汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系

黄 蓓 张培震 张冬丽 李小军

1)中国地震局地质研究所， 地震动力学国家重点实验室， 北京 100029 2)中国地震局地质研究所， 活动构造与火山重点实验室， 北京 100029 3)中国地震局地球物理研究所， 北京 100081

汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系

黄 蓓1)张培震1)张冬丽2)李小军3)

1)中国地震局地质研究所， 地震动力学国家重点实验室， 北京 100029 2)中国地震局地质研究所， 活动构造与火山重点实验室， 北京 100029 3)中国地震局地球物理研究所， 北京 100081

2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层， 伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录到。综合汶川地震发震构造、 破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料， 探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示， 龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站， 前者可达后者的2倍多。同时， 该地震强地面运动具有很大的垂直分量， 近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料， 发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘， 上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常， 水平分量似乎也存在上盘效应， 但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外， 远场地面运动特征显示， 相对于反方向， 沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢， 垂直分量的这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、 断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性， 近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性， 导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同， 其他分量存在差异。

汶川地震 高角度铲形逆冲断层 断裂作用 强地面运动 峰值加速度

0 引言

近断层地震动是造成建筑和工程结构破坏的重要因素， 也是造成人员伤亡和经济损失的最重要因素(Pitarkaetal.， 1998; Brayetal.， 2004; 刘启方等， 2006)， 因而研究和认识近场地震动的影响因素是减轻地震灾害的一个重要方面。近断层区域的强地面运动受断层几何性质、 破裂机制、 破裂传播方向以及场点位置和场地条件的影响， 与远离震源区(远场)的强地面运动有着显著的差别； 如近断层地震动表现出较明显的破裂方向性效应、 速度大脉冲、 滑冲效应和上盘效应等(谢礼立等， 1982； Booreetal.， 1997； 胡进军等， 2011)。

Abrahamson等(1996)研究了1994年美国加利福尼亚州Northridge地震的近场强震记录和其他逆断层型地震的强震动记录， 发现断层上盘的加速度峰值系统地高于下盘的加速度峰值， 因而在他们提出的地震动衰减关系模型中， 考虑了断层上、 下盘的差异。1999年9月21日台湾南投县发生7.6级集集地震， 该地震是一次低角度逆冲断裂型地震(Honnetal.， 2000)， 造成了重大人员伤亡和经济损失。该地震发生在相对密集的强地面运动台网内， 台网获得了丰富的近场强地面运动记录， 这些记录进一步证明了逆冲断裂强地面运动存在的上盘效应(Lohetal.， 2000； 黄蓓， 2003)。

除了上盘效应， 相对于其他类型地震， 逆断型地震的近场加速度峰值一般较高(McGarr 1984; Booreetal.， 1997; Campbell， 1997; Sadighetal.， 1997; Ambrasyesetal.， 2005)。在同样的震级和距离下， 逆断层型地震的水平加速度峰值比走滑断层型地震的大近20%～30%(Ambrasyesetal.， 2005)。震源机制对近场地震动分布特征的影响越来越受到相关研究的重视， 这种影响也被引入地震动衰减关系模型中(Booreetal.， 1997； Campbell, 1997； Sadighetal.， 1997； Akkaretal.， 2007; Scasserraetal.， 2009; Bindietal.， 2011; Bradley， 2013; Cauzzietal.， 2014)。

上盘效应是逆冲型断层近场地震动的一个重要特性。一般认为， 该效应是由于上盘场地比下盘场地总体上更接近断层面在深部的实际位置， 因而导致上盘比下盘发生更强的短周期震动。与下盘相比， 相同断层距的上盘场点具有加速度峰值较高、 衰减较慢、 能量持时较短的特征， 地震动所造成的破坏也比下盘严重得多(Abrahamsonetal.， 1996)。那么， 逆断层地震动分布特征是否都与断层的低倾角结构相关呢？逆断层结构区别于其他类型断层的主要特征是低倾角， 如1999年集集地震的发震断层倾角只有20°～30°(Honnetal.， 2000)。如此低缓的倾角， 导致断层上盘结构显著区别于下盘， 而且， 相对于走滑断层或正断层， 逆断层的深部破裂面更加接近地表， 这些是否会是导致逆断层地震动分布特征的根本原因？

