粵西沿海震動(dòng)圖的生成和研究

熊 厚 ， 葉春明， 黃文輝， 丘學(xué)林，衛(wèi)小冬

（1.中國科學(xué)院邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南海海洋研究所，廣東 廣州 510301；2.廣東省地震局，廣東 廣州510070；3.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049）

粵西沿海震動(dòng)圖的生成和研究

熊 厚1，3， 葉春明2， 黃文輝2， 丘學(xué)林1，衛(wèi)小冬1，3

（1.中國科學(xué)院邊緣海地質(zhì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南海海洋研究所，廣東 廣州 510301；2.廣東省地震局，廣東 廣州510070；3.中國科學(xué)院研究生院，北京 100049）

震動(dòng)圖是描繪地震產(chǎn)生的地面運(yùn)動(dòng)和可能破壞情況的有效工具，主要包括峰值地面速度 （PGV）等值線圖、峰值地面加速度 （PGA）等值線圖和儀器烈度分布圖等。基于華南數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)記錄到的2010年7月9日MS3.7級(jí)陽江地震的數(shù)據(jù)資料，利用SAC和GMT軟件從記錄到的地震波形數(shù)據(jù)提取地面運(yùn)動(dòng)參數(shù)，生成了PGV和PGA等值線圖，并用經(jīng)驗(yàn)分級(jí)關(guān)系得到了儀器烈度分布圖。結(jié)果顯示，陽東地震臺(tái)站 (YGD)具有最大的PGV和PGA值，儀器烈度達(dá)到4度，等烈度區(qū)在陸區(qū)呈近南北向的半橢圓形分布。計(jì)算方法和研究結(jié)果對于在粵西沿海地區(qū)快速生成震動(dòng)圖和實(shí)現(xiàn)地震烈度速報(bào)具有重要作用和意義，同時(shí)為該地區(qū)抗震設(shè)防、地震危險(xiǎn)性分析等研究提供基礎(chǔ)資料。

粵西；陽江；震動(dòng)圖；峰值地面速度 （PGV）；峰值地面加速度度 （PGA）；儀器烈度

引言

一次破壞性地震發(fā)生后最先得到的信息是震級(jí)和震中距，然而地震損失不是這兩個(gè)參數(shù)的簡單函數(shù)，震中只是告訴我們在哪里發(fā)生了地震，并沒有告訴我們哪里的震動(dòng)最強(qiáng)烈[1]。而破壞性地震發(fā)生之后，政府部門最需要了解的是哪個(gè)地區(qū)的震動(dòng)最強(qiáng)烈，破壞最嚴(yán)重，以便組織救援及準(zhǔn)備應(yīng)急物資。這些信息目前主要是通過經(jīng)驗(yàn)估計(jì)以及震后現(xiàn)場烈度調(diào)查獲得?，F(xiàn)場烈度調(diào)查根據(jù)不同的情況可能需要幾個(gè)小時(shí)到幾天的時(shí)間，這就難以滿足政府快速了解災(zāi)情的需求，于是由地震觀測儀器記錄計(jì)算得到的描述地震影響程度的震動(dòng)圖應(yīng)運(yùn)而生[2]。美國自1994年北嶺地震之后，開始了對震動(dòng)圖的研究，美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）下的國家地震信息中心Wald等人[3～5]研制開發(fā)了一套名為 “ShakeMap”的震動(dòng)圖自動(dòng)生成系統(tǒng)，如今在南加州綜合地震監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)內(nèi)一個(gè)破壞性地震發(fā)生之后 3～5分鐘“ShakeMap”就會(huì)自動(dòng)的生成一系列震動(dòng)圖，包括峰值地面速度 （Peak Ground Velocity,PGV）等值線圖、峰值地面加速度 （Peak Ground Acceleration,PGA）等值線圖、儀器烈度分布圖等。經(jīng)過美國地質(zhì)調(diào)查局 （USGS）的研究與發(fā)展，目前美國西部已廣泛應(yīng)用震動(dòng)圖作為地震災(zāi)害評估的重要數(shù)據(jù)工具。在地震頻發(fā)的國家和地區(qū)，如日本、意大利、中國臺(tái)灣等地，也建立起類似的系統(tǒng)。我國自2008年汶川大地震以后也加強(qiáng)了對這方面的研究工作，隨著國家 “十一五”計(jì)劃的展開，科學(xué)臺(tái)陣的建立，越來越多的強(qiáng)震臺(tái)網(wǎng)和越來越密的臺(tái)陣布設(shè)，為震動(dòng)圖系統(tǒng)的運(yùn)行提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)[6]。陳鯤等[7～8]對考慮場地效應(yīng)的Shakemap系統(tǒng)進(jìn)行了研究，并在2010年4月14日青海玉樹地震，用考慮場地效應(yīng)的震動(dòng)圖快速生成方法，在震后約2小時(shí)后得到玉樹地震震動(dòng)圖，提供給有關(guān)部門使用，為震后應(yīng)急決策提供了有用的幫助。廣東數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)近年得到長足發(fā)展，最近又準(zhǔn)備引進(jìn)“ShakeMap”以實(shí)現(xiàn)震后儀器烈度快速預(yù)報(bào)。本文參考美國震動(dòng)圖生成的基本原理，利用SAC[10]和GMT[11]軟件在東南沿海地震活動(dòng)性較強(qiáng)的陽江地區(qū)進(jìn)行震動(dòng)圖生成的初步研究，為今后震情速報(bào)做好準(zhǔn)備。

