梁永朵 姜金征 李 瑩 蔣 越惠 楊 戴盈磊

（中國沈陽 110034 遼寧省地震局）

遼寧燈塔5.1級(jí)強(qiáng)震記錄分析

梁永朵 姜金征 李 瑩 蔣 越惠 楊 戴盈磊

（中國沈陽 110034 遼寧省地震局）

2013年1月23日遼寧燈塔5.1級(jí)地震發(fā)生后，遼寧省強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)獲取22組強(qiáng)震記錄，對(duì)其進(jìn)行零漂校正及濾波校正，形成校正的加速度記錄，并進(jìn)行初步分析，得到加速度反應(yīng)譜等地震動(dòng)特征。

強(qiáng)震動(dòng)記錄；加速度峰值；遼寧省強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)；燈塔地震

0 引言

據(jù)遼寧省地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，2013年1月23日12時(shí)18分在遼寧省遼陽市燈塔市、沈陽市蘇家屯區(qū)（41.5°N，123.2°E）發(fā)生5.1級(jí)地震。該地震發(fā)生在營口—佟二堡斷裂東北端西側(cè)，該斷裂為中更新世活動(dòng)的隱伏逆斷層，控制遼河坳陷東部凹陷形成和演化的主體構(gòu)造體系，是郯廬斷裂帶北延部分（單家增等，2004）。此次地震距沈陽市主城區(qū)37km、距燈塔市13km、距遼陽市26km、距鞍山市38km，遼寧全省有感。據(jù)歷史資料記載，該地震震中50km范圍內(nèi)發(fā)生過2次5級(jí)以上地震，即1599年5月1日遼寧省北鎮(zhèn)5.0級(jí)地震和1765年3月15日沈陽5.5級(jí)地震。1970年以來，震中50km范圍內(nèi)記錄到4.0級(jí)以上地震8次，最大地震為1974年12月22日蓡窩水庫4.8級(jí)地震。

遼寧省22個(gè)強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站獲取遼寧燈塔5.1級(jí)地震強(qiáng)震記錄，水平向加速度單峰值最大為21 cm ·s-2。這是該省首次獲取5級(jí)以上強(qiáng)震動(dòng)記錄，使強(qiáng)震動(dòng)記錄數(shù)量增加數(shù)倍，豐富了強(qiáng)震動(dòng)數(shù)據(jù)庫。地震發(fā)生后，遼寧省地震局強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)中心，按照強(qiáng)震動(dòng)相關(guān)應(yīng)急流程（李永振等，2009），進(jìn)行數(shù)據(jù)回收和初步處理。

1 強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站及觀測(cè)記錄

1.1 觀測(cè)臺(tái)站

獲取燈塔5.1級(jí)地震記錄的強(qiáng)震臺(tái)站有22個(gè)，臺(tái)站參數(shù)見表1，震中及臺(tái)站分布見圖1。強(qiáng)震動(dòng)儀有GDQJ-Ⅱ型、GSMA-2400IP型數(shù)字強(qiáng)震動(dòng)記錄儀，采用SLJ-100型、BBAS-2型力平衡式加速度計(jì)，采樣率一般為200 Hz，事前及事后存儲(chǔ)時(shí)間為20 s，頻率范圍0—80 Hz（李永振，2011）。儀器主要性能指標(biāo)見表2。獲得本次地震記錄的強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)站大部分為基巖場(chǎng)地臺(tái)站，部分為土層場(chǎng)地臺(tái)站（表1）。其中，土層場(chǎng)地臺(tái)站均進(jìn)行場(chǎng)地勘選、鉆孔、剪切波速測(cè)試、土樣實(shí)驗(yàn)等（李永振等，2009）。

1.2 強(qiáng)震動(dòng)記錄

燈塔5.1級(jí)地震發(fā)生后，遼寧省地震局強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)獲取22組共計(jì)66條強(qiáng)震動(dòng)記錄，震中距16—370km，遼陽臺(tái)震中距最小，約16km，強(qiáng)震記錄經(jīng)校正后，水平向加速度最大峰值為21 cm·s-2。圖2為遼陽臺(tái)、海城臺(tái)、東陵臺(tái)、鞍山臺(tái)的典型波形記錄。

圖1 燈塔5.1級(jí)地震獲取記錄臺(tái)站及震中分布Fig.1 Scatter diagram of stations and epicenter

圖2 強(qiáng)震臺(tái)站波形記錄（a）遼陽臺(tái)；（b）海城治；（c）東陵臺(tái)；（d）鞍山臺(tái)Fig.2 Waveform records of some strong-motion stations

表1 獲取強(qiáng)震記錄臺(tái)站參數(shù)Table 1 Main performance parameters of instruments

表2 儀器主要性能參數(shù)Table 2 Strong motion records and basic circumstances of stations

2 強(qiáng)震動(dòng)記錄分析

2.1 頻譜

選取遼陽臺(tái)、海城臺(tái)、東陵臺(tái)和鞍山臺(tái)進(jìn)行加速度記錄反應(yīng)譜分析，反應(yīng)譜阻尼系數(shù)ξ取0.05。由圖3可見，4個(gè)臺(tái)站東西向反應(yīng)譜均以頻率1—10 Hz為主，峰值對(duì)應(yīng)頻率6—8 Hz。反應(yīng)譜峰值有一定差異，形態(tài)相近。