2008年5月12日四川省发生了MS8.0汶川地震， 中国强震动观测台网记录到了一定数量的强震动数据。一些学者基于强震动记录初步分析了汶川地震的地震动特征(Lietal.， 2008a， b； 谢俊举等， 2010； 张冬丽等， 2010； 胡进军等， 2011)。与一般逆断层不同， 2008年汶川地震的发震断裂具有十分独特的断层结构， 是一种高角度铲型逆冲断裂(Zhangetal.， 2010)。汶川地震发震断层的独特结构为辨别逆断层结构对地震动分布的影响提供了不可多得的机会， 本文试图通过分析汶川地震近场强地震动特征， 同时结合对比远场效应， 探讨逆冲断裂结构对强震动的影响。

1 汶川地震的发震构造及其同震变形特征

根据中国地震台网中心记录， 地震精定位结果显示汶川地震震源深度为18km左右， 震中位于破裂带南端的映秀镇附近(郑勇等， 2009)。地震沿龙门山中央的映秀-北川断裂形成了长约350km、 深达25km的破裂面(陈九辉等， 2009)， 其中约240km出露地表， 形成沿映秀-北川断裂分布的地表破裂带(图1)(徐锡伟等， 2008； Liu-Zengetal.， 2009; Xuetal.， 2009)。该带从映秀镇以南开始向NE方向延伸， 经北川县， 过平通镇和南坝镇， 终止于青川县的石坎乡附近； 另外， 沿龙门山与成都平原交界的灌县-江油断裂也发生了长度超过60km的地表破裂(Liu-Zengetal.， 2009; Xuetal.， 2009)。

图1 川西地区主要活动断裂、 2008年汶川8.0地震地表破裂带和余震分布(改自Zhang et al.， 2010)Fig. 1 Major active faults in the western Sichuan region， surface ruptures and distribution of aftershocks of the 2008 MS8.0 Wenchuan earthquake(adapted from Zhang et al.， 2010).红色粗线条是2008年汶川地震地表破裂， 黑色粗线条是主要活动断裂， 橙色区域是前寒武结晶基底的变质杂岩露头区域； a 研究区地貌、 历史地震和相对于华南地块参考框架的GPS速度场， b 地质调查和形变测量给出的最大同震垂直位移、 最大同震地壳缩短量和最大同震右旋走滑位移

地表调查显示， 汶川地震同震破裂映秀-北川断裂倾向NW， 近地表倾角高达70°～80°， 一些地段近乎直立； 灌县-江油断裂也倾向NW， 地表倾角在40°～60°(Xu， 2008； Liu-Zengetal.， 2009; Xuetal.， 2009)。利用断裂围限波探测， Li 等(2009)指出汶川地震发震断裂在约10km深度以上的倾角至少为70°左右。

利用牛顿非线性反演方法， 并用362个GPS测站和9110个InSAR控制点作为约束， Shen等(2009)反演了发震断裂不同段的几何结构和同震位移分布， 发现汶川破裂的几何结构十分复杂： 北川-映秀断裂带的倾角由西南端的43°向东北逐步增加， 直至东北端近乎直立， 破裂从逆冲为主转为几乎纯走滑； 灌县-江油断裂倾角28°， 表明2个破裂断层在深部相接， 来自于同一个铲型断裂。四川盆地内部有大量的石油物探剖面(Jiaetal.， 2006， 2010; Hubbardetal.， 2009; Xuetal.， 2009)， 但实际上没有剖面跨过汶川地震的同震断裂段， 并不能提供上地壳低角度推覆断裂的直接证据。