1 陽江地震地質(zhì)背景

陽江地區(qū)構(gòu)造位置處于南海北部陸緣濱海斷隆帶與珠江口外坳陷帶的交接地段的中段，外海分布有濱海斷裂帶，是東南沿海地震帶地震最為活躍的地區(qū)之一 （圖1），該區(qū)在1969年7月26日6時(shí)49分發(fā)生了一次6.4級(jí)大地震，震中烈度達(dá)Ⅹ度。隨后三十余年陽江地區(qū)小震、微震不斷，有感地震時(shí)有發(fā)生[12]。根據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)提供的數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)了陽江沿海地區(qū)地理坐標(biāo) （21.5°～22.6°N， 111.2°～112.3°E） 范圍內(nèi)， 1970-01-01～2011-05-01 的地震記錄， 3 級(jí)以上的地震共發(fā)生了49次，其中5級(jí)以上造成一定破壞性的地震有3次。

廣東數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)由廣東省人民政府和中國地震局共同投資建設(shè)，是我國第一個(gè)采用國產(chǎn)數(shù)字地震觀測專用設(shè)備建成的24位數(shù)字遙測地震臺(tái)網(wǎng)，達(dá)到了國際同類地震臺(tái)網(wǎng)的先進(jìn)水平[13]。 “十五”廣東數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)有44測震臺(tái)站，包括5個(gè)國家數(shù)字臺(tái)、39個(gè)區(qū)域數(shù)字臺(tái)及1個(gè)測震臺(tái)網(wǎng)中心，共享本省地方臺(tái)網(wǎng)及鄰省臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站46個(gè) （地方臺(tái)網(wǎng)6個(gè)、海南5個(gè)、廣西12個(gè)、湖南4個(gè)、福建11個(gè)和江西8個(gè)）。該臺(tái)網(wǎng)能夠監(jiān)視珠江三角洲地區(qū)發(fā)生的ML≥2.5級(jí)，全省范圍內(nèi)發(fā)生的ML≥3.0級(jí)的地震，以及廣東省周邊地區(qū)發(fā)生的有感地震，臺(tái)網(wǎng)可以精確測定珠江三角洲、粵東、粵西等重點(diǎn)地震監(jiān)視區(qū)的最低下限震級(jí)達(dá)到1.5級(jí)[14～16]的地震。近年來，陽江沿海地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，海岸線長，沿海漁業(yè)發(fā)達(dá)，而且在沿海一帶建立了核電站、火力發(fā)電站、石油化工廠等生命線工程。因此，對陽江沿海地區(qū)地震動(dòng)進(jìn)行研究，有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于廣東省數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)資料以期能夠?qū)崿F(xiàn)陽江地區(qū)的地震烈度速報(bào)，進(jìn)一步分析陽江地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景，為防震減災(zāi)及深部構(gòu)造研究提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)與理論借鑒。

2010年7月9日5 時(shí)28分在廣東省陽江地區(qū)發(fā)生了MS3.7級(jí)地震，陽東縣東平鎮(zhèn)等地震感較強(qiáng)，臺(tái)山市北徒鎮(zhèn)沙咀、那琴、新洲等靠近海邊、與陽東縣交界地方的群眾有輕微感覺，部分人感到床輕微搖動(dòng)[17]。據(jù)中國地震數(shù)據(jù)共享中心[18]資料，該地震的基本參數(shù)如下：發(fā)震時(shí)間 （國際時(shí)）：2010年7月8日 21：28：04.5；震中位置：21.73°N，112.29°E；震源深度：7 km；震級(jí)：MS3.7。本文共收集到華南地震臺(tái)網(wǎng)99個(gè)臺(tái)站記錄到此次地震的波形數(shù)據(jù)，其中包括廣東省數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)及廣東省地方臺(tái)網(wǎng)共50個(gè)臺(tái)站，海南臺(tái)網(wǎng)5個(gè)臺(tái)站，廣西臺(tái)網(wǎng)9個(gè)臺(tái)站，湖南臺(tái)網(wǎng)4個(gè)臺(tái)站，江西臺(tái)網(wǎng)8個(gè)臺(tái)站，福建臺(tái)網(wǎng)10個(gè)臺(tái)站，香港5個(gè)臺(tái)站，以及臺(tái)灣8個(gè)臺(tái)站，共297條測震速度記錄 (圖1)

圖1 華南地區(qū)本文收集到數(shù)據(jù)的地震臺(tái)站分布圖Fig.1 The locations of seismic stations in South China

2 數(shù)據(jù)處理

各地震臺(tái)站記錄數(shù)據(jù)格式為SEED格式，首先將收集到的SEED格式事件數(shù)據(jù)包解壓還原，利用軟件rdseedv5.0將地震臺(tái)站記錄到的標(biāo)準(zhǔn)SEED格式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為SAC格式，在SAC環(huán)境下對速度時(shí)程進(jìn)行去平均和0.3 Hz的高通濾波數(shù)據(jù)處理。然后，采用由中國地震臺(tái)網(wǎng)中心提供的正式地震目錄，確定此次地震三要素，在SAC中修改頭文件，再確定地震震相到時(shí)，這樣做的目的是為了更準(zhǔn)確地確定地震記錄的峰值。在求取地震速度時(shí)程記錄峰值的過程中，采用的具體方法是根據(jù)每個(gè)臺(tái)站各分量的增益把數(shù)字記錄單位 （counts）換算成實(shí)際物理單位 (μm/s)，即：

