2015年兴都库什地区7.8级地震强震记录与分析

杨锐，杨程，解全才，钱亮，毛国良

(1．河北省地震局，河北石家庄　050021； 2.中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨　150080)



2015年兴都库什地区7.8级地震强震记录与分析

杨锐1，杨程2，解全才2，钱亮2，毛国良1

(1．河北省地震局，河北石家庄050021； 2.中国地震局工程力学研究所，黑龙江哈尔滨150080)

2015年10月26日，阿富汗兴都库什地区发生7.8级地震。中国国家强震动台网中心收到新疆自治区地震局40组强震动记录事件，对此地震进行反应谱和傅里叶谱分析，得出峰值加速度图和仪器烈度图，得到震中距536.6 km的布拉克苏地震台获得最大地震动峰值加速度为20.3 cm/s2，得到的仪器烈度值最大为5.3度，最近的469.2 km的新疆吉根地震台仪器烈度为2.4度，可以体现出强震动台网建设的作用和效果。

强震动记录；加速度峰值；频谱分析；地震烈度

0　引　言

据中国地震台网中心测定，北京时间2015年10月26日17时9分，在阿富汗兴都库什地区(36.5°N，70.8°E)发生M7.8级地震，震源深度约210 km。最近震中距阿富汗首都喀布尔约260 km，距我国边境约330 km。该次地震属于境外地震，新疆自治区南疆部分地区有震感。

中国地震局工程力学研究所强震动台网中心回收了新疆自治区地震局40组强震台站记录资料。本文将主要针对这次兴都库什地区M7.8级地震强震记录进行处理汇总分析，以此来检验我国强震台对国外大震的记录效果和仪器性能，对强震台网的建设、发展和完善具有一定的促进作用。

1　地震与观测概况

1.1地震基本情况

阿富汗兴都库什M7.8级地震发生在阿富汗费扎巴德东南82 km处。据美国地质勘探局报道，强震过后发生至少1次余震，震级为M4.8级。兴都库什地区是阿富汗地震频发区，1949年3月4日，该地区曾发生1次7.5级地震。此后，该地区至少发生了7次7级以上地震。据巴基斯坦媒体报道，此次地震巴基斯坦全国大部分地区都有明显震感，地震造成大量通信基站倒塌，部分地区通信中断，北部地区出现山体滑坡和冰川破裂。地震导致至少363人死亡，其中巴加斯坦受灾最为严重，当地确定死亡人数达248人，阿富汗死亡115人，印度、巴基斯坦、乌兹别克斯坦以及我国新疆南部喀什、和田、阿克苏和克孜勒苏柯尔克孜自治州等地均有强烈震感。

1.2观测仪器和测点分布情况

兴都库什地区M7.8级地震后，截至29日15点46分，中国国家强震动台网中心共收到新疆自治区地震局强震动记录事件40，较清晰记录了该次地震的加速度波形。使用的强震动记录器均为美国Kinemetrics公司生产的ETNA/ES-T型，仪器的主要性能参数：动态范围108dB@200sps，频率响应DC-80Hz@200sps，分辨力18bit@200sps，系统噪声小于8μV RMS。获取加速度记录台站参数见表1，40个台站均为土层台。图1是兴都库什M7.8级地震震中与接收到新疆强震数据的40个强震台测点的分布，震中距分布在469.2 km～689.9 km范围，最近的台站是震中距469.2 km的吉根台。

图1兴都库什M7.8级地震震中及40个数据台测点分布

2　强震动数据情况

国家强震动台网共获取了新疆自治区地震局40个强震动台站兴都库什M7.8级地震的加速度记录，图2是未经过校正的震中距最近的吉根台和乌鲁克恰提台记录的强震时程图，均清晰记录了兴都库什M7.8级地震。由于此次强震属于境外地震，既使最近的吉根台震中距也在469.2 km，故波形周期较大，持续时间较长，并且此次地震震源深度为210 km，属中深源地震，所以面波振幅不是太大。一般而言，中源地震对于地面的破坏要远小于浅源地震，但较强的中源地震除外，并且通常有着广阔的有感范围。