在距汶川震中约75km的范围内， 川西流动地震台阵的12个台站获得了主震P波初动到时数据， 利用这12个台站的P波初动到时数据， 以川西宽频带流动地震台阵反演得到的龙门山地区地震波速度结构作为参考地壳速度模型， 对主震初始破裂点进行精定位， 结果表明汶川地震主震深度约为18km， 震中距发震断裂(映秀-北川断裂)的最近距离只有8km(陈九辉等， 2009)。但震源机制解给出震源深部倾角低于40°(张勇等， 2008; 郑勇等， 2009)。如果震源机制结果和精确定位结果都正确， 按照平面几何学原理， 地表破裂应该出现在距映秀-北川断裂22～32km以东的成都平原内部， 而不是出现在映秀-北川断裂上(Zhangetal.， 2010)。

陈九辉等(2009)综合利用川西宽频带流动地震台阵观测数据和震后应急地震观测台站的震相数据， 采用双差地震定位方法对汶川地震的余震序列进行了精定位。精定位的结果显示， 汶川地震序列从彭灌杂岩南缘开始破裂， 主震及其余震破裂带长约350km， 余震条带大部分宽20～30km， 只有小鱼洞到理县方向存在1个长度超过60km的NW向局部分支。绝大多数余震都分布在龙门山断裂带的逆冲席体内部， 表明震后破裂主要发生在龙门山断裂带内部。余震主要分布在4～14km深度范围内的龙门山东缘上地壳高速层内， 其优势分布深度范围是10～20km。

图2 汶川地震高角度铲型逆冲断裂模型(改自张培震等， 2012)Fig. 2 Model of the high angle listric thrust fault of the Wenchuan earthquake (adapted from ZHANG Pei￣zhen et al.， 2012).

Zhang 等(2010)在综合上述资料的基础上提出， 汶川地震发震断裂在深部12～13km以上的倾角约为70°左右， 向下逐渐变缓为30°～40°， 并可能在20～23km深度以下汇入近水平的脆韧转换带或以塑性流变的方式延伸入中下地壳(图2)。

汶川地震震中烈度高达Ⅺ度， 汶川县映秀镇、 北川县县城和陈家坝乡等处于Ⅺ度区内， 遭受了毁灭性破坏。烈度等震线沿龙门山断裂延伸， 向两侧迅速衰减(图3)。Ⅺ度区由2个中心呈长条状的区域组成， 其中映秀Ⅺ度区长轴约66km， 短轴约20km； 北川Ⅺ度区长轴约82km， 短轴约15km； Ⅹ度区沿北川-映秀断裂呈NE向狭长分布， 长轴约224km， 短轴约28km， 长宽之比为8︰1， 向两侧衰减之迅速， 在国内外同等震级地震灾害中是罕见的(Lietal.， 2008a)， 也说明了地震破坏主要发生在龙门山断裂带内部(图3)。烈度分布显示汶川地震的能量主要沿断裂释放， 在垂直于断裂的方向上能量衰减很快， 因此这次地震对成都平原没有造成太大的破坏(Zhangetal.， 2010)。另外， 还可以看到， 余震主要发生在Ⅸ区内的发震断裂上盘很窄的范围内。

图3 川西地区主要活动断裂、 2008年汶川8.0地震烈度等震线和余震分布(改自Zhang et al.， 2010)Fig. 3 Isoseismal of seismic intensity of 2008 Wenchuan earthquake(adapted from Zhang et al.， 2010).红色粗线条是活动断裂， 黑色粗线条是汶川地震的地表破裂带； 绿色圆圈是重新定位后的余震分布

