粤西沿海震动图的生成和研究

熊 厚 ， 叶春明， 黄文辉， 丘学林，卫小冬

（1.中国科学院边缘海地质重点实验室，南海海洋研究所，广东 广州 510301；2.广东省地震局，广东 广州510070；3.中国科学院研究生院，北京 100049）

粤西沿海震动图的生成和研究

熊 厚1，3， 叶春明2， 黄文辉2， 丘学林1，卫小冬1，3

（1.中国科学院边缘海地质重点实验室，南海海洋研究所，广东 广州 510301；2.广东省地震局，广东 广州510070；3.中国科学院研究生院，北京 100049）

震动图是描绘地震产生的地面运动和可能破坏情况的有效工具，主要包括峰值地面速度 （PGV）等值线图、峰值地面加速度 （PGA）等值线图和仪器烈度分布图等。基于华南数字地震台网记录到的2010年7月9日MS3.7级阳江地震的数据资料，利用SAC和GMT软件从记录到的地震波形数据提取地面运动参数，生成了PGV和PGA等值线图，并用经验分级关系得到了仪器烈度分布图。结果显示，阳东地震台站 (YGD)具有最大的PGV和PGA值，仪器烈度达到4度，等烈度区在陆区呈近南北向的半椭圆形分布。计算方法和研究结果对于在粤西沿海地区快速生成震动图和实现地震烈度速报具有重要作用和意义，同时为该地区抗震设防、地震危险性分析等研究提供基础资料。

粤西；阳江；震动图；峰值地面速度 （PGV）；峰值地面加速度度 （PGA）；仪器烈度

引言

一次破坏性地震发生后最先得到的信息是震级和震中距，然而地震损失不是这两个参数的简单函数，震中只是告诉我们在哪里发生了地震，并没有告诉我们哪里的震动最强烈[1]。而破坏性地震发生之后，政府部门最需要了解的是哪个地区的震动最强烈，破坏最严重，以便组织救援及准备应急物资。这些信息目前主要是通过经验估计以及震后现场烈度调查获得。现场烈度调查根据不同的情况可能需要几个小时到几天的时间，这就难以满足政府快速了解灾情的需求，于是由地震观测仪器记录计算得到的描述地震影响程度的震动图应运而生[2]。美国自1994年北岭地震之后，开始了对震动图的研究，美国地质调查局（USGS）下的国家地震信息中心Wald等人[3～5]研制开发了一套名为 “ShakeMap”的震动图自动生成系统，如今在南加州综合地震监测台网内一个破坏性地震发生之后 3～5分钟“ShakeMap”就会自动的生成一系列震动图，包括峰值地面速度 （Peak Ground Velocity,PGV）等值线图、峰值地面加速度 （Peak Ground Acceleration,PGA）等值线图、仪器烈度分布图等。经过美国地质调查局 （USGS）的研究与发展，目前美国西部已广泛应用震动图作为地震灾害评估的重要数据工具。在地震频发的国家和地区，如日本、意大利、中国台湾等地，也建立起类似的系统。我国自2008年汶川大地震以后也加强了对这方面的研究工作，随着国家 “十一五”计划的展开，科学台阵的建立，越来越多的强震台网和越来越密的台阵布设，为震动图系统的运行提供了数据基础[6]。陈鲲等[7～8]对考虑场地效应的Shakemap系统进行了研究，并在2010年4月14日青海玉树地震，用考虑场地效应的震动图快速生成方法，在震后约2小时后得到玉树地震震动图，提供给有关部门使用，为震后应急决策提供了有用的帮助。广东数字地震台网近年得到长足发展，最近又准备引进“ShakeMap”以实现震后仪器烈度快速预报。本文参考美国震动图生成的基本原理，利用SAC[10]和GMT[11]软件在东南沿海地震活动性较强的阳江地区进行震动图生成的初步研究，为今后震情速报做好准备。

