2015年11月22日广东徐闻ML4.2地震强震动记录分析*

曾维顺 杨 漾 陈 江 田 轶

（海南省地震局，海南海口 570203）

引言

2015年11月22日07时43分，广东省徐闻县曲界镇（20.3°N，110.2°E）发生ML4.2地震，震源深度9 km（图1）。地震宏观震中位于徐闻县曲界镇，此次地震造成徐闻和海口部分地区有感，烈度达到Ⅲ—Ⅳ度。地震发生后，学者们对地震的性质进行了分析：张慧等[1]综合地震震源机制解、地球物理场现象、震中序列等分析，认为此次地震是主余序列，具有走滑断错特征；徐晓枫等[2]利用台网监测资料，采用CAP方法分析此次地震的震源机制解，推测此次地震是走滑为主兼有正断性质的破裂，与铺前—清澜断裂属于走滑正断的运动特征较为吻合。

图1 震中及触发台站Fig. 1 Epicenter and trigger stations

海南省共架设13个专业强震动观测台站，徐闻县ML4.0地震中有3个站点记录到强震动波形，记录到的波形资料完整，震相清晰。这是海南强震动台网组网后首次记录到强震动地震波形。本文对常规处理后获取的9条有效三分向加速度记录进行处理分析，为徐闻及周边地区的地震区划、抗震设防、烈度衰减关系等研究提供基础资料[3]。

1 强震观测台站及记录获取

1.1 海南强震台站

海南省数字强震动台网组建于2007年，2008年开始运行至今。台站分布在海口市（海口台、新海台、火山口台、美兰台、东山台、三江台），文昌市（七星台、青山岭台），定安县（定安台）、琼海市（琼海台）、琼中县（琼中台）、三亚市（三亚台）、东方市（东方台）。现使用仪器：1套ETNA数字强震动记录仪，1套Basalt数字强震动记录仪，1套MR3000数字强震动记录仪，2套港震EDAS-24GN，7套MR2002-20数字强震动记录仪，所有站点均采用光纤传输。

2015 年11月22日徐闻县ML4.2地震发生后，海南省强震动台网中心共获取3组强震动记录，常规处理后得到9条三分向峰值加速度记录。获取记录的强震动台站为火山口台（HSK）、三江台（SAJ）、青山岭台（QSL）（图1），其中青山岭台为基岩台，火山口和三江台为土层台，强震仪型号为MR2002，主要技术指标见表1，观测仪器性能稳定，仪器动态范围≥108 dB，采样率为200 sps，GPS授时，最大记录范围±1g，站点均采用光纤传输。

表1 数字强震仪主要技术指标Table 1 Main technical indexes of the digital strong motion seismograph

1.2 强震记录获取

对此次徐闻县ML4.2地震9条原始强震记录进行零线调整，计算原始加速度记录前20 s的平均值，将原始加速度记录数据减去该平均值，对个别有零线漂移的加速度记录作调整，消除时程影响，得到校正后峰值加速度，记为PGA，强震记录数据及强震台相关参数见表2。由图1、表2可知：火山口台（HSK）距震中最近，震中距41 km，加速度记录峰值（PGA）最大，为10.2 cm/s2；青山岭台（QSL）最远，震中距92 km；三江台（SAJ）震中距65 km。震中距越远，加速度峰值（PGA）越小。

从表2可知，火山口台和三江台都是土层台，三江台震中距65 km，加速度峰值（PGA）介于3.9—5.5 cm/s2；火山口台震中距41 km，加速度峰值（PGA）介于6.3—10.2 cm/s2。说明同为土层台，震中距大的加速度峰值小。青山岭台为基岩台，加速度峰值（PGA）介于0.8—2.4 cm/s2，说明此次地震基岩衰减偏大。

表2 强震动记录及相关参数Table 2 Strong motion records and its relative parameters

1.3 强震记录分析

对2015年徐闻县ML4.2地震获取的9条强震记录进行分析，发现此次地震PGA值除火山口台EW向达10 cm/s2以上外，其他强震动台站PGA值随震中距增加有明显衰减趋势（表2）。

根据中震测发[2015]《仪器地震烈度计算暂行规程》，计算得到此次ML4.2地震的最大PGA点对应烈度为3.8度，与实际调查结果基本一致，说明仪器记录到的信息连续可靠，地震烈度的判定可以参考强震动仪器记录结果[4-7]。