相对于四川盆地， 龙门山沿汶川同震地表破裂带既有向上的运动， 又有向NE方向的运动， 地震形成的地表最大垂直错距和水平错距分别达到9.0m和4.8m(Ranetal.， 2013)。GPS观测结果揭示了汶川大地震产生的区域水平同震位移场， 其最显著的特征是以龙门山断裂带为核心的相向运动和地壳缩短： 断裂以西的所有站点都向E运动， 而以东的所有站点都向W运动， 在龙门山断裂带形成强烈的地壳水平方向的缩短(Shenetal.， 2009)。这一观测事实表明， 汶川地震是一次以逆冲为主的地震， 这与地表地质考察和震源机制解的结果相一致。GPS资料还显示， 同震位移集中发生在以龙门山断裂带为中心的震中区范围内， 离开断裂带便很快衰减。不仅如此， 青藏高原东缘的向E运动幅度大于四川盆地向W的运动幅度， 同震位移在距映秀-北川断裂的相同距离处向W衰减得慢， 向E衰减得快(Shenetal.， 2009; Zhangetal.， 2010)。

综上所述， 2008年汶川地震同震变形的主要特征包含如下几点： 1)位移沿龙门山断裂带呈窄长状分布， 其长宽比>10︰1， 这与低角度逆冲推覆断裂产生的变形场形状差别很大； 2)地震破裂以向NNE方向的单向扩展为主； 3)不论是地质观测得到的断层位移还是形变测量得到的同震形变， 都是垂直同震位移大于水平同震位移， 大约是水平同震位移的2倍； 4)余震集中分布在龙门山断裂带上盘10～24km深度范围内， 反映出同震破裂主要发生在地壳浅部。

2 汶川地震的强地面运动特性

中国强震动观测台网有460个固定自由场强震动观测台站获得了汶川8.0级特大地震的强震动加速度记录， 共获得主震记录约1310条， 其中地震动峰值加速度>200gal的42条、 >400gal的16条、 >600gal的7条， 最大峰值加速度957.7gal， 同时多个近断层观测点记录的竖向峰值加速度值大于其1个或2个水平向的值(Lietal.， 2008a)。

本文选取距龙门山断裂带160km范围内的143个台站， 采用王国权的方法(王国权， 2004)对所选用台站的地震动加速度时程进行基线校正。在校正过程中对校正结果规定了统一的标准， 即对90s之后到结束点之间的时程进行拟合， 使得拟合的直线斜率<0.5°。经过校正处理， 有28个台站数据可用， 其中上盘和下盘台站分别为14个。

2.1 近场强地面运动特征

清平台位于映秀-北川断裂的下盘， 距断裂只有2.3km， 其EW方向水平峰值加速度为-824.1 gal， SN向为802.7gal， 垂直向是622.9gal(图4)。2个方向的水平分量的量级差不多， 但垂直分量小于水平分量。向东跨过汶川地震时破裂的灌县-江油断裂， 什邡八角台位于断裂下盘距断裂1.9km处。八角台的EW向水平峰值加速度是556.2gal， SN向是581.6gal， 垂直向是633.1gal， 垂直运动大于水平运动。

从汶川地震近场强地面运动的整体状况来看， 具有3个最明显的特征(图4)： 1)断裂带内强地面运动的峰值加速度大于断裂带外的台站。如果把距汶川-茂县断裂或灌县-江油断裂2km以内的台站都算作断裂带内部的话， 断裂带内台站的峰值加速度3个分量值可达断裂带以外台站的2倍左右。2)断裂带内上盘峰值加速度远大于下盘。至少对于龙门山断裂带内的台站而言， 以映秀-北川断裂为界， 上盘台站的峰值加速度远大于下盘， 例如上盘的卧龙台， 距断裂22km， 其EW水平分量和垂直分量的峰值加速度都达到接近980gal， 但在距映秀-北川断裂仅2.3km的下盘台站清平， EW向水平和垂直分量的峰值加速度只有约0.8×980gal和约0.6×980gal； 而到距断裂近13km的八角台， 3个分量的峰值加速度都降到了大约0.5×980gal～0.6×980gal。3)断裂带以外， 上盘峰值加速度的衰减趋势似乎比下盘更加跳跃， 但总体显示略慢的衰减趋势。从汶川-茂县断裂以西的卧龙台到茂县渭门台大约13km的距离内， EW向水平峰值加速度从约980gal骤降到约0.1×980gal， 垂直向峰值加速度也从约980gal骤降到约0.08×980gal， 到大约50km处， 峰值加速度又回到0.3×980gal～0.4×980gal； 下盘从灌县-江油断裂以东1.9km的八角台到安县塔水台约18km的距离内， EW向水平峰值加速度从约0.56×980gal降到约0.3×980gal， 垂直向峰值加速度从约0.63×980gal降到约0.18×980gal， 到大约50km处， 只有不到0.1×980gal。