由于水平分量地面震動(dòng)是引起建筑物破壞的主要因素，因而我們采用金星[19]的方法，用兩水平分量 （東西分量和南北分量）進(jìn)行矢量合成：得到的水平向峰值速度作為最終的峰值地面速度 （PGV），用于繪制等值線圖和進(jìn)一步的計(jì)算。

地震臺(tái)站的地面加速度時(shí)程記錄則通過SAC軟件從速度時(shí)程記錄中轉(zhuǎn)換獲得，具體的方法是在時(shí)間域里將速度時(shí)程求微分即獲得加速度時(shí)程。在得到加速度時(shí)程記錄以后，采用跟速度時(shí)程記錄同樣的處理方法來獲得峰值地面加速度 （PGA）。經(jīng)過處理后最終得到了97個(gè)臺(tái)站的可靠記錄，這些臺(tái)站的數(shù)據(jù)質(zhì)量好，震相清晰，能夠確定主要震相的到時(shí)，峰值明顯，其中有2個(gè)臺(tái)站因背景噪音太強(qiáng)而無法識(shí)別震相，沒有得到峰值記錄。表1列出了峰值地面速度 （PGV）和峰值地面加速度 （PGA）的處理結(jié)果，以及各個(gè)臺(tái)站的臺(tái)基情況和使用的地震計(jì)、采集器的型號(hào)[6]。臺(tái)灣和香港的地震臺(tái)站的臺(tái)基及地震計(jì)型號(hào)資料暫缺。

表1 PGV、PGA參數(shù)計(jì)算及臺(tái)站情況Table 1 Calculation of PGV and PGA and the stations situation