1 阳江地震地质背景

阳江地区构造位置处于南海北部陆缘滨海断隆带与珠江口外坳陷带的交接地段的中段，外海分布有滨海断裂带，是东南沿海地震带地震最为活跃的地区之一 （图1），该区在1969年7月26日6时49分发生了一次6.4级大地震，震中烈度达Ⅹ度。随后三十余年阳江地区小震、微震不断，有感地震时有发生[12]。根据中国地震台网提供的数据，统计了阳江沿海地区地理坐标 （21.5°～22.6°N， 111.2°～112.3°E） 范围内， 1970-01-01～2011-05-01 的地震记录， 3 级以上的地震共发生了49次，其中5级以上造成一定破坏性的地震有3次。

广东数字地震台网由广东省人民政府和中国地震局共同投资建设，是我国第一个采用国产数字地震观测专用设备建成的24位数字遥测地震台网，达到了国际同类地震台网的先进水平[13]。 “十五”广东数字地震台网现有44测震台站，包括5个国家数字台、39个区域数字台及1个测震台网中心，共享本省地方台网及邻省台网台站46个 （地方台网6个、海南5个、广西12个、湖南4个、福建11个和江西8个）。该台网能够监视珠江三角洲地区发生的ML≥2.5级，全省范围内发生的ML≥3.0级的地震，以及广东省周边地区发生的有感地震，台网可以精确测定珠江三角洲、粤东、粤西等重点地震监视区的最低下限震级达到1.5级[14～16]的地震。近年来，阳江沿海地区经济发展迅速，海岸线长，沿海渔业发达，而且在沿海一带建立了核电站、火力发电站、石油化工厂等生命线工程。因此，对阳江沿海地区地震动进行研究，有着重要的现实意义。基于广东省数字地震台网资料以期能够实现阳江地区的地震烈度速报，进一步分析阳江地区地质构造背景，为防震减灾及深部构造研究提供坚实的数据基础与理论借鉴。

2010年7月9日5 时28分在广东省阳江地区发生了MS3.7级地震，阳东县东平镇等地震感较强，台山市北徒镇沙咀、那琴、新洲等靠近海边、与阳东县交界地方的群众有轻微感觉，部分人感到床轻微摇动[17]。据中国地震数据共享中心[18]资料，该地震的基本参数如下：发震时间 （国际时）：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；震级：MS3.7。本文共收集到华南地震台网99个台站记录到此次地震的波形数据，其中包括广东省数字地震台网及广东省地方台网共50个台站，海南台网5个台站，广西台网9个台站，湖南台网4个台站，江西台网8个台站，福建台网10个台站，香港5个台站，以及台湾8个台站，共297条测震速度记录 (图1)

图1 华南地区本文收集到数据的地震台站分布图Fig.1 The locations of seismic stations in South China

2 数据处理

各地震台站记录数据格式为SEED格式，首先将收集到的SEED格式事件数据包解压还原，利用软件rdseedv5.0将地震台站记录到的标准SEED格式数据转换为SAC格式，在SAC环境下对速度时程进行去平均和0.3 Hz的高通滤波数据处理。然后，采用由中国地震台网中心提供的正式地震目录，确定此次地震三要素，在SAC中修改头文件，再确定地震震相到时，这样做的目的是为了更准确地确定地震记录的峰值。在求取地震速度时程记录峰值的过程中，采用的具体方法是根据每个台站各分量的增益把数字记录单位 （counts）换算成实际物理单位 (μm/s)，即：

由于水平分量地面震动是引起建筑物破坏的主要因素，因而我们采用金星[19]的方法，用两水平分量 （东西分量和南北分量）进行矢量合成：得到的水平向峰值速度作为最终的峰值地面速度 （PGV），用于绘制等值线图和进一步的计算。