图4 垂直于汶川地震发震断裂的近场(50km)强地面运动剖面图Fig. 4 Near-field strong ground motion profile perpendicular to the source fault.蓝色菱形是峰值加速度的EW分量， 绿色十字是峰值加速度的SN分量， 红色圆点是峰值加速度的垂直分量；红色线条标示2008年同震断裂： 映秀-北川断裂和灌县-江油断裂， 黑色线条标示汶川-茂县断裂(后图标示相同)

图5 垂直于汶川地震发震断裂的远场(160km)强地面运动剖面Fig. 5 Far-field strong ground motion profile perpendicular to the source fault.

2.2 远场强地面运动

图5 是垂直于汶川地震破裂走向的远场强地面运动剖面(包含近场)， 以映秀-北川断裂的大体位置为零距离， 在上、 下盘距离断裂160km范围内总共有28个台站。

可以看出， 相对于远场地震动， 龙门山断裂带内部的峰值加速度十分巨大。断裂带内部只有4个台站， 这4个台站的3分量峰值加速度值全都>400gal； 而断裂带以外的台站只有3个台站的个别分量超过400gal(图5)， 但这些台站与映秀-北川断裂的距离也都不超过30km。在断裂带以外， 所有台站的3个分量都随垂直于断裂走向的距离的增加而迅速减小。

总体而言， 汶川地震的远场地震动显示了随断层距迅速衰减的特征。在龙门山断裂带以外50km内峰值加速度迅速衰减到400gal以下， 到距映秀-北川断裂80km的范围内， 峰值加速度的最大分量又迅速下降到<200gal， 到距断裂160km的范围又降到<100gal(图5)。从远场地震动3个分量的包络线和分布来看， 上盘的衰减总体上比下盘慢， 特别是垂直分量的衰减更是比下盘慢， 这与前人指出的上盘效应是一致的(Lietal.， 2008a; 胡进军等， 2011)。

2.3 强地面运动的 “方向效应”和 “上盘效应”

对大量强震动数据的研究发现， 强地面运动的幅值并不完全遵从随着震中距或断层距的增加而逐渐衰减的规律， 而是在某一方向， 记录到的波形震相简单而幅值较高， 而相反方向的记录波形却震相复杂而幅值相对较低， 即使前者的震中距或断层距大于后者， 这一现象被称为地震动的方向效应(Bakunetal.， 1978; 胡进军等， 2011)。地震动的方向性效应是由地震断层破裂过程中的传播效应、 震源辐射等因素引起的， 其在单个地震动时程中表现为相对较长周期的大脉冲， 而在整个地震动的空间分布场可表现为随方位角变化的地震动参数， 比如峰值、 频谱和持时等。一些研究者根据对强震动记录的初步分析， 提出汶川地震强震动幅值也具有方向性效应(Lietal.， 2008a; 胡进军等， 2011)。

