辽宁灯塔5.1级强震记录分析

梁永朵 姜金征 李 莹 蒋 越惠 杨 戴盈磊

（中国沈阳 110034 辽宁省地震局）

辽宁灯塔5.1级强震记录分析

梁永朵 姜金征 李 莹 蒋 越惠 杨 戴盈磊

（中国沈阳 110034 辽宁省地震局）

2013年1月23日辽宁灯塔5.1级地震发生后，辽宁省强震动台网获取22组强震记录，对其进行零漂校正及滤波校正，形成校正的加速度记录，并进行初步分析，得到加速度反应谱等地震动特征。

强震动记录；加速度峰值；辽宁省强震动台网；灯塔地震

0 引言

据辽宁省地震台网测定，2013年1月23日12时18分在辽宁省辽阳市灯塔市、沈阳市苏家屯区（41.5°N，123.2°E）发生5.1级地震。该地震发生在营口—佟二堡断裂东北端西侧，该断裂为中更新世活动的隐伏逆断层，控制辽河坳陷东部凹陷形成和演化的主体构造体系，是郯庐断裂带北延部分（单家增等，2004）。此次地震距沈阳市主城区37km、距灯塔市13km、距辽阳市26km、距鞍山市38km，辽宁全省有感。据历史资料记载，该地震震中50km范围内发生过2次5级以上地震，即1599年5月1日辽宁省北镇5.0级地震和1765年3月15日沈阳5.5级地震。1970年以来，震中50km范围内记录到4.0级以上地震8次，最大地震为1974年12月22日蓡窝水库4.8级地震。

辽宁省22个强震动台站获取辽宁灯塔5.1级地震强震记录，水平向加速度单峰值最大为21 cm ·s-2。这是该省首次获取5级以上强震动记录，使强震动记录数量增加数倍，丰富了强震动数据库。地震发生后，辽宁省地震局强震动台网中心，按照强震动相关应急流程（李永振等，2009），进行数据回收和初步处理。

1 强震动台站及观测记录

1.1 观测台站

获取灯塔5.1级地震记录的强震台站有22个，台站参数见表1，震中及台站分布见图1。强震动仪有GDQJ-Ⅱ型、GSMA-2400IP型数字强震动记录仪，采用SLJ-100型、BBAS-2型力平衡式加速度计，采样率一般为200 Hz，事前及事后存储时间为20 s，频率范围0—80 Hz（李永振，2011）。仪器主要性能指标见表2。获得本次地震记录的强震动台站大部分为基岩场地台站，部分为土层场地台站（表1）。其中，土层场地台站均进行场地勘选、钻孔、剪切波速测试、土样实验等（李永振等，2009）。

1.2 强震动记录

灯塔5.1级地震发生后，辽宁省地震局强震动台网获取22组共计66条强震动记录，震中距16—370km，辽阳台震中距最小，约16km，强震记录经校正后，水平向加速度最大峰值为21 cm·s-2。图2为辽阳台、海城台、东陵台、鞍山台的典型波形记录。

图1 灯塔5.1级地震获取记录台站及震中分布Fig.1 Scatter diagram of stations and epicenter

图2 强震台站波形记录（a）辽阳台；（b）海城治；（c）东陵台；（d）鞍山台Fig.2 Waveform records of some strong-motion stations

表1 获取强震记录台站参数Table 1 Main performance parameters of instruments

表2 仪器主要性能参数Table 2 Strong motion records and basic circumstances of stations

2 强震动记录分析

2.1 频谱

选取辽阳台、海城台、东陵台和鞍山台进行加速度记录反应谱分析，反应谱阻尼系数ξ取0.05。由图3可见，4个台站东西向反应谱均以频率1—10 Hz为主，峰值对应频率6—8 Hz。反应谱峰值有一定差异，形态相近。

2.2 衰减规律

地震动参数衰减规律是进行地震动参数区划和地震安全性评价、烈度区划的重要依据（胡进军等，2011；周宝峰等，2013），对城市防灾减震、房屋抗震设计也有重要的实用价值（刘旭宙等，2008）。辽宁省2007年开始强震动观测，强震动记录较少，此次灯塔5.1级地震记录的获取，为研究该省地震动衰减规律提供了宝贵资料。剔除不符合衰减规律的预警中心、金州台和岫岩台强震动记录，绘制5.1级地震NS向、EW向、UD向的衰减曲线，见图4，加速度峰值计算公式为：ln（PGA）=a+b×ln（Δ）。其中，PGA为加速度峰值；a、b为回归系数；Δ为震中距，R2值是趋势线拟合指标，反映趋势线估计值与对应数据的拟合程度，拟合程度越高，值越趋近于1（表3）。从图4可见，EW向、NS向衰减曲线相似，而UD向衰减曲线值偏小。

