隨機(jī)有限斷層法模擬烏魯木齊縣-昌吉市MS5.6地震的地震動

孫吉澤俞言祥中國地震局地球物理研究所，北京 1000812）新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

隨機(jī)有限斷層法模擬烏魯木齊縣-昌吉市MS5.6地震的地震動

孫吉澤1，2）俞言祥1）
1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081
2）新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

由于大震復(fù)發(fā)周期較長，很多區(qū)域較難遇到，所以越來越多的工程項(xiàng)目開始關(guān)心近場中強(qiáng)震的破壞。中強(qiáng)地震的地震動模擬主要受到斷層破裂面上距場地近的、局部的有限部分影響，高頻成分豐富，持時一般較短；考慮到地震破裂的不均勻性和傳播過程的隨機(jī)性，在模擬近場中強(qiáng)震時，往往采用隨機(jī)法進(jìn)行模擬，隨機(jī)有限斷層方法是目前發(fā)展比較成熟的方法之一。

有限斷層模型中，一般將震源取為長方形破裂面，將斷層面沿走向和下傾方向劃分為若干子源，每個子源賦予相應(yīng)的錯動量。破裂以一定的破裂速度從起點(diǎn)向外傳播，破裂到達(dá)某一子源中心時，該子源被觸發(fā)，破裂過程由破裂起始點(diǎn)位置和破裂傳播速度控制；當(dāng)記錄場點(diǎn)向震源體靠近時，該點(diǎn)只受到整個錯動面距其較近處的局部有限斷層的影響，將各子源的地震動以一定的延時在時間域進(jìn)行疊加，就獲得了場點(diǎn)上總的地震動。為了約束斷層的總輻射能和保證總地震矩守恒，有限斷層法引入了動態(tài)拐角頻率和脈沖百分比，認(rèn)為后破裂的子源比先破裂的子源具有更低的拐角頻率，子源拐角頻率隨破裂面增大而下降，在破裂發(fā)生的任一時刻，滑動只發(fā)生在部分?jǐn)鄬由稀?/p>

以2013年3月29日新疆烏魯木齊縣與昌吉市交界處發(fā)生MS5.6地震為例，建立隨機(jī)有限斷層震源模型，進(jìn)行地震動模擬。根據(jù)Havard CMT結(jié)果，本次地震震中位于43.52°N，86.96°E，震源深度38.5 km，斷裂類型為走滑斷裂，震中位于依連哈比爾尕斷裂附近，該斷裂全長約374 km，呈SW傾，傾角40°～70°之間，震源錯斷以傾滑逆斷為主。地震矩震級為MW5.4，斷層破裂面走向167°，傾角51°，破裂面上沿距離地表38.5 km。根據(jù)Wang Haiyun等人的統(tǒng)計結(jié)果確定斷層參數(shù)：

斷層面積S：lgS=MW－4.05=22.4 km2

長度L：lgL=0.5MW－1.9=6.3 km

寬度W：W=S/L=3.6 km

滑動量：lg =0.5MW－1.35=22.4 km

劃分子源尺寸為1 km×1 km，則斷層面被劃分為6×4源。根據(jù)劉建明等人研究成果確定傳播路徑參數(shù)：

品質(zhì)因子選為北天山場地反演結(jié)果：Q（f ）= 465.2f0.53

近地表放大函數(shù)選用北美基巖放大函數(shù)，幾何擴(kuò)散因子和路徑持時分別為：

利用上述參數(shù)模擬距震中50 km 永豐鄉(xiāng)的地震動，并與記錄到的實(shí)際地震動作對比（圖略）。

對于中強(qiáng)地震的近場強(qiáng)震動，主要關(guān)心高頻特征，從模擬結(jié)果來看，1 s期范圍內(nèi)模擬的平均PSV場地記錄結(jié)果擬合較好，說明通過已知的震源參數(shù)建立的有限斷層模型是比較可靠的。對缺乏近場地震記錄的地區(qū)，可以通過建立有限斷層模型進(jìn)行地震動模擬，將會對重大工程和地震危險性評估提供可靠的資料。