的應用[J]．東北地震研究，2004，20(4 )：64-74.

[2]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.

[3]李永振．遼寧海城M4.3級地震強震記錄分析[J]．地震地磁觀測與研究，2011，32(2):42-46.

[4]黃旭濤，溫瑞智，任葉飛,等．2013年7月22日岷縣漳縣6.6級地震強震記錄及特征分析[J]．地震工程學報，2013，35(3)：489-496.

ANALYSIS ON STRONG MOTION RECORDS OF HINDUKUSHM7.8 EARTHQUAKE IN 2015

YANG Rui1, YANG Cheng2, XIE Quancai2，QIAN Liang2，MAO Guoliang1

(1．EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince，Shijiazhuang050021，China；2.InstituteOfEngineeringMechanics，CEA，Haerbin150080，China)

M7.8 earthquake occurred on October 26, 2015 in Afghan Hindukush region. China national strong motion network center received 40 groups of strong motion records events recorded by Earthquake Adminisration of Xinjiang Autonomus Region. This earthquake response spectrum and the Fourier spectrum are analyzed and got the graph diagram and instrumental intensity of peak ground acceleration. The epicenter distance of Braqus Sudeten seismic station is 536.6 km and its maximum peak ground acceleration is 20.3 cm/s2, the maximum value of instrumental seismic intensity is 5.3 degree. The epicenter distance of Xinjiang Jigen seismic station is 469.2 km and its instrumental intensity is 2.4 degree. The function of these stations can reflect the strong motion network construction effect.

Strong motion record; The peak of acceleration; Spectral analysis; Seismic intensity

2016-03-28

中國地震局測震臺網(wǎng)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)資助。

楊銳(1983—)，女，河北懷來人，工程師，本科，從事地震監(jiān)測與速報工作。E-mail:yangrui9811@eyou.com。

P315.3

A

1005-586X(2016)03-0014-07