地震台站的地面加速度时程记录则通过SAC软件从速度时程记录中转换获得，具体的方法是在时间域里将速度时程求微分即获得加速度时程。在得到加速度时程记录以后，采用跟速度时程记录同样的处理方法来获得峰值地面加速度 （PGA）。经过处理后最终得到了97个台站的可靠记录，这些台站的数据质量好，震相清晰，能够确定主要震相的到时，峰值明显，其中有2个台站因背景噪音太强而无法识别震相，没有得到峰值记录。表1列出了峰值地面速度 （PGV）和峰值地面加速度 （PGA）的处理结果，以及各个台站的台基情况和使用的地震计、采集器的型号[6]。台湾和香港的地震台站的台基及地震计型号资料暂缺。

表1 PGV、PGA参数计算及台站情况Table 1 Calculation of PGV and PGA and the stations situation

台站代码 经度/°纬度/° P G A/m·s-1 P G A/m·s-2 名称 台基 地震计 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 上川岛 花岗岩 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 水东 花岗岩 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 韶关 石英砂岩 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 汕头 花岗岩 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 花岗岩 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 石榴岗 砂岩 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 砂页岩 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 台山 花岗岩 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 花岗岩 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 新丰江 花岗岩 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 花岗岩 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 新会 花岗岩 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 花岗片麻 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 阳春 石灰岩 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 阳东 花岗岩 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 阳江 花岗岩 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 阳西 沙岩 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 花岗岩 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 花岗片麻 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 肇庆 石英砂岩 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 花岗岩 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 花岗岩 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 乐昌 石英砂岩 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 花岗岩 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 石英砂岩 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 花岗岩 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 石灰岩 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 花岗岩 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 石岩 花岗岩 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 砂岩 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 灰岩 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 灰岩 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 贺州 灰岩 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 灵山 灰岩 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 南宁 灰岩 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 灰岩 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梧州玉林东方三亚万宁花岗岩灰岩花岗岩灰质岩花岗岩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

台站代码 经度/°纬度/° PGA/m·s-1 PGA/m·s-2 名称 台基 地震计 采集器HI.WET 110.8 19.9 6.981489e-06 1.767329e-04 翁田 花岗岩 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.CHZ 113.0 25.8 1.764988e-06 2.584978e-05 郴州 石灰岩 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.HEY 112.5 26.9 1.866558e-06 3.317339e-05 衡阳 板岩 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.LOD 112.0 27.7 8.444536e-07 5.458432e-05 娄底 石灰岩 CMG-3ESPC-60TDE-324CI HN.YOZ 111.6 26.2 1.937374e-06 7.143580e-05 永州 砂岩 CMG-3ESPC-60TDE-324CI JX.ANY 115.3 25.1 3.385506e-06 7.553580e-05 安远 砂岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.DAY114.325.3 3.493270e-06 5.414128e-05 大余 沙岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.GAZ 114.9 25.7 2.213236e-06 1.316269e-04 赣州 石英岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.HUC 115.7 25.6 1.044120e-06 1.634532e-05 会昌 花岗岩 JCZ-1 EDAS-24IP JX.LON 114.8 24.7 3.802902e-06 8.728573e-05 龙南 沙岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.WAA114.826.3 1.968370e-06 2.983818e-05 万安 硅质岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.XUW 115.6 24.9 3.182441e-06 6.615856e-05 寻乌 石英岩 KS-2000M-60 EDAS-24IP JX.YIC114.3 27.8 2.100431e-06 2.256190e-05 宜春 灰岩 BBVS-60 EDAS-24IP TW.KMNB 118.3 24.4 5.546841e-06 7.126657e-05 金门TW.NACB 121.5 24.1 7.095389e-07 1.419661e-05 花莲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 嘉义TW.TWGB 121.0 22.8 2.757251e-06 6.397591e-05 台东TW.YHNB 121.3 24.6 5.403537e-07 5.710682e-06 桃园TW.YULB 121.2 23.3 3.787658e-07 1.052610e-05 花莲HK.CC 114.0 22.2 1.134625e-04 8.437634e-03 香港长洲HK.CD 114.2 22.2 5.759312e-06 2.845618e-04 香港鹤咀HK.CS 114.1 22.3 6.173238e-05 1.632749e-03 香港天文台HK.SL 114.0 22.3 1.266772e-05 4.382379e-04 香港小榄HK.HKPS 114.1 22.2 1.812028e-05 4.097967e-04 香港