臺(tái)站代碼 經(jīng)度/°緯度/° P G A/m·s-1 P G A/m·s-2 名稱 臺(tái)基 地震計(jì) 采集器G D.S C D 1 1 2.7 2 1.7 7.5 8 1 1 2 9 e-0 5 4.6 7 6 2 0 7 e-0 3 上川島 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 E D A S-2 4 I P G D.S H D 1 1 1.0 2 1.4 2.3 0 8 7 2 9 e-0 4 5.3 6 4 6 2 3 e-0 3 水東 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-1 2 0 T D E-3 2 4 C I G D.S H G 1 1 3.5 2 4.8 7.6 8 6 5 9 8 e-0 6 9.6 1 4 9 9 2 e-0 5 韶關(guān) 石英砂巖 C T S-1 E D A S-2 4 L 6 G D.S H T 1 1 6.6 2 3.4 5.9 3 2 3 2 7 e-0 6 8.6 6 6 1 3 6 e-0 5 汕頭 花崗巖 C T S-1 E D A S-2 4 L 6 G D.S H W 1 1 5.3 2 2.7 1.2 1 3 2 5 8 e-0 5 2.6 9 8 1 0 3 e-0 4 汕尾 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-1 2 0 T D E-3 2 4 C I G D.S L G 1 1 3.3 2 3.0 1.4 4 3 2 5 0 e-0 5 3.7 4 5 6 3 1 e-0 4 石榴崗 砂巖 C M G-3 T B-1 2 0 C M G-D M 2 4 G D.S Z N 1 1 4.1 2 2.5 1.9 4 6 6 0 7 e-0 5 6.3 7 1 2 8 8 e-0 4 深圳 砂頁巖 C T S-1 E D A S-2 4 I P G D.T I S 1 1 2.8 2 2.2 1.3 7 4 0 3 9 e-0 4 5.5 6 5 2 1 1 e-0 3 臺(tái)山 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.T I X 1 1 6.5 2 3.1 1.4 1 7 0 9 8 e-0 5 1.4 8 0 4 2 2 e-0 4 田心 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.X F J 1 1 4.6 2 3.7 6.9 5 0 7 2 0 e-0 6 1.6 5 1 3 6 6 e-0 4 新豐江 花崗巖 B B V S-1 2 0 E D A S-2 4 I P G D.X I G 1 1 4.6 2 3.7 8.0 6 7 5 5 1 e-0 6 2.0 5 9 9 9 4 e-0 4 新港 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.X N H 1 1 3.0 2 2.5 4.2 8 3 2 5 1 e-0 5 2.7 5 5 9 1 8 e-0 3 新會(huì) 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-1 2 0 E D A S-2 4 I P G D.X N Y 1 1 0.9 2 2.3 5.8 7 3 9 7 2 e-0 5 1.9 7 5 2 8 9 e-0 3 信宜 花崗片麻 K S-2 0 0 0 M-1 2 0 S M A R T-2 4 R G D.Y G C 1 1 1.9 2 2.4 1.9 3 9 6 1 9 e-0 4 7.7 0 7 9 2 9 e-0 3 陽春 石灰?guī)r K S-2 0 0 0 M-1 2 0 T D E-3 2 4 C I G D.Y G D 1 1 2.2 2 1.7 3.6 4 6 4 4 2 e-0 3 1.2 4 3 9 4 0 e-0 1 陽東 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Y G J 1 1 1.9 2 1.8 2.0 6 6 1 4 7 e-0 4 1.2 5 1 6 0 8 e-0 2 陽江 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Y G X 1 1 1.6 2 1.7 1.6 6 9 4 9 0 e-0 4 6.3 5 4 8 1 2 e-0 3 陽西 沙巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Z H H 1 1 3.5 2 2.2 5.0 9 0 7 1 2 e-0 5 1.4 0 3 7 9 7 e-0 3 珠海 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Z H J 1 1 0.3 2 1.3 3.2 6 7 1 5 6 e-0 5 9.0 6 5 1 4 3 e-0 4 湛江 花崗片麻 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Z H Q 1 1 2.5 2 3.1 5.2 6 6 8 0 0 e-0 5 2.2 0 2 8 7 8 e-0 3 肇慶 石英砂巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.Z H S 1 1 3.3 2 2.4 7.5 2 7 3 3 7 e-0 5 2.5 7 2 1 8 9 e-0 3 中山 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 E D A S-2 4 I P G D.Z I J 1 1 5.1 2 3.7 9.6 0 0 3 3 3 e-0 6 1.4 9 0 0 2 6 e-0 4 紫金 花崗巖 K S-2 0 0 0 M-6 0 T D E-3 2 4 C I G D.L E C 1 1 3.3 2 5.0 9.2 3 8 2 9 1 e-0 6 1.5 9 5 5 5 3 e-0 4 樂昌 石英砂巖 F B S-3 A E D A S-C 2 4 G D.M E L 1 1 4.0 2 2.5 4.6 6 9 3 4 3 e-0 6 1.7 0 3 7 7 1 e-0 4 梅林 花崗巖 D S-4 A T D E-3 2 4 C I G D.N A X 1 1 4.1 2 5.1 2.0 2 5 2 8 1 e-0 5 4.4 0 4 3 5 3 e-0 4 南雄 石英砂巖 F B S-3 A E D A S-C 2 4 G D.P I D 1 1 4.2 2 2.7 9.8 3 9 9 1 5 e-0 6 2.7 6 7 8 9 9 e-0 4 坪地 花崗巖 D S-4 A T D E-3 2 4 C I G D.Q U J 1 1 3.5 2 4.6 6.8 1 2 2 7 6 e-0 6 1.5 7 8 3 3 0 e-0 4 曲江 石灰?guī)r F S S-3 B E D A S-2 4 C G D.S H K 1 1 3.9 2 2.4 6.6 4 9 5 4 5 e-0 6 2.3 1 8 7 2 0 e-0 4 蛇口 花崗巖 D S-4 A T D E-3 2 4 C I G D.S H Y 1 1 3.9 2 2.7 6.2 2 2 3 5 4 e-0 6 2.5 2 8 0 9 3 e-0 4 石巖 花崗巖 D S-4 A T D E-3 2 4 C I G X.B H S 1 0 9.2 2 1.6 2.7 7 2 0 5 6 e-0 5 9.1 0 3 9 6 8 e-0 4 北海 砂巖 C M G-3 E S P C-6 0 C M G-D M 2 4 G X.C Z S 1 0 7.3 2 2.3 3.0 4 7 6 1 1 e-0 6 5.4 9 5 6 6 3 e-0 5 崇左 灰?guī)r C M G-3 E S P C-6 0 E D A S-2 4 I P G X.H C S 1 0 8.0 2 4.6 2.8 2 5 0 1 9 e-0 6 9.0 1 0 4 0 3 e-0 5 河池 灰?guī)r C T S-1 E D A S-2 4 I P G X.H Z S 1 1 1.5 2 4.4 1.0 7 1 1 3 2 e-0 5 2.3 2 9 3 0 4 e-0 4 賀州 灰?guī)r C M G-3 E S P C-6 0 E D A S-2 4 I P G X.L N S 1 0 9.2 2 2.4 6.4 4 9 4 7 3 e-0 6 1.6 2 0 4 3 7 e-0 4 靈山 灰?guī)r J C Z-1 E D A S-2 4 I P G X.N N S 1 0 8.1 2 2.8 9.8 3 1 9 6 0 e-0 6 2.6 7 7 6 5 2 e-0 4 南寧 灰?guī)r C M G-3 E S P C-6 0 E D A S-2 4 I P G X.P N X 1 1 0.4 2 3.6 1.6 1 7 6 0 9 e-0 5 5.3 9 5 9 2 9 e-0 4 平南 灰?guī)r C M G-3 E S P C-6 0 E D A S-2 4 I P G X.W Z S G X.Y L S H I.D O F H I.S A Y H I.W A N 1 1 1.2 1 1 0.1 1 0 8.7 1 0 9.4 1 1 0.4 2 3.4 2 2.6 1 9.0 1 8.2 1 8.8 1.7 4 2 5 0 1 e-0 5 1.7 0 3 0 0 1 e-0 5 1.1 0 2 4 1 8 e-0 6 9.0 3 5 0 0 2 e-0 7 1.4 9 5 7 0 5 e-0 6 4.7 9 1 4 9 0 e-0 4 3.7 1 4 8 8 4 e-0 4 8.9 5 9 3 2 4 e-0 5 3.3 2 2 8 8 1 e-0 5 4.0 2 8 7 6 0 e-0 5梧州玉林東方三亞萬寧花崗巖灰?guī)r花崗巖灰質(zhì)巖花崗巖C M G-3 E S P C-6 0 C M G-3 E S P C-6 0 C M G-3 E S P C-6 0 B B V S-6 0 B B V S-6 0 E D A S-2 4 I P E D A S-2 4 I P T D E-3 2 4 C I E D A S-2 4 I P E D A S-2 4 I P