1.4 典型加速度反应谱特征

加速度反应谱是目前国内外工程抗震设计的重要依据，反应谱形状、幅度及卓越周期的差别，体现了震级、场地条件对地面运动反应谱的影响[5,8]。选取3个台站加速度记录进行时程和反应谱特征分析，对台站强震数据进行基线校正处理，绘制三分向加速度、速度时程曲线，并进行傅里叶谱和加速度反应谱（阻尼比为5%）分析[9]（图2—4）。

图2 火山口台强震记录分析Fig. 2 Analysis of strong motion records at HSK station

火山口台，场地类型为土层台，仪器型号：MR2002，震中距41 km，PGA值介于6.3—10.2 cm/s2之间，EW向PGA值（10.2 cm/s2）是本次地震记录到的地震动峰值加速度的最大值（图2a）。NS向PGA值为6.3 cm/s2、UD向PGA值为8.5 cm/s2，也均是此次地震NS和UD向记录到的最大值。由傅里叶谱结果（图2b）可见，强震记录主频位于3—10 Hz。图2c是积分得到的速度波形曲线，分析峰值速度（PGV）结果可见，火山口台PGV值介于0.19—0.29 cm/s之间。图2d是火山口台加速度三分向反应谱曲线，EW向、UD向卓越周期为0.15—0.3 s；强震记录时程大于5 s，加速度反应谱幅值衰减至0，长周期分量不明显。

三江台，场地类型为土层台，仪器型号：MR2002，震中距65 km，PGA值介于3.9—5.5 cm/s2之间（图3a）。由傅里叶谱结果（图3b）可见，强震记录主频位于5—10 Hz。图3c是峰值速度（PGV）分析结果，三江台PGV值介于0.04—0.12 cm/s之间。图3d是三江台加速度三分向反应谱曲线，EW向、UD向卓越周期为0.1—0.6 s，EW向在低频0.07 s左右亦有优势频率出现；强震记录时程大于5 s。

图3 三江台强震记录分析Fig. 3 Analysis of strong motion records at SAJ station

青山岭台，场地类型为基岩台，仪器型号：MR2002，震中距92 km，加速度峰值介于0.8—2.4 cm/s2之间（图4a）。由傅里叶谱结果（图4b）可见，强震记录主频位于15—20 Hz。图4c是峰值速度（PGV）分析结果，青山岭台PGV值介于0.01—0.03 cm/s之间。图4d是青山岭台加速度三分向反应谱曲线，EW向、UD向卓越周期为0.1—0.2 s，NS向在低频0.06 s左右亦有优势频率出现；加速度反应谱幅值衰减至0，长周期分量不明显。

青山岭台三分向呈现不同的反应谱曲线，NS向反应谱形态不同于UD向和EW向。NS向傅里叶谱（图4b）在0.05—1 Hz之间明显大于UD向和EW向，拐点在1 Hz。NS向加速度反应谱（图4d）明显高于UD向和EW向，拐点周期在1—20 s。

图4 青山岭台强震记录分析Fig. 4 Analysis of strong motion records at QSL station

2 结论

本文对海南强震动台网记录到的广东省徐闻县ML4.2地震的地震动记录进行数据处理与分析，通过频谱分析、加速度波形积分和加速度峰值计算等，得到如下结论：

（1）火山口、三江两个土层台UD向的加速度峰值小于EW向，青山岭基岩台UD向的加速度峰值是EW向的2倍。

（2）计算最大PGA点对应的烈度发现，仪器测定计算烈度结果与实际调查结果基本一致，说明加速度记录可以为确定地震烈度提供可供参考的定量依据。

（3）选取3个台加速度记录进行时程和反应谱特征分析。火山口台强震记录时程大于5 s，加速度反应谱幅值衰减至0，长周期分量不明显；三江台强震记录时程大于5 s，加速度反应谱幅值衰减至0，长周期分量不明显；青山岭台强震记录时程大于3 s，加速度反应谱幅值衰减至0，长周期分量不明显。青山岭台NS向反应谱形态不同于UD向和EW向。

本研究仅对ML4.2地震序列加速度记录进行基本处理，得到强震记录的峰值加速度，为海南及邻区工程震害调查提供参考资料，为徐闻及周边地区抗震设防等研究工作提供基础资料，并为强震记录积累资料，便于其他科研人员参考使用。

以上结果的分析是初步的，后续有待积累资料进行更进一步的补充研究。