下面我们选取了两个代表性的地震台站进行重点分析，分别是广东电白地震台站（DNB）和江西大余地震台站 （DAY），将两个台站的速度记录、两水平分量矢量合成结果列于图2和图3。可以看出两个台站都清晰地记录到了地震动信息，a、b、c分别为三分量地震速度记录，d为两水平分量的矢量合成记录。在图中原点O为确定的地震发震时刻，利用IASPEI全球模型计算P波和S波震相的到时[20]，从而估计和确认峰值出现的位置。将这些处理过程编写成SAC批命令程序，对所有台站的三分量记录进行处理，记录下各分量的最大值，然后将东西、南北两个分量进行矢量合成，得到两水平分量矢量合成图。电白地震台站 （DNB）震中距约为115 km，峰值地面速度为151.0 140 μm/s；江西大余地震台站 （DAY）离震中较远，但也清晰地记录到了这次地震，震中距约为450 km，峰值地面速度为 3.49 327 μm/s。

3 计算结果

3.1 初步分析

比较分析处理结果发现，距离震中越远速度峰值越小，如震中距逐渐增大的六个台站，阳东 （YGD）、台山 （TIS）、担杆岛 （DGD）、 汕尾 （SHW）、 汕头 （SHT）、金门 （KMNB），其峰值速度分别为 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，说明震中距是地震动衰减的主要因素。震中距相近的台站，峰值速度一般在同一数量级，如湛江（ZHJ）、玉林（YLS）、梧州（WZS）、花都 （HUD）、担杆岛 （DGD）台站的震中距相近，峰值速度分别为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。 该分析结果一方面可以说明经过 “九五”、 “十五”、 “十一五”，国家地震台网的建设取得了很好的效果，对弱震也能进行很好的监测，地震记录的质量也有了非常显著的提高；另一方面也可以从小震数据发现地震动衰减的规律，为有可能出现的大震灾情速报做准备。

图2 广东电白地震台站（DNB）的速度地震图实例Fig.2 Examples of velocity seismograms at the Dianbai station(DNB)，Guangdong

图3 江西大余地震台站（DAY）的速度地震图实例Fig.3 Examples of velocity seismograms of the Dayu station(DAY),Jiangxi

3.2 绘制PGV、PGA等值线图

虽然地震台网的建设取得了显著成效，但对于要获得高精度的震动图来说，还是不够的。我们首先在台站间距大于100 km的地方增加虚拟台站，用已有的实际台站数据拟合衰减公式。然后，根据震中距来计算虚拟台站的地震动值。最后，对台站记录数据和虚拟台站数据进行插值和网格化，即根据已知离散点上的值通过插值方法来估计网格点上的值。在具体插值过程中，本文采用张性样条网格化法[21]，在GMT中通过程序surface来实现。这是一种全局的网格化方法，采用经过改良的标准最小曲率算法，其物理意义是使一个连续弹性薄板通过所有的数据点，节点位置上的表面值即为网格数据。它评价所有节点的解，不受数据大小的限制，能很好地控制插值过程，得到了比较好的插值结果。将获得的峰值地面速度 （PGV）、峰值地面加速度 （PGA）值在研究区域内以10°×10°网格化后进行插值。将峰值地面速度 (PGV)等值线叠加在地形图层之上，这样可以比较直观地观察等值线的分布特征。由图4可见，最高峰值速度在震中附近，阳东地震台 （YGD）记录了最大的峰值速度为3.6 mm/s。从整体峰值地面速度 (PGV)等值线分布情况来看，等值线在震中及其附近成长半椭圆形分布，长半轴方向由NNE向NNW偏转。采用同样的方法绘制了PGA等值线图 （图5），可见峰值地面加速度的分布形状与峰值地面速度的形状大致相似，但等值线长轴方向略为偏东，呈NNE向，中心部位阳东台 （YGD）的峰值最大为12.43 gal。这些图形描绘了地震所引起的峰值地面运动分布情况及可能造成破坏的分布情况。利用这些图形，专业技术人员可以比较准确地估计震动的强烈程度。这样，在发生大地震时，快速生成的震动图就可以用于指导应急救援。