臺(tái)站代碼 經(jīng)度/°緯度/° PGA/m·s-1 PGA/m·s-2 名稱 臺(tái)基 地震計(jì) 采集器HI.WET 110.8 19.9 6.981489e-06 1.767329e-04 翁田 花崗巖 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.CHZ 113.0 25.8 1.764988e-06 2.584978e-05 郴州 石灰?guī)r CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.HEY 112.5 26.9 1.866558e-06 3.317339e-05 衡陽 板巖 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.LOD 112.0 27.7 8.444536e-07 5.458432e-05 婁底 石灰?guī)r CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.YOZ 111.6 26.2 1.937374e-06 7.143580e-05 永州 砂巖 CMG-3ESPC-60TDE-324CI JX.ANY 115.3 25.1 3.385506e-06 7.553580e-05 安遠(yuǎn) 砂巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.DAY114.325.3 3.493270e-06 5.414128e-05 大余 沙巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.GAZ 114.9 25.7 2.213236e-06 1.316269e-04 贛州 石英巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.HUC 115.7 25.6 1.044120e-06 1.634532e-05 會(huì)昌 花崗巖 JCZ-1 EDAS-24IP JX.LON 114.8 24.7 3.802902e-06 8.728573e-05 龍南 沙巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.WAA114.826.3 1.968370e-06 2.983818e-05 萬安 硅質(zhì)巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.XUW 115.6 24.9 3.182441e-06 6.615856e-05 尋烏 石英巖 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.YIC114.3 27.8 2.100431e-06 2.256190e-05 宜春 灰?guī)r BBVS-60 EDAS-24IP TW.KMNB 118.3 24.4 5.546841e-06 7.126657e-05 金門TW.NACB 121.5 24.1 7.095389e-07 1.419661e-05 花蓮TW.SSLB 120.9 23.7 4.865846e-07 1.064519e-05 南投TW.TPUB 120.6 23.3 4.765268e-07 4.296731e-06 嘉義TW.TWGB 121.0 22.8 2.757251e-06 6.397591e-05 臺(tái)東TW.YHNB 121.3 24.6 5.403537e-07 5.710682e-06 桃園TW.YULB 121.2 23.3 3.787658e-07 1.052610e-05 花蓮HK.CC 114.0 22.2 1.134625e-04 8.437634e-03 香港長洲HK.CD 114.2 22.2 5.759312e-06 2.845618e-04 香港鶴咀HK.CS 114.1 22.3 6.173238e-05 1.632749e-03 香港天文臺(tái)HK.SL 114.0 22.3 1.266772e-05 4.382379e-04 香港小欖HK.HKPS 114.1 22.2 1.812028e-05 4.097967e-04 香港

下面我們選取了兩個(gè)代表性的地震臺(tái)站進(jìn)行重點(diǎn)分析，分別是廣東電白地震臺(tái)站（DNB）和江西大余地震臺(tái)站 （DAY），將兩個(gè)臺(tái)站的速度記錄、兩水平分量矢量合成結(jié)果列于圖2和圖3?？梢钥闯鰞蓚€(gè)臺(tái)站都清晰地記錄到了地震動(dòng)信息，a、b、c分別為三分量地震速度記錄，d為兩水平分量的矢量合成記錄。在圖中原點(diǎn)O為確定的地震發(fā)震時(shí)刻，利用IASPEI全球模型計(jì)算P波和S波震相的到時(shí)[20]，從而估計(jì)和確認(rèn)峰值出現(xiàn)的位置。將這些處理過程編寫成SAC批命令程序，對所有臺(tái)站的三分量記錄進(jìn)行處理，記錄下各分量的最大值，然后將東西、南北兩個(gè)分量進(jìn)行矢量合成，得到兩水平分量矢量合成圖。電白地震臺(tái)站 （DNB）震中距約為115 km，峰值地面速度為151.0 140 μm/s；江西大余地震臺(tái)站 （DAY）離震中較遠(yuǎn)，但也清晰地記錄到了這次地震，震中距約為450 km，峰值地面速度為 3.49 327 μm/s。