汶川地震破裂过程的研究(张勇等， 2008； 王卫民等， 2008)表明， 汶川地震起始于地表破裂带南端的映秀以南， 沿映秀-北川断裂向NE方向扩展300多km， 向SW方向的扩展只有20～30km。为了研究在破裂扩展方向是否存在 “方向效应”， 沿映秀-北川断裂走向构建了长1,000km 的剖面， 将剖面两侧台站的峰值加速度投影到剖面上去， 形成沿断裂走向的强地面运动分布(图6)。剖面SW端距汶川地震破裂南端点大约340km， NE端距汶川地震破裂北端点约380km。剖面清楚地显示， EW和SN 2个分量的峰值加速度向NE方向比向SW方向衰减得慢， 例如距汶川地震破裂北端点300km左右的EW和SN分量的峰值加速度仍可高达100gal， 而距SW端点同样距离的峰值加速度则只有不到50gal(图6)。可见， 汶川地震强地面运动的水平分量确实存在破裂传播方向上的 “方向效应”， 但垂直分量的 “方向效应”不明显。

图6 平行于映秀-北川断裂走向的强地面运动剖面Fig. 6 Strong ground motion profile parallel to the source fault.黄色区域代表汶川地震破裂沿走向的范围

3 汶川地震断裂对强地面运动的控制作用

汶川地震破裂对强地面运动特性起着重要的控制作用。图7 展示了横跨龙门山断裂带发震构造与强地面运动的关系， 清楚地显示了>400gal的强地面运动加速度都发生在龙门山断裂带内， 向外迅速衰减到400gal以下。可以看到， 尽管随断层距峰值加速度大小存在一定的跳动， 但垂直分量峰值加速度存在十分明显的上盘效应， 上盘断裂带以外距断层80km处最大峰值加速度约200gal， 至160km处还可达到近100gal； 下盘80km处峰值加速度已降到100gal以下。对于水平分量， 根据汶川地震地表破裂两侧160km远场强地面运动最大峰值加速度分布， 可以勾画出2条包络线(图7)。如果将断裂上盘黑水双溜索站(距映秀-北川断裂160km)、 下盘蒲江大兴站和苍溪气象局站(分别距映秀-北川断裂80km和100km)的水平运动加速度视为是由局部场地放大效应所导致的， 包络线a显示了上盘同一距离处的加速度比下盘大得多， 例如上盘100km处大约180gal， 而下盘只有大约80gal。如果认为包络线应包含上述3个台站， 包络线b则揭示了上、 下盘的衰减速度差不多。不论包络线是何种情况， 汶川地震的高幅值强地面运动主要集中在映秀-北川断裂两侧20km范围内。

图7 汶川地震强地面运动加速度与龙门山断裂带的关系Fig. 7 Attenuation pattern of ground motion versus Longmen Shan fault zone.

汶川地震强地面运动分布特征显示， 尽管发震构造独特， 但地震与其他逆断型地震相似， 同样存在 “上盘效应”和 “方向效应”， 但是3个加速度分量峰值特征不完全一样， 在一定程度上显示出独特的发震构造有可能起到了特殊的控制作用： 1)如前文所述， 汶川地震发震构造有2个显著特征， 即破裂主要发生在断层浅部15km以上的范围， 而且主要破裂面为高倾角断层。由于直接距离较远， 相对于低倾角逆断层， 浅而陡的逆断层对地表远场的控制作用较弱。我们的结果显示强地面运动主要集中在断裂带内部， 正好反映了这种浅而陡的逆断层结构的作用。2)从运动方式看， 由于汶川地震破裂面陡立， 断层变形以垂直分量为主(Zhangetal.， 2010)。我们的结果显示断层的运动特征控制了近场地面运动， 从而导致垂直分量相对较高， 近似平行于断层水平运动方向的EW向水平分量相对较低， 而近似平行于断层走向的SN分量最低， 这与一般的逆冲型地震以水平地面运动为主有所不同。3)震源机制、 断层结构和运动方式联合控制了远场的地面运动特征。尽管断层陡立， 但由于逆断性质和变形以垂直变形为主， 这可能反映了地面运动的垂直分量仍然存在显著的上盘效应； 而陡立的断层和次级变形方式使汶川同震破裂从远场的加速度分布看还类似于1条走滑断层， 这导致地面运动水平分量的上盘效应相对较弱(图7 包络线a)， 而且出现一定的方向效应， 对应地， 与断层水平运动关联相对较弱的垂直分量的方向效应则不明显。