图4 PGV等值线图（单位：μm/s）Fig.4 Contour map of the Peak Ground Velocity.(unit:μm/s)

图5 PGA等值线图（单位：cm/s2）Fig.5 Contour Map of the Peak Ground Acceleration.(unit:cm/s2)

3.3 地震仪器烈度

地震仪器烈度是指由地震观测仪器记录计算得到的地震影响程度，与传统的地震烈度有着明显的不同。传统的地震烈度概念带有地震动强度和地震后果双重含义，用震害后果来评定，评定方法是多指标的，具有模糊性、平均性、主观性，而且实效性差。随着地震工程学的发展，现代化测量仪器的大量出现，地震烈度标准定量化成为发展趋势[22、23]。Wald等人[18]最早研究了峰值地面运动与仪器烈度的关系，他们统计了美国加州地区8个破坏性地震的GPA、GPV与修正默卡尼烈度 （MMI）的关系，获得了它们之间的回归经验公式，发现低烈度 （小于Ⅵ度）对加速度比较敏感；而较高烈度 （Ⅵ度以上）则与地震动的速度相关性较好。近年来，张红才[2]和金星[1、18]等人比较了美国、中国台湾和中国大陆的地震烈度表情况，定义了地震仪器烈度，通过计算给定了地震仪器烈度的参考水平向地震动参数 （包括峰值地面加速度和峰值地面速度）在各个烈度的范围值，并应用到福建地区震后的快速烈度估计中。由于这次阳江地震震级较小，破坏强度不大，因此采用金星等[18]推荐使用的震动烈度表 （表2），用峰值加速度值来确定此次地震的仪器烈度，表中增加0.5级一档，以显示较低能量时的烈度分布情况，为将来潜在大地震的烈度分布预测提供依据。最终生成的地震烈度分布图，如图6所示。

根据绘制的仪器烈度分布图初步确定了地震影响范围，本次地震震中位于东平镇、沙咀之间，极震区烈度为Ⅳ度，阳东地震台 （YGD）位于极震区内，极震区向北包括新洲和三山镇的一部分。地震烈度Ⅲ度区包括三丫港和镇海港，向北至那龙镇，西至海陵岛，东至下川岛。阳江市地震局在地震发生后迅速组织开展了地震宏观调查工作，调查结果发现：震中区烈度为Ⅳ度，位于阳东县东平镇与台山市北陡镇交界处；Ⅲ度区为以阳东与台山交界处为中心，东西向约25 km，南北向约30 km，包括阳东的东平镇、新洲镇、大沟镇全部或部分地区；Ⅱ度区为东西向长轴约60 km，南北向短轴约60 km，包括阳东的东城镇、雅韶镇、北惯镇、合山镇、那龙镇全部或部分地区，以及阳江市区部分地区。对比发现，地震仪器烈度分布图和宏观烈度调查在烈度等级的划分以及烈度区范围基本相符①阳江市地震局，阳东县与台山市交界3.7级强有感地震调查报告.2010.。等烈度区在陆上呈长轴近南北向的半椭圆形分布，在接近海边阳西 （YGX）、电白 （DNB）、水东（SHD）一带，等烈度线转向北东方向，因此推测等烈度区在海域有可能呈X形分布，其形