3 計(jì)算結(jié)果

3.1 初步分析

比較分析處理結(jié)果發(fā)現(xiàn)，距離震中越遠(yuǎn)速度峰值越小，如震中距逐漸增大的六個(gè)臺(tái)站，陽東 （YGD）、臺(tái)山 （TIS）、擔(dān)桿島 （DGD）、 汕尾 （SHW）、 汕頭 （SHT）、金門 （KMNB），其峰值速度分別為 3.646 442×10-3m/s、 1.374 039 ×10-4m/s、 2.777 547×10-5m/s、 1.213 258×10-5m/s、5.932 327×10-6m/s、5.546 841×10-6m/s，說明震中距是地震動(dòng)衰減的主要因素。震中距相近的臺(tái)站，峰值速度一般在同一數(shù)量級(jí)，如湛江（ZHJ）、玉林（YLS）、梧州（WZS）、花都 （HUD）、擔(dān)桿島 （DGD）臺(tái)站的震中距相近，峰值速度分別為3.267 156×10-5m/s、1.703 001×10-5m/s、 1.742 501×10-5m/s、 2.485 641×10-5m/s、 2.777 547×10-5m/s。 該分析結(jié)果一方面可以說明經(jīng)過 “九五”、 “十五”、 “十一五”，國家地震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)取得了很好的效果，對弱震也能進(jìn)行很好的監(jiān)測，地震記錄的質(zhì)量也有了非常顯著的提高；另一方面也可以從小震數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)地震動(dòng)衰減的規(guī)律，為有可能出現(xiàn)的大震災(zāi)情速報(bào)做準(zhǔn)備。

圖2 廣東電白地震臺(tái)站（DNB）的速度地震圖實(shí)例Fig.2 Examples of velocity seismograms at the Dianbai station(DNB)，Guangdong

圖3 江西大余地震臺(tái)站（DAY）的速度地震圖實(shí)例Fig.3 Examples of velocity seismograms of the Dayu station(DAY),Jiangxi

3.2 繪制PGV、PGA等值線圖

雖然地震臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)取得了顯著成效，但對于要獲得高精度的震動(dòng)圖來說，還是不夠的。我們首先在臺(tái)站間距大于100 km的地方增加虛擬臺(tái)站，用已有的實(shí)際臺(tái)站數(shù)據(jù)擬合衰減公式。然后，根據(jù)震中距來計(jì)算虛擬臺(tái)站的地震動(dòng)值。最后，對臺(tái)站記錄數(shù)據(jù)和虛擬臺(tái)站數(shù)據(jù)進(jìn)行插值和網(wǎng)格化，即根據(jù)已知離散點(diǎn)上的值通過插值方法來估計(jì)網(wǎng)格點(diǎn)上的值。在具體插值過程中，本文采用張性樣條網(wǎng)格化法[21]，在GMT中通過程序surface來實(shí)現(xiàn)。這是一種全局的網(wǎng)格化方法，采用經(jīng)過改良的標(biāo)準(zhǔn)最小曲率算法，其物理意義是使一個(gè)連續(xù)彈性薄板通過所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)位置上的表面值即為網(wǎng)格數(shù)據(jù)。它評價(jià)所有節(jié)點(diǎn)的解，不受數(shù)據(jù)大小的限制，能很好地控制插值過程，得到了比較好的插值結(jié)果。將獲得的峰值地面速度 （PGV）、峰值地面加速度 （PGA）值在研究區(qū)域內(nèi)以10°×10°網(wǎng)格化后進(jìn)行插值。將峰值地面速度 (PGV)等值線疊加在地形圖層之上，這樣可以比較直觀地觀察等值線的分布特征。由圖4可見，最高峰值速度在震中附近，陽東地震臺(tái) （YGD）記錄了最大的峰值速度為3.6 mm/s。從整體峰值地面速度 (PGV)等值線分布情況來看，等值線在震中及其附近成長半橢圓形分布，長半軸方向由NNE向NNW偏轉(zhuǎn)。采用同樣的方法繪制了PGA等值線圖 （圖5），可見峰值地面加速度的分布形狀與峰值地面速度的形狀大致相似，但等值線長軸方向略為偏東，呈NNE向，中心部位陽東臺(tái) （YGD）的峰值最大為12.43 gal。這些圖形描繪了地震所引起的峰值地面運(yùn)動(dòng)分布情況及可能造成破壞的分布情況。利用這些圖形，專業(yè)技術(shù)人員可以比較準(zhǔn)確地估計(jì)震動(dòng)的強(qiáng)烈程度。這樣，在發(fā)生大地震時(shí)，快速生成的震動(dòng)圖就可以用于指導(dǎo)應(yīng)急救援。

圖4 PGV等值線圖（單位：μm/s）Fig.4 Contour map of the Peak Ground Velocity.(unit:μm/s)

圖5 PGA等值線圖（單位：cm/s2）Fig.5 Contour Map of the Peak Ground Acceleration.(unit:cm/s2)

3.3 地震儀器烈度

地震儀器烈度是指由地震觀測儀器記錄計(jì)算得到的地震影響程度，與傳統(tǒng)的地震烈度有著明顯的不同。傳統(tǒng)的地震烈度概念帶有地震動(dòng)強(qiáng)度和地震后果雙重含義，用震害后果來評定，評定方法是多指標(biāo)的，具有模糊性、平均性、主觀性，而且實(shí)效性差。隨著地震工程學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)代化測量儀器的大量出現(xiàn)，地震烈度標(biāo)準(zhǔn)定量化成為發(fā)展趨勢[22、23]。Wald等人[18]最早研究了峰值地面運(yùn)動(dòng)與儀器烈度的關(guān)系，他們統(tǒng)計(jì)了美國加州地區(qū)8個(gè)破壞性地震的GPA、GPV與修正默卡尼烈度 （MMI）的關(guān)系，獲得了它們之間的回歸經(jīng)驗(yàn)公式，發(fā)現(xiàn)低烈度 （小于Ⅵ度）對加速度比較敏感；而較高烈度 （Ⅵ度以上）則與地震動(dòng)的速度相關(guān)性較好。近年來，張紅才[2]和金星[1、18]等人比較了美國、中國臺(tái)灣和中國大陸的地震烈度表情況，定義了地震儀器烈度，通過計(jì)算給定了地震儀器烈度的參考水平向地震動(dòng)參數(shù) （包括峰值地面加速度和峰值地面速度）在各個(gè)烈度的范圍值，并應(yīng)用到福建地區(qū)震后的快速烈度估計(jì)中。由于這次陽江地震震級(jí)較小，破壞強(qiáng)度不大，因此采用金星等[18]推薦使用的震動(dòng)烈度表 （表2），用峰值加速度值來確定此次地震的儀器烈度，表中增加0.5級(jí)一檔，以顯示較低能量時(shí)的烈度分布情況，為將來潛在大地震的烈度分布預(yù)測提供依據(jù)。最終生成的地震烈度分布圖，如圖6所示。

