基于近断层强震记录的发震构造特征研究

近断层强地震动所表现出的集中性、方向性及上盘效应等特征均与发震断层的构造与活动习性（断层性质、断层倾角、断层滑动方向、破裂速率、断层段之间的连接等）有着不同程度的关系。近场强震记录能够反映断裂构造的哪些特征？如何利用强地震动观测资料来合理解释和确定发震断层的构造特征和震源破裂的先后过程及相关参数？本申请拟充分利用5.12汶川地震丰富的强震观测数据，特别是近断层（Ⅶ度区以内）的强震观测记录，结合汶川地震及邻区的地震地质、地形地貌、地球物理、震害调查等资料，通过对强震记录及相关资料的特征分析和近场地震记录反演研究，探讨与其所反映的龙门山断裂带的发震断层构造分段特征、震源破裂机制之间的相关关系，建立基于近断层强震动记录的龙门山分段断层构造模型和断层破裂过程，并以此为基础通过数值模拟技术再现汶川地震的近断层强地面运动。

本项目充分利用2008年5月12日汶川Ms8.0级地震丰富的强震观测数据，结合汶川震区的对近断层典型台站的强地震动记录进行定量分析，获得了强地震动记录中所包含的断层破裂过程和破裂习性信息，从地震记录的角度进一步证实了汶川主震的多次破裂特征：汶川地震至少包含了4次地震破裂事件，第Ⅰ个地震破裂事件对应主震破裂事件，其起始破裂点位于北川-映秀断裂的最南端映秀一带，第Ⅱ个破裂事件的起始破裂点位于清平以北，对应于地震地质及震源过程模拟所确定的北川-南坝段的地震破裂过程，起始破裂点在北川县城一带。破裂事件III和VI的强度远小于前两次破裂事件，释放的能量相对较小，可能是前两次地震破裂引起断层面上应力分布不均匀，从而触发局部次级破裂所致。此研究结果与本次地震的地表破裂调查、震源反演结果一致；通过对强震记录的峰值加速度在断层两侧的分布特征研究，并与同震位移、余震系列在深度方向上的分布特征对比，探讨了强地震动记录所包含的发震断层构造分段特征，揭示了汶川地震发震断层具有高倾角逆冲的运动特性，对北川-平武断层段的强地震动数值模拟和情境再现结果显示出该段为一中-高倾角的逆冲断层，进一步验证了以上推断的可靠性。此外，基于项目支持，对2013年4月20日芦山7.0级强烈地震引起的强地面运动进行模拟，分析了典型盲断层引起的强地面运动分布及传播特征，其结果与震害调查表现出很好地一致性：芦山地震表现出了明显的逆冲断层引起的强地面运动的分布特征，在强地面运动传播过程中，由于高陡峭地形地貌特征及向四川盆地方向的山间盆地的影响，地形地貌和盆地效应对地震波的反射和放大作用明显加强，这也是本次地震破坏强度增大的重要因素。