通过对获得的原始数据进行格式转换，得到了40组三分量加速度记录共120条。震中距最近的吉根台加速度峰值为5.4 cm/s2，震中距536.6 km的布拉克苏台获得最大地震动峰值加速度为20.3 cm/s2。峰值加速度图中，峰值加速度为三分向中最大值(图3)。

(a)吉根台；(b)乌鲁克恰提台

图2兴都库什M7.8级地震加速度时程记录

表1 新疆40个强震台网加速度记录分析结果

图3　兴都库什M7.8级地震记录峰值加速度的台站分布

3　加速度反应谱

强震记录的频谱表示一次地震动过程中振幅与频率关系。强震记录中包含了极为丰富的振动频率，不同地区的优势振动频率不同，则在不同频率的振动作用下，结构振动就不相同。为了避免在地震作用下结构发生共振现象，确保结构安全，因而有必要对地震的频率成分进行分析[1]。

根据震中距不同选择有代表性的6个台站进行频谱分析，6个台具有震中距相近和记录的峰值加速度值最大的特点。设置的反应谱的阻尼系数分别取为0、0.02、0.05、0.1和0.2，得到了6个台站三分量一共18个分道的5种阻尼比的单自由度系统的加速度反应谱，如图4所示，横坐标为自震圆频率，纵坐标为反应谱值。可以看出，6个台站的反应谱高频成分比较丰富，多数台2个水平分量反应谱较为相近，垂直分量反应谱相对较小，主要分布在6 Hz～14 Hz之间。图4同时也反应了不同地貌、相同覆盖层深度，不同震中距对反应谱的细微变化的影响。震中距越大，三分向反应谱越接近，随着震中距的加大，高频值反应谱的衰减减慢。加速度反应谱给出了作用在结构上的地震力，即由地基向结构输入的力[2]。

4　加速度傅氏谱

对6个台站记录的加速度记录数据进行傅氏谱分析计算，分析结果见图4。可见震中距最近的吉根台傅氏谱值较小，加速度谱峰值在211Hz之间，与震中距相近的乌鲁克恰提台得到的傅氏谱值与其相当。随着震中距加大，吾合沙鲁台、奥依塔克台及乌恰台傅氏谱值也有增大的趋势，加速度谱峰值在4 Hz～17 Hz之间，但峰值加速度最大的布拉克苏台三分向傅氏谱值均很大，分别达到24 cm/s2，24 cm/s2，18 cm/s2，加速度峰值在0.5Hz左右。

根据新疆自治区地震局40个强震动台得到的120条傅氏谱可见，单峰值型傅式谱和双峰值型傅氏谱偏少，多数是多峰值型傅氏谱。单峰值占30%，双峰值占18%，多峰值所占的比例达52%。这可能与所选台址位土层有关，致使频率成分丰富[3](图5)。

(a)吉根台；(b)乌鲁克恰提台；(c)吾合沙鲁台；(d)奥依塔克台；(e)乌恰台；(f)布拉克苏台

5　地震烈度

工程地震学与城市减灾研究室陈鲲博士给出此次地震的地震动预测结果显示，最大烈度可达Ⅸ度以上，预计可能的影响范围近13万平方公里。地震发生时，阿富汗首都喀布尔有强烈震感，建筑物强烈晃动，持续时间至少1分钟，电力和手机信号一度中断，许多民众跑到室外躲避，部分建筑墙体出现裂痕。印度媒体报道，印度北部和首都新德里均有明显震感，新德里的地铁一度停运；乌兹别克斯坦媒体报道，塔什干、撒马尔罕、纳曼干、安集延等地区均有明显震感；我国新疆南部震感强烈，不少人第一时间跑到屋外空地躲避，轻微震了几秒后，很快就有了强烈摇晃。对于我国新疆南疆来说，震中距较大，离震中较远，又是中深源地震，破环性及震感强烈程度要比浅源地震小些。地震发生不久，我国克孜勒苏柯尔克孜自治州公安消防支队已进入Ⅱ级响应。

中国国家强震动台网中心利用强震加速度记录得出的仪器烈度值如图6所示，震中距在559.6 km的牙普泉台强震数据得出的仪器烈度最大为5.3度，与震中距在536.6 km的布拉克苏台仪器烈度值5.1度相当，对应启动应急响应级别比较合理。仪器烈度是由地震动参数和地震烈度回归关系计算得出，比现场震害宏观调查得出的地震烈度快速、及时，强震数据的使用能够为震后救援、指挥等提供服务。仪器烈度与实际现场考察烈度会有少许差入，这与地震地质结构、仪器性能、场地响应等有一定关系，有待更多的数据和地震实例来考证[4]。