根據(jù)繪制的儀器烈度分布圖初步確定了地震影響范圍，本次地震震中位于東平鎮(zhèn)、沙咀之間，極震區(qū)烈度為Ⅳ度，陽東地震臺(tái) （YGD）位于極震區(qū)內(nèi)，極震區(qū)向北包括新洲和三山鎮(zhèn)的一部分。地震烈度Ⅲ度區(qū)包括三丫港和鎮(zhèn)海港，向北至那龍鎮(zhèn)，西至海陵島，東至下川島。陽江市地震局在地震發(fā)生后迅速組織開展了地震宏觀調(diào)查工作，調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)：震中區(qū)烈度為Ⅳ度，位于陽東縣東平鎮(zhèn)與臺(tái)山市北陡鎮(zhèn)交界處；Ⅲ度區(qū)為以陽東與臺(tái)山交界處為中心，東西向約25 km，南北向約30 km，包括陽東的東平鎮(zhèn)、新洲鎮(zhèn)、大溝鎮(zhèn)全部或部分地區(qū)；Ⅱ度區(qū)為東西向長軸約60 km，南北向短軸約60 km，包括陽東的東城鎮(zhèn)、雅韶鎮(zhèn)、北慣鎮(zhèn)、合山鎮(zhèn)、那龍鎮(zhèn)全部或部分地區(qū)，以及陽江市區(qū)部分地區(qū)。對比發(fā)現(xiàn)，地震儀器烈度分布圖和宏觀烈度調(diào)查在烈度等級(jí)的劃分以及烈度區(qū)范圍基本相符①陽江市地震局，陽東縣與臺(tái)山市交界3.7級(jí)強(qiáng)有感地震調(diào)查報(bào)告.2010.。等烈度區(qū)在陸上呈長軸近南北向的半橢圓形分布，在接近海邊陽西 （YGX）、電白 （DNB）、水東（SHD）一帶，等烈度線轉(zhuǎn)向北東方向，因此推測等烈度區(qū)在海域有可能呈X形分布，其形

狀與1918年南澳7.5級(jí)大地震的極震區(qū)形狀相似[24]。陽江地區(qū)發(fā)育有北西向的洋邊海斷裂、北東東向的平岡斷裂和北東向的高明-陽東斷裂 （圖6），它們晚更新世以來都有強(qiáng)烈活動(dòng)，是本區(qū)主要的發(fā)震構(gòu)造[25～27]，本文研究得到的烈度等值區(qū)形狀可能與這些斷裂的活動(dòng)有關(guān)，也可能與海域的濱海斷裂帶有關(guān)。儀器烈度雖然不是直接物理參數(shù)，但它能夠更為直觀地為我們提供量化的地震對建筑物和人員的影響。隨著數(shù)字臺(tái)網(wǎng)建設(shè)的增加，臺(tái)網(wǎng)密度進(jìn)一步加大，監(jiān)測臺(tái)網(wǎng)將會(huì)更加真實(shí)地反映地震地面運(yùn)動(dòng)的過程，快速評估災(zāi)情的精度也會(huì)隨之提高。

圖6 地震儀器烈度圖Fig.6 Map of instrumental intensity

表2 本文使用的地震儀器烈度劃分[19]

Table 2 The division of seismic instrumental indensity used in this paper(From Jinxing et al.)

儀器烈度 水平向峰值加速度 傳統(tǒng)烈度0.5 ≤0.4 g a l I 1 0.4～0.8 g a l 2 0.8～2.5 g a l I I 3 2.5～8 g a l I I I 4 8～2 2 g a l I V 5 2 2～4 1 g a l V

4 討論與結(jié)論

我們采用的烈度劃分與ShakeMap中采用的烈度劃分[4]略有不同，同一烈度等級(jí)ShakeMap中對應(yīng)的峰值加速度約大一倍，即相同地面震動(dòng)數(shù)據(jù)ShakeMap預(yù)測的烈度值會(huì)低一級(jí)。Moratto等人[28、29]在意大利東北部的地震烈度研究中也發(fā)現(xiàn)有相似的偏差，說明我們選擇的烈度劃分表是比較合理的。

本文研究的陽江地震位于粵西沿海，所有地震臺(tái)站都分布在陸上一側(cè)，這種分布不但會(huì)影響震中位置的精度，同時(shí)得不到海域的烈度分布情況，我們推測的X形等烈度分布具有較大的主觀成份。如果能在海域布設(shè)少量的海底地震儀 （OBS）站位，就可以大大提高沿海地區(qū)地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

