地震破裂方向性效应研究

丁志华 周 红

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

近断层强地震动的研究是跨越理论地震学和地震工程学的重要课题，是强地面运动研究的主要内容之一，是造成建筑物破坏的主要动力，造成一系列地质灾害，人员伤亡的主要原因，也是保障人类社会稳定和发展、减少地震灾害的迫切需求。因此，地震动的研究具有重要意义，而地震方向性效应是近场地震动的一个典型特征，因此，地震方向性效应的研究尤为重要。只有知道地震破裂方向性效应产生的原因，了解地震方向性效应，才可以更好的了解和研究地震动过程，更好的为地震学和工程地震学服务。

一些强地震数据显示,强地面运动的振幅并不完全按照随震中距的增加而逐渐衰减的规律,而是在某个震中距较大的方向,幅值较高,而相反震中距较小的方向,幅值较低,这便是地震方向性效应。地震方向性效应是在一定破裂速度条件和震源机制下,断层的破裂传播效应与震源辐射模式共同作用的结果。

在进行地震方向性效应的研究中,构造地震断层模型,对介质进行标准化处理后各个介质参数为：ρ=1，λ=μ=1，运用谱元理论程序进行计算，模拟地表接收到的地震破裂,绘出地表地震破裂图，来研究不同参数对于地震方向性的影响。

首先以汶川地震为例，按照汶川地震断层规模对断层进行分块处理，输入反演得到的汶川地震震源时时函数，模拟汶川地震的地震方向性效应特点，并根据汶川地震的地震灾害及人员伤亡情况证实方法的正确性.然后用此方法来研究不同的模型参数对地震方向性的影响.主要从以下几个方面进行了研究：

（1）地震断层类型:通过研究不同倾角的断层，来模拟地表接收到的地震破裂，对比地震断层倾角不同对于地震方向性的影响，通过研究发现，断层的倾角对地震方向性效应有较大的影响，同时，断层不同倾角对于三分量的影响大小也有差异。

（2）地震破裂传播速度：当断层的破裂速度接近于剪切波速时，在破裂前方,能量积累，达到持续时时短，而峰值较大的脉冲，而在背离破裂方向的场点,能量分布平匀，持续时时长，峰值较小。通过研究,随着速度逐渐接近于剪切波速，地震动的峰值大小不同，而对于不同的方向分量影响也有所不同。

（3）地形：为了研究地形对地震方向性的研究，考虑水平地形，阶梯地形两种模型，分别模拟这两种地形的地表地震破裂图，分析对比破裂图的区别，了解到地形对于地震方向性有也有一定的影响。

（4）震级：震级是地震释放能量的体现，而能量直接体现在破裂上，因此输入不同的震级信息，对比了不同震级的地震的方向性特征，发现地震方向性效应是否出现，是否明平与震级有关。

通过研究发现，地震方向性效应是诸多因素共同作用的结果，除了上述几项，还与很多其他参数有关系，如震源深度，断层破裂方向与场点夹角等等，后续将继续进行研究。地震方向性效应是一个多因素共同作用的结果，只有更好的了解其产生的原因，以及各个部分对地震方向性效应影响的大小，才能更好的了解地震方向性效应。地震方向性效应研究意义重大，在模拟近断层地震动时，需要充分考虑地震方向性效应，这样才能更好的预测地震动，进行地震学与地震工程学研究，为各学科服务。