图6兴都库什M7.8级地震仪器地震烈度分布

6　结　论

(1)对阿富汗兴都库什地区的M7.8级地震，中国国家强震动台网中心共收到新疆自治区地震局40组强震动加速度记录。获得加速度记录的40个台站震中距在469.2 km～689.9 km范围，加速度时程图显示波形周期较大、震动持续时间较长、面波振幅较小，与该次震相对我国境内震中距较远、震源深度较深相对应。加速度峰值在1.9 cm/s2～20.3cm/s2之间，记录到的最大加速度峰值为震中距469.2 km的吉根台20.3 cm/s2。

(2)对具有代表性的6个台进行反应谱分析，可见反应谱的高频成分比较丰富。多数台两个水平分量反应谱较为相近，垂直分量反应谱相对较小，主要分布在6 Hz～14 Hz之间。

(3)对典型的6个台的强震数据进行傅氏谱分析，可见单峰值和双峰值型傅氏谱偏少，以多峰值型傅氏谱为主。单峰值占30%，双峰值占18%，多峰值所占的比例达52%。

(4)国家强震动台网中心利用强震加速度记录得出的我国境内仪器烈度值在2.3度～5.3度，震中距在559.6 km的牙普泉台的强震数据得出的仪器烈度最大为5.3度，与震中距在536.6 km的布拉克苏台的仪器烈度值5.1度相当，我国克孜勒苏柯尔克孜自治州公安消防支队启动Ⅱ级应急响应较为合理。

(5)此次兴都库什地区M7.8级强震，我国强震动台网中心能够获得宝贵的数据资料并加以利用和分析，对于强震数据的积累、应用和评价仪器工作性能以及强震台网建设及强震数据产品产出等方面均具有积极的意义。

[1]李山有．强震动观测的应用[J]．东北地震研究，2004，20(4 )：64-74.

[2]何少林，闵祥仪，何新社,等．2002年12月17日玉门ML4.5地震的强震仪多条记录资料分析[J] ．西北地震学报，2004，26(3)：274-279.

[3]李永振．辽宁海城M4.3级地震强震记录分析[J]．地震地磁观测与研究，2011，32(2):42-46.

[4]黄旭涛，温瑞智，任叶飞,等．2013年7月22日岷县漳县6.6级地震强震记录及特征分析[J]．地震工程学报，2013，35(3)：489-496.

ANALYSIS ON STRONG MOTION RECORDS OF HINDUKUSHM7.8 EARTHQUAKE IN 2015

YANG Rui1, YANG Cheng2, XIE Quancai2，QIAN Liang2，MAO Guoliang1

(1．EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince，Shijiazhuang050021，China；2.InstituteOfEngineeringMechanics，CEA，Haerbin150080，China)

M7.8 earthquake occurred on October 26, 2015 in Afghan Hindukush region. China national strong motion network center received 40 groups of strong motion records events recorded by Earthquake Adminisration of Xinjiang Autonomus Region. This earthquake response spectrum and the Fourier spectrum are analyzed and got the graph diagram and instrumental intensity of peak ground acceleration. The epicenter distance of Braqus Sudeten seismic station is 536.6 km and its maximum peak ground acceleration is 20.3 cm/s2, the maximum value of instrumental seismic intensity is 5.3 degree. The epicenter distance of Xinjiang Jigen seismic station is 469.2 km and its instrumental intensity is 2.4 degree. The function of these stations can reflect the strong motion network construction effect.

Strong motion record; The peak of acceleration; Spectral analysis; Seismic intensity

2016-03-28

中国地震局测震台网青年骨干培养专项(项目编号：20160504)、河北省地震局科技星火项目(项目编号：DZ20160407040)资助。

杨锐(1983—)，女，河北怀来人，工程师，本科，从事地震监测与速报工作。E-mail:yangrui9811@eyou.com。

P315.3

A

1005-586X(2016)03-0014-07