基于强震观测记录的盲断层地震近断层强地面运动研究：以芦山地震为例

Study on the characteristics of strong ground motion observations of the Lushan earthquake, which is classical blind fault earthquake, and analyze the attenuation of the peak values of the strong ground motion recordings. In this study, we focus on the differences of ground-motion observations of blind fault earthquake comparing with the Wenchuan earthquake, and simulate the near-fault strong ground motion considering the slip distribution on the fault plane and the fundamental source parameters in the rupture process of earthquake source mechanism. We have gotten 369 acceleration time histories based on 123 stations around the location of Lushan earthquake epicenter from the China Strong Motion Net Center. Based on these recorded data, we research the ground motion differences between blind fault earthquake and surface rupture earthquake firstly, then describe the variability of the ground-motion of the blind fault earthquake. Furthermore, a dynamical composite source model is construced to simulate the near-fault strong ground motion of the Lushan earthquake in order to show the influnces and effects from the source parameters, such as the position of nucleation point, rupture velocity, slip distribution on the fault, source time function, radiated energy, stress drop and so on. As we use ground motion simulations to guide our understanding of the blind fault earthquake hazard, it is imperative to know what the source parameters variability should be used to generate the near-real-time ShakeMap after blind fault earthquake.

综合利用强震观测资料，结合构造地质与震源机制反演结果，基于断层面上滑动位移的分布，研究芦山地震这一典型盲断层地震强地面运动的特征，应用宽频带运动学模型方法模拟近断层强地面运动，分析震源参数对盲断层地震近断层强地面运动的主要影响。利用国家强震动台网123个台站记录到的369条三分量加速度时程曲线数据，首先分析芦山地震强地面运动的衰减特征，并与汶川地震强震观测数据进行对比，描述盲断层地震与破裂至地表地震强地面运动的整体差异性；进一步构建宽频带地震波计算模型，模拟芦山地震近断层强地面运动，参照观测资料，研究震源机制对盲断层地震近断层强地面运动的影响；从而探讨盲断层地震近断层强地面运动模拟过程中震源参数及破裂过程的选取与设定。

2013年发生在龙门山断裂带南段的芦山MS7.0地震发生后，一方面，围绕着其发震构造、序列精定位、余震空间分布及震源机制解等方面开展了大量研究；另一方面，该地震造成了较高的地震灾害，且徐锡伟研究员震后第一时间现场调查后指出，该地震发震断层并未破裂至地表，为一次典型的盲断层地震。项目负责人前期针对汶川地震进行过大量研究，因此本项目主要研究盲断层地震强地面运动及近断层极震区致灾特征。研究内容涉及芦山地震369个强震观测数据、新一代衰减关系、及与汶川地震强震观测数据对比等方面；基于动态复合震源模型针对芦山地震近断层区域特征点进行模拟计算，重点分析震源参数及动态破裂过程对强地面运动的影响。主要研究结果涉及五个方面：其一，芦山地震强地面运动观测数据整体偏高，断层距离100km范围内的水平向PGA）大部分高于NGA衰减关系，最大水平向PGA超过汶川地震的最大PGA；其二，芦山地震的震源及其破裂过程具有与汶川地震不同，前者的动态破裂过程对应应力下调模式，后者为应力上调模式；其三，在考虑基岩和土层场地条件的前提下，对比NGA芦山地震强地面运动观测数据整体偏高，尤其是断层距离小于50 km范围的区域，且高于相同断层距离汶川地震的观测PGA；其四，芦山地震近断层强地面运动偏高的原因部分来自于破裂过程应力下调、未破裂至地表及动态应力降偏高；最后，快速可靠地估计烈度分布，一方面可以在地震发生的初期快速的获取地震烈度分布特征，另一方面则可以结合观测烈度资料对震区烈度分布特征进行完善，以提高烈度分布图的可靠性。盲断层地震大多数震级为MS6.0~7.0，但由于地震发生前震源区域断层信息的相对缺乏，结合人口密度及近断层区域强地面运动PGA可能偏高等的致灾因素，很有可能发生城市直下型中等地震，进而造成小震大灾。因此，围绕盲断层地震近断层区域强地面运动的持续深入研究是地震学领域一个具有实际减灾意义的学术问题。