2.2 衰減規(guī)律

地震動(dòng)參數(shù)衰減規(guī)律是進(jìn)行地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃和地震安全性評(píng)價(jià)、烈度區(qū)劃的重要依據(jù)（胡進(jìn)軍等，2011；周寶峰等，2013），對(duì)城市防災(zāi)減震、房屋抗震設(shè)計(jì)也有重要的實(shí)用價(jià)值（劉旭宙等，2008）。遼寧省2007年開始強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)，強(qiáng)震動(dòng)記錄較少，此次燈塔5.1級(jí)地震記錄的獲取，為研究該省地震動(dòng)衰減規(guī)律提供了寶貴資料。剔除不符合衰減規(guī)律的預(yù)警中心、金州臺(tái)和岫巖臺(tái)強(qiáng)震動(dòng)記錄，繪制5.1級(jí)地震NS向、EW向、UD向的衰減曲線，見圖4，加速度峰值計(jì)算公式為：ln（PGA）=a+b×ln（Δ）。其中，PGA為加速度峰值；a、b為回歸系數(shù)；Δ為震中距，R2值是趨勢(shì)線擬合指標(biāo)，反映趨勢(shì)線估計(jì)值與對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的擬合程度，擬合程度越高，值越趨近于1（表3）。從圖4可見，EW向、NS向衰減曲線相似，而UD向衰減曲線值偏小。

表3 回歸參數(shù)Table 3 Regression parameter

2.3 三分向合成加速度峰值分布

地面強(qiáng)震動(dòng)持續(xù)時(shí)間長短及加速度大小決定了地震破壞程度（于海英等，2009），遼寧燈塔5.1級(jí)地震強(qiáng)震動(dòng)記錄可為更好地確定宏觀震中、地震應(yīng)急評(píng)估及震后救援提供客觀依據(jù)。

圖3 4臺(tái)站東西向加速度反應(yīng)譜Fig.3 Acceleration response spectrum of 4 stations（EW）

圖4 燈塔5.1級(jí)地震衰減規(guī)律曲線Fig.4 Attenuation curve of Dengta M 5.1 earthquake

（1）場(chǎng)地校正。根據(jù)臺(tái)站加速度峰值，與王超等（2014）確定的臺(tái)站場(chǎng)地放大系數(shù)相乘，得到土層臺(tái)站校正的基巖峰值加速度。在此將海城臺(tái)和昌圖臺(tái)數(shù)據(jù)，校正為基巖臺(tái)站加速度數(shù)據(jù)。

（3）構(gòu)建虛擬仿真臺(tái)站烈度網(wǎng)格（何萬榮等，2008；劉學(xué)軍等，2009）。

（4）根據(jù)烈度網(wǎng)格點(diǎn)繪制整個(gè)區(qū)域地震烈度分布等值線。

由上述方法計(jì)算得到燈塔5.1級(jí)地震加速度峰值分布，見圖5。由圖5可見，受震中附近北北東向發(fā)育的佟二堡斷裂（單家增等，2004）影響，峰值圍繞震中呈橢圓形閉合曲線，長軸延北北東向發(fā)展明顯。局部地區(qū)峰值曲線畸形，可能受到該區(qū)域場(chǎng)地或構(gòu)造影響，有待進(jìn)一步研究。

2.4 數(shù)據(jù)校正

將燈塔5.1級(jí)地震原始數(shù)據(jù)進(jìn)行零線調(diào)整和儀器校正，形成校正的加速度記錄。步驟如下：①零線偏移值校正：原始記錄減去事件前20 s記錄平均值；②儀器校正：選擇0.3—10 Hz帶通濾波器進(jìn)行濾波。

表4給出遼陽臺(tái)、海城臺(tái)、鞍山臺(tái)和東陵臺(tái)校正的加速度記錄值，可見校正后峰值較原始記錄平均減小20%左右。

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

表4 加速度記錄校正前后結(jié)果對(duì)比Table 4 Contrast on accelerogram before and after checking

3 結(jié)論

遼寧燈塔5.1級(jí)地震是遼寧省自2007年投入強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)以來，強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)記錄的最大地震，也是第1個(gè)中強(qiáng)震記錄，具有重要意義。燈塔地震強(qiáng)震動(dòng)記錄均為數(shù)字強(qiáng)震儀記錄，震相相對(duì)完整，記錄質(zhì)量較高，并且具有詳細(xì)的臺(tái)站場(chǎng)地勘選資料，為研究遼寧省強(qiáng)地震動(dòng)衰減規(guī)律及地震安全性評(píng)價(jià)和地震應(yīng)急快速評(píng)估，提供了寶貴資料。

（1）對(duì)燈塔5.1級(jí)地震，遼寧省強(qiáng)震動(dòng)臺(tái)網(wǎng)獲取22組計(jì)66條強(qiáng)震動(dòng)記錄，填補(bǔ)該省中強(qiáng)震近場(chǎng)記錄空白。

（2）燈塔地震強(qiáng)震記錄反應(yīng)譜卓越周期對(duì)應(yīng)頻率1—10 Hz，近場(chǎng)峰值一般出現(xiàn)在6—8 Hz，反應(yīng)譜表現(xiàn)規(guī)律基本一致。

（3）峰值衰減規(guī)律符合ln（PGA）=a+b×ln（Δ）擬合曲線，NS向、EW向衰減規(guī)律較一致，UD向峰值衰減變化程度相對(duì)較小。

（4）三分向合成峰值表現(xiàn)為以震中為中心的橢圓形分布特征，長軸沿北北東向發(fā)展，可能與距震中較近的佟二堡斷裂為北北東向發(fā)育有關(guān)。

（5）零線調(diào)整和儀器校正后，原始加速度峰值平均減小約20%，表明儀器有一定零漂現(xiàn)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，高級(jí)工程師，主要從事強(qiáng)震動(dòng)觀測(cè)技術(shù)研究工作

遼寧省地震局研究生基金（LNDZBSJJ002）

本文收到日期：2015-04-28