即使是陸上地震臺(tái)站的分布也是比較稀疏，因而只能采用10′×10′的計(jì)算網(wǎng)格，這與美國南加州、意大利東北部及我國福建省的臺(tái)站密度相比還是有一定差距。我們使用的地震臺(tái)站屬于華南子網(wǎng)臺(tái)站，臺(tái)基大部分為基巖場地，計(jì)算出來的震動(dòng)圖反映的是基巖區(qū)的地面震動(dòng)情況，在松散沉積巖區(qū)地面震動(dòng)會(huì)有放大效應(yīng)，但由于我們重點(diǎn)研究的陽江地區(qū)第四紀(jì)沉積分布較少，因而沒有專門進(jìn)行場地校正。

目前，許多國家和地區(qū)都已經(jīng)建立了地震動(dòng)強(qiáng)度速報(bào)系統(tǒng)，可以在地震發(fā)生后幾分鐘之內(nèi)，快速估計(jì)地震動(dòng)分布。本文借鑒美國震動(dòng)圖ShakeMap快速生成的基本原理，利用SAC和GMT軟件在粵西陽江沿海地震頻發(fā)地區(qū)生成了震動(dòng)圖，獲得了震中區(qū)附近的儀器烈度分布圖。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密且地震頻發(fā)的重點(diǎn)地區(qū)建立震動(dòng)圖速報(bào)系統(tǒng)顯得尤為重要，震動(dòng)圖系統(tǒng)能快速及時(shí)地給地震應(yīng)急部門提供破壞性地震的地面震動(dòng)數(shù)據(jù)、烈度等信息，有助于相關(guān)部門作出快速應(yīng)急響應(yīng)，也能與公共媒體合作，給公眾提供快速、有效的信息。可以有效地減少公眾的恐慌心理，有利于地震事件發(fā)生后的應(yīng)急處理。本文在震動(dòng)圖的生成和研究工作中得到以下認(rèn)識(shí)：

（1）陽東地區(qū)具有最大的PGV和PGA值，儀器烈度達(dá)到4度，等烈度區(qū)在陸區(qū)呈近南北向的半橢圓形分布，推測海域的等烈度區(qū)分布呈X形狀，可能與兩條交叉的發(fā)震斷裂帶有關(guān)。

（2）所選取的地震事件震級(jí)較小，但低震級(jí)事件更具有普遍性，對低震級(jí)事件的處理，對校準(zhǔn)和驗(yàn)證系統(tǒng)非常有利，同時(shí)，也能給大地震研究提供參考。

（3）由于地震臺(tái)站密度和網(wǎng)格密度都較小，插值計(jì)算的誤差較大。建議加強(qiáng)陸上臺(tái)站建設(shè)，同時(shí)在海域布設(shè)一些地震臺(tái)站。

（4）利用現(xiàn)代發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)跟地震系統(tǒng)結(jié)合，當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生以后，可以迅速給出地震儀器烈度分布，為政府迅速組織救災(zāi)防災(zāi)工作提供可靠信息。

致謝：陽江市地震局提供了地震烈度現(xiàn)場調(diào)查報(bào)告，廣東省地震局謝劍波高工、沈玉松博士在方法上給予了指導(dǎo)，趙明輝博士和朱俊江博士在成文過程中提供了幫助。感謝審稿專家提出的良好建議。

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Generation and Study of Shaking Maps in the Coastal Western Guangdong

XIONG Hou1，3，YE Chunming2， HUANG Wenhui2，QIU Xuelin1， WEI Xiaodong1，3

(1.Key Laboratory of Marginal Sea Geology， South China Sea Institute of Oceanology， Chinese Academy of Sciences， Guangzhou 510301， China；2.Earthquake Administration of Guangdong Province， Guangzhou 510070， China；3.Graduate University of Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China)

Shaking maps are effective tools to describe ground motion and potential damage resulted from an earthquake,which include maps of Peak Ground Velocity (PGV),Peak Ground Acceleration (PGA) and instrumental intensity.Based on the MS3.7 earthquake occurred in Yangjiang area and recorded by the digital seismic network of South China on July 9,2010,we used SAC and GMT to generate equivalent maps of PGV and PGA via ground motion parameters extracted from the recorded seismic waveform data.Then,this paper constructed the map of instrumental intensity from empirical table relations.The results show that Yangdong area has the biggest PGV and PGA,with an instrumental intensity degree of 4.The shape of the intensity contours on land looked like a half oval in near north-south direction.The calculation methods and research results of this paper have an important effect and a significant meaning on the shaking map generation and earthquake intensity rapid report in the western coast of Guangdong province.They also provide basic data for seismic fortification and seismic risk analysis in this area.

West Guangdong;Yangjiang;Shaking maps;Peak Ground Velocity (PGV);Peak Ground Acceleration (PGA);Instrumental intensity

P315.01

A

1001-8662（2011）04-0085-13

2011-06-06

NSFC-廣東聯(lián)合基金 （U0933006）與國家基金面上項(xiàng)目 （41176054）

熊 厚，男，1984年生，在讀碩士研究生，主要從事地震地質(zhì)研究.E-mail:xhyndx@163.com.