汶川地震近断层地震动的速度脉冲特性

谢俊举 温增平 李小军 黄隽彦

1）中国地震局地球物理研究所，北京 100081

2）中央大学地球物理研究所，台湾 32001

选取断层距小于200 km的64组强震记录数据，基于小波方法分析汶川地震近断层速度脉冲的地震动特性，同时将汶川地震的速度脉冲与集集地震和Northridge地震进行对比，利用NGA数据库24次地震事件中的3 615条记录，选取出典型的脉冲型记录作为统计分析的基础数据，研究地震震级、距离对速度脉冲的周期和幅值参数的影响。

利用小波分解的方法从地震动记录中提取其所包含的最大脉冲信号，选取4阶Daubechies小波对选取的64组地震动记录做一维连续小波变换，提取原始地震动速度时程中的长周期脉冲信号。将强震记录沿垂直断层和平行断层方向进行投影，统计分析垂直断层分量（FN component）和平行断层分量（FP component）速度脉冲的地震动特性。参考Baker提出的脉冲型记录的判定方法，对强震记录数据进行分组，选取其中的脉冲型记录，在此基础上统计研究速度脉冲的周期和幅值特征。研究结果表明：

（1）汶川地震近断层速度脉冲具有周期长、幅值小的特点。速度脉冲周期主要分布在6～14 s之时，其中51MZQ台沿平行断层的分量脉冲周期最大为14.2 s，速度脉冲幅值与集集地震和Northridge地震相比明显偏小。

（2）从这次地震获取到脉冲型记录的强震台站和非脉冲台站的分布来看，脉冲记录台站平平于沿着地震断层破裂传播的方向上，且与地表断裂的距离都在30 km以内，可以推断这些长周期速度脉冲的形成可能主要由破裂传播的向前方向性效应引起。

（3）同一台站记录到的地震动垂直断层的分量（FN分量）的脉冲幅值比平行断层分量（FP分量）要大，如51MZQ台、51JYH台垂直断层分量的幅值分别为126.1 cm/s和33.3 cm/s，而其平行断层分量的幅值分别仅为85.9 cm/s和30.5 cm/s。

（4）速度脉冲的周期随矩震级呈对数拟性增大，且随断层距增大有减小趋势。在矩震级小于MW7.5时，观测到的地震动脉冲幅值为50～150 cm/s之时，与100 cm/s的典型断层滑动速率非常接近；而震级大于MW7.5时，断层距10 km范围内脉冲的幅值已经超过100 cm/s，个别记录的脉冲幅值甚至达到200 cm/s，远超过前人给出的饱和值，这可能与大的永久形变或该处土层介质条件有关。

图 1 脉冲强度VP随震级MW和断层距R的变化