利用强震记录校正的芦山7.0级地震峰值加速度震动图

陈 鲲 俞言祥 高孟潭 高景春

1)中国地震局地球物理研究所，北京 100081

2)河北省地震局，石家庄 050021

0 引言

据中国地震台网中心测定，2013年4月20日08时02分(北京时间)在四川省雅安市芦山县发生7.0级地震，震中位置30.3°N，103.0°E，震源深度13km。地震发生后，作者运用考虑场地效应的震动图快速生成方法(陈鲲等，2010)，借助于地震动衰减关系快速生成了此次地震的峰值加速度震动图。然而，中国分区地震动参数衰减关系是不同震源机制地震的平均结果。此外，针速报地震并不能保证最初的地震的震级是完全正确的。而且，由于相同震级地震的平均地震动参数可能相当离散，存在地震事件间的不确定性。这样用地震动衰减关系直接估计地震动强度存在较大的不确定性。因此，随后根据中国地震局地球物理研究所的大震应急科技产品中的震源机制解，并利用收集到的强震记录的峰值加速度，运用有限强震记录校正等震线的方法(陈鲲，2012)修正了本次地震的震动图。希望校正后的峰值加速度震动图能为科学研究和抗震减灾提供依据。

1 数据

本次工作的计算区域范围是100.2°～106.6°E;27.26°～32.85°N。快速生成的第1版本峰值加速度震动图考虑局部场地放大效应，使用了USGS根据全球地形坡度与Vs30相关关系制作的该次地震震中地区地下30m的平均剪切波速数据(Wald et al.，2006，2007;Allen et al.，2007)。考虑震中位置、震中地区的地质构造背景和震源机制解结果，确定了椭圆衰减模型长轴取向为34°，运用地震动参数经验估计方法计算了震中地区的基岩参考面的地震动参数结果，其中地震动参数的衰减关系选用中国西部峰值加速度衰减关系(汪素云等，2000)，本文简称wang 2000。进一步考虑局部场地效应的影响，运用Borcherdt的Vs 30表征幅值与频率非平稳的场地放大系数(Borcherdt，1994)，将基岩上的地震动参数分布修正到土层地表上，得到了震中地区的峰值加速度震动图。

随后收集到四川、云南、甘肃和陕西省84组三分量加速度记录252条，本文筛选了峰值加速度≥10cm/s2的63个强震台的峰值加速度，其中峰值加速度选取2个水平方向的最大值，台站数据示于表1。

表1 2013年4月20日芦山地震63个强震台站的峰值加速度Table 1 Peak ground acceleration at each station for the Lushan M S 7.0 earthquake on April 20，2013

续表1

2 方法

利用强震记录校正震动图的方法，主要是考虑局部场地效应将台站实际的观测值换算至基岩参考面。本次研究使用的是椭圆衰减模型，为了表述方便，其距离项选用台站与震中连线经该线与短轴方向的夹角在椭圆上旋转得到的短轴距。借助于当地衰减关系3倍标准差的准则进行异常数据判别，然后将折算后的观测值与利用衰减关系的估计值进行最小二乘法的对数线性拟合，得到两者之间的偏差因子(分别为a=0.88;b=0.93)。通过偏差因子对缺少台站地区理论估计值进行系统偏差校正。最后，考虑局部场地效应将基岩面上校正后的理论估计值返算到地表土层上，与实际的观测值一起插值，等值线化得到峰值加速度分布图。

3 结果和讨论

图1a给出了考虑局部场地效应及震源机制计算的峰值加速度震动图。由图可见，震动图的展布方向与龙门山断裂带的走向一致。最大的峰值加速度在300～400cm/s2之间，分布在芦山县城东北方向、宝兴县城的西侧约9km的位置。该区域围绕震中呈近似椭圆分布，长约28km，宽约15km。芦山县城、宝兴县城均位于峰值加速度200～300cm/s2的区域。而50cm/s2以上的区域主要从泸定县城、汉源县城东北20km起，至都江堰市、郫县。而50cm/s2等值线东北端向四川盆地内呈不规则放大，主要因为深厚的盆地物质容易沉积在坡度较缓的盆地里，这些物质相对剪切波速较低，土层的放大系数会比较大。

图1 2013年4月20日芦山地震峰值加速度震动图Fig.1 Shakemaps of peak acceleration for the Lushan M S 7.0 earthquake on April 20，2013.

图1b给出主震强震台站观测的峰值加速度校正后的震动图。图2为峰值加速度偏差校正的结果。图1b显示校正后峰值加速度＞50cm/s2的区域面积比未经校正的面积大大加大，西南从甘洛县附近起至东北绵竹县、汶川县，跨度约为300km。最大的峰值加速度为500cm/s2以上。芦山、宝兴和名山县城位于峰值加速度400～500cm/s2的区域。宝兴民治、雅安专业、天全两路及震中东北侧约250km的江油、武都台站处均不同程度出现了加速度的异常区。从图2可以看出，震中距约19km的宝兴地办强震台站EW分量出现了＞1g峰值加速度，位于汪素云(2000)衰减关系3倍标准差之外，本次校正没有使用该台站数据。峰值加速度的观测值绝大部分比汪素云(2000)衰减关系估计的结果大，主要是因为汪素云(2000)的衰减关系是不同震源机制类型地震的平均结果。而芦山地震属于高角度逆冲地震(曾祥方等，2013;刘杰等，2013)，平均的衰减关系直接估计地震动峰值加速度就存在较大的不确定性。偏差校正后的结果进一步减小了缺少台站地区峰值加速度估计值的不确定性，但震中附近30km范围内，校正后的结果仍然略低于观测值。因此，震中距＜10km的太平镇、宝盛乡、龙门乡和双石镇遭受的震动程度可能更高。

图2 2013年4月20日芦山地震峰值加速度校正结果Fig.2 Result of bias correction for the Lushan M S 7.0 earthquake on April 20，2013.

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