4 结论

2008年汶川地震的强地面运动具有4个明显特征： 1)龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度远大于断裂带外的， 断裂带内的最大峰值加速度可达断裂带外的2倍以上。2)汶川地震的强地面运动具有很大的垂直分量， 近场垂直分量大于水平分量。3)龙门山断裂带上盘峰值加速度总体上大于下盘， 上盘垂直分量的衰减比下盘慢。4)远场地面运动水平分量存在一定的方向效应， 即相对于SW方向， 沿断层破裂的传播方向——NNE方向的峰值加速度水平分量衰减较慢， 垂直分量的方向效应不明显。汶川地震强地面运动的分布特征与龙门山断裂带的关系表明， 发震断裂的几何结构、 破裂部位和扩展方式对强地面运动的空间分布起到了重要作用。汶川地震的发震断裂是高角度铲形逆冲断裂， 正是这种特殊的几何和运动特性导致了汶川地震强地面运动的特性。

致谢 感谢中国强震动观测台网中心提供了宝贵的地震数据； 感谢评审专家的批评与建议。

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THE FAULTING CHARACTERISTICS OF 2008 WENCHUANMS8.0 EARTHQUAKE AND ITS RELATION WITH STRONG GROUND MOTION

HUANG Bei1)ZHANG Pei-zhen1)ZHANG Dong-li2)LI Xiao-jun3)

1)StateKeyLaboratoryofEarthquakeDynamics，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China2)KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China3)InstituteofGeophysics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100081，China

The 2008MS8 Wenchuan earthquake occurs on a high angle listric thrust fault. It is the first time that the near and far field strong ground motion was observed for such special type thrust earthquake. This paper jointly interprets the distribution of peak acceleration of ground motion data with seismogenic structure and slip propagating process to investigate how high angle listric thrust fault controls the pattern of strong ground motion. We found that the distribution of peak acceleration of strong ground motion during the Wenchuan earthquake has four distinctive features: 1)The peak acceleration of ground motion inside the Longmenshan fault zone is large， that is， nearly twice as strong as that outside the fault zone; 2)This earthquake produces significant vertical ground motion， prevailing against horizontal components in the near field; 3)The far field records show that the peak acceleration is generally higher and attenuates slower versus station-fault distance in the hanging wall. It is doubtful that the attenuation of horizontal components also has the hanging wall effect since no evidence yet proving that the unexpected high value at long distance need be omitted; 4)As to the attenuation in directions parallel to the source fault(Yingxiu-Beichuan Fault)， the far field records also exhibit azimuthal heterogeneity that the peak acceleration of horizontal components decreases slower in the north-northeastern direction in which the co-seismic slip propagates than that in the backward way. However， the attenuation of vertical component displays very weak heterogeneity of this kind. Synthetically considered with shallow dislocation， high dip angle， and prevailing vertical deformation during co-seismic process of the Wenchuan earthquake， our near and far field ground motion records reflect the truth that the magnitude of ground motion is principally determined by slip type of earthquake and actual distance between the slipping source patches and stations. As a further interpretation， the uniqueness of high angle listric thrust results in that the ground motion effects of the Wenchuan earthquake are similar to that due to a common thrust earthquake in some components while differ in the others.

Wenchuan earthquake， high angle listric thrust fault， faulting， strong ground motion， peak acceleration， hanging wall effect

10.3969/j.issn.0253- 4967.2015.04.010

2014-04-27收稿， 2015-11-07改回。

中国地震局地质研究所基本科研业务专项(IGCEA1401， IGCEA1502)和中国地震局地震行业科研专项(201008003)共同资助。

P315.2

A

0253-4967(2015)04-1055-15

黄蓓， 女， 1978年生， 2014年于中国地震局地质研究所获博士学位， 主要从事强地面运动特性和地震活动构造研究， 电话： 010-62009006， E-mail： beibei20228@163.com。