表3 回归参数Table 3 Regression parameter

2.3 三分向合成加速度峰值分布

地面强震动持续时间长短及加速度大小决定了地震破坏程度（于海英等，2009），辽宁灯塔5.1级地震强震动记录可为更好地确定宏观震中、地震应急评估及震后救援提供客观依据。

图3 4台站东西向加速度反应谱Fig.3 Acceleration response spectrum of 4 stations（EW）

图4 灯塔5.1级地震衰减规律曲线Fig.4 Attenuation curve of Dengta M 5.1 earthquake

（1）场地校正。根据台站加速度峰值，与王超等（2014）确定的台站场地放大系数相乘，得到土层台站校正的基岩峰值加速度。在此将海城台和昌图台数据，校正为基岩台站加速度数据。

（3）构建虚拟仿真台站烈度网格（何万荣等，2008；刘学军等，2009）。

（4）根据烈度网格点绘制整个区域地震烈度分布等值线。

由上述方法计算得到灯塔5.1级地震加速度峰值分布，见图5。由图5可见，受震中附近北北东向发育的佟二堡断裂（单家增等，2004）影响，峰值围绕震中呈椭圆形闭合曲线，长轴延北北东向发展明显。局部地区峰值曲线畸形，可能受到该区域场地或构造影响，有待进一步研究。

2.4 数据校正

将灯塔5.1级地震原始数据进行零线调整和仪器校正，形成校正的加速度记录。步骤如下：①零线偏移值校正：原始记录减去事件前20 s记录平均值；②仪器校正：选择0.3—10 Hz带通滤波器进行滤波。

表4给出辽阳台、海城台、鞍山台和东陵台校正的加速度记录值，可见校正后峰值较原始记录平均减小20%左右。

图5 加速度峰值分布Fig.5 Scatter diagram of PGA

表4 加速度记录校正前后结果对比Table 4 Contrast on accelerogram before and after checking

3 结论

辽宁灯塔5.1级地震是辽宁省自2007年投入强震动观测以来，强震动台网记录的最大地震，也是第1个中强震记录，具有重要意义。灯塔地震强震动记录均为数字强震仪记录，震相相对完整，记录质量较高，并且具有详细的台站场地勘选资料，为研究辽宁省强地震动衰减规律及地震安全性评价和地震应急快速评估，提供了宝贵资料。

（1）对灯塔5.1级地震，辽宁省强震动台网获取22组计66条强震动记录，填补该省中强震近场记录空白。

（2）灯塔地震强震记录反应谱卓越周期对应频率1—10 Hz，近场峰值一般出现在6—8 Hz，反应谱表现规律基本一致。

（3）峰值衰减规律符合ln（PGA）=a+b×ln（Δ）拟合曲线，NS向、EW向衰减规律较一致，UD向峰值衰减变化程度相对较小。

（4）三分向合成峰值表现为以震中为中心的椭圆形分布特征，长轴沿北北东向发展，可能与距震中较近的佟二堡断裂为北北东向发育有关。

（5）零线调整和仪器校正后，原始加速度峰值平均减小约20%，表明仪器有一定零漂现象存在。

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Analysis of strong motion records of Dengta M 5.1 earthquake，Liaoning Province

Liang Yongduo，Jiang Jinzheng，Li Ying，Jiang Yue，Hui Yang and Dai Yinglei
（Earthquake Administration of Liaoning Province，Shenyang 110034，China）

22 strong-motion records of Liaoning Dengta M 5.1 earthquake（2013.1.23） were obtained.After zero drift correction and filtering correction，checked acceleration records were gained.At the same time，preliminary analysis was made on the checked acceleration records，earthquake motion characters such as acceleration response spectrum was obtained.And acceleration attenuation law and peak value distribution of Dengta earthquake were gained based on statistic regression method.

strong-motion record，PGA，Liaoning Province Strong Motion Observation Network，Dengta earthquake

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.005

梁永朵（1978—），女，高级工程师，主要从事强震动观测技术研究工作

辽宁省地震局研究生基金（LNDZBSJJ002）

本文收到日期：2015-04-28