状与1918年南澳7.5级大地震的极震区形状相似[24]。阳江地区发育有北西向的洋边海断裂、北东东向的平冈断裂和北东向的高明-阳东断裂 （图6），它们晚更新世以来都有强烈活动，是本区主要的发震构造[25～27]，本文研究得到的烈度等值区形状可能与这些断裂的活动有关，也可能与海域的滨海断裂带有关。仪器烈度虽然不是直接物理参数，但它能够更为直观地为我们提供量化的地震对建筑物和人员的影响。随着数字台网建设的增加，台网密度进一步加大，监测台网将会更加真实地反映地震地面运动的过程，快速评估灾情的精度也会随之提高。

图6 地震仪器烈度图Fig.6 Map of instrumental intensity

表2 本文使用的地震仪器烈度划分[19]

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

仪器烈度 水平向峰值加速度 传统烈度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 讨论与结论

我们采用的烈度划分与ShakeMap中采用的烈度划分[4]略有不同，同一烈度等级ShakeMap中对应的峰值加速度约大一倍，即相同地面震动数据ShakeMap预测的烈度值会低一级。Moratto等人[28、29]在意大利东北部的地震烈度研究中也发现有相似的偏差，说明我们选择的烈度划分表是比较合理的。

本文研究的阳江地震位于粤西沿海，所有地震台站都分布在陆上一侧，这种分布不但会影响震中位置的精度，同时得不到海域的烈度分布情况，我们推测的X形等烈度分布具有较大的主观成份。如果能在海域布设少量的海底地震仪 （OBS）站位，就可以大大提高沿海地区地震数据的质量。

即使是陆上地震台站的分布也是比较稀疏，因而只能采用10′×10′的计算网格，这与美国南加州、意大利东北部及我国福建省的台站密度相比还是有一定差距。我们使用的地震台站属于华南子网台站，台基大部分为基岩场地，计算出来的震动图反映的是基岩区的地面震动情况，在松散沉积岩区地面震动会有放大效应，但由于我们重点研究的阳江地区第四纪沉积分布较少，因而没有专门进行场地校正。

目前，许多国家和地区都已经建立了地震动强度速报系统，可以在地震发生后几分钟之内，快速估计地震动分布。本文借鉴美国震动图ShakeMap快速生成的基本原理，利用SAC和GMT软件在粤西阳江沿海地震频发地区生成了震动图，获得了震中区附近的仪器烈度分布图。在经济发达、人口稠密且地震频发的重点地区建立震动图速报系统显得尤为重要，震动图系统能快速及时地给地震应急部门提供破坏性地震的地面震动数据、烈度等信息，有助于相关部门作出快速应急响应，也能与公共媒体合作，给公众提供快速、有效的信息。可以有效地减少公众的恐慌心理，有利于地震事件发生后的应急处理。本文在震动图的生成和研究工作中得到以下认识：

（1）阳东地区具有最大的PGV和PGA值，仪器烈度达到4度，等烈度区在陆区呈近南北向的半椭圆形分布，推测海域的等烈度区分布呈X形状，可能与两条交叉的发震断裂带有关。

（2）所选取的地震事件震级较小，但低震级事件更具有普遍性，对低震级事件的处理，对校准和验证系统非常有利，同时，也能给大地震研究提供参考。

（3）由于地震台站密度和网格密度都较小，插值计算的误差较大。建议加强陆上台站建设，同时在海域布设一些地震台站。

（4）利用现代发达的网络跟地震系统结合，当地震发生以后，可以迅速给出地震仪器烈度分布，为政府迅速组织救灾防灾工作提供可靠信息。

致谢：阳江市地震局提供了地震烈度现场调查报告，广东省地震局谢剑波高工、沈玉松博士在方法上给予了指导，赵明辉博士和朱俊江博士在成文过程中提供了帮助。感谢审稿专家提出的良好建议。

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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-广东联合基金 （U0933006）与国家基金面上项目 （41176054）

熊 厚，男，1984年生，在读硕士研究生，主要从事地震地质研究.E-mail:xhyndx@163.com.