北京地区近断层强地震动模拟.PDF

第２８卷　第４期 地　震　地　质 Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．４ ２００６年 １２月 ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹ Ｄｅｃ．，２００６ 北京地区近断层强地震动模拟 １） １） ２）　 １） 潘　波 　许建东 　关口春子 何宏林 １）中国地震局地质研究所，北京　１０００２９ ２）日本活断层研究中心，筑波　３０５－８５６７，日本 摘　要　　文中利用 １６７９年三河 －平谷 ８级地震的有关资料和北京地区地下三维结构的研究成果， 建立了相应的震源模型和传播介质模型。利用 Ｇｒａｖｅｓ的三维有限差分程序，计算了北京地区震后的 地面峰值速度。通过对计算结果的分析处理，获得了近断层强地震动的近断层效应、方向性效应、上 盘效应和盆地效应等基本特征。同时，这些特征也反映了我们所设定的震源和传播介质参数的合理 性，以及模拟方法的正确性。另外，分析处理中所获得的这些结果可为北京地区的城市规划和抗震设 防提供客观的参考依据。 关键词　　强地震动　震源参数　介质参数　近断层效应　方向性效应　上盘效应　盆地效应 中图分类号：Ｐ３１５．８ 文献标识码：Ａ 文章编号：０２５３－４９６７（２００６）０４－０６２３－１２ ０　引言 近年来国内外不断发生的直下型大地震（如 １９９９年中国台湾集集 ７．３级地震，２００５年巴 基斯坦７．８级地震等）造成了大量的人员伤亡、经济损失和工程结构破坏，给政府和地震科学家 带来了巨大的挑战。在此情况下，国家启动了城市活断层实验探测项目，期望寻找城市及附近 的潜在发震断层，对城市的地震灾害进行预测和评价，减轻大地震给高度城市化的现代社会带 来的威胁（邓起东，２００２，２００４）。 同时，台站的地震记录也为地震科学研究提供了很好的数据基础。研究人员通过对强震记 录的研究，发现了近断层强地震动与震源和场地等地质条件密切相关（Ａｋｉ，１９６８；Ａｂｒａｈａｍｓｏｎｅｔ ａｌ．，１９９６；王国权，２００１；Ｓｏｍｅｒｖｉｌｌｅ，２００３；刘启方，２００５），这为地震波有限差分模拟提供了很好 的理论依据。 北京地区经济繁荣、人类活动频繁，是中国的政治、经济和文化中心，同时也是地震灾害多 发地区。因此，对北京地区进行强地震动模拟具有极其重要的意义。另外，许多学者对北京地 区的地层速度结构和三河 －平谷８级大地震的构造背景等进行了深入研究（金安蜀等，１９８０；向 宏发等，１９８８；高文学等，１９９３；冉勇康等，１９９７；徐锡伟等，２００２；张先康等，２００２；王夫运等， ２００５），为强地面运动模拟提供了很好的基础数据资料。 三维有限差分方法是研究近断层强地震动的一种有效方法，可通过此方法预测所设定的发 〔收稿日期〕　２００６－０５－２３收稿，２００６－１０－１０改回。 〔基金项目〕　国家发展与改革委员会发改投资“城市活断层试验探测”项目资助。 ６２４ 地　震　地　质 ２８卷 震断层破裂后，近断层地面的运动加速度、速度、位移值，为抗震设防和城市规划提供参考 （Ｇｒａｖｅｓ，１９９６，１９９８；Ｐｉｔａｒｋａｅｔａｌ．，１９９８；Ｐｉｔａｒｋａ，１９９９；Ｓｅｋｉｇｕｃｈｉｅｔａｌ．，２００２）。高孟谭等（２００２） 利用有限差分程序曾对北京地区进行过地震动模拟，得到了北京地区水平峰值速度分布情况， 验证了盆地的放大效应。但随着实验探测的不断进展，获得的数据量也不断增多，认识不断更 新，其所使用的模型可得到进一步的修改与完善，预测结果可进一步符合实际震害情况，为该地 区的城市规划和抗震设防提供更可靠的参数。 本文拟利用城市活断层实验探测项目前期获得的１６７９年三河 －平谷８级地震时有关夏垫 断裂的数据和北京中东部地区地下地质探测数据，建立多个震源模型，通过 Ｇｒａｖｅｓ的近断层强 地震动三维有限差分程序，计算得到各个模型下北京地区震后的地面峰值速度分布，绘制相应 的等值线图。并通