地球所牵头国家重点研发计划项目支撑2023年山东平原5.5级地震研究
2023年8月6日山东德州市平原县5.5级地震发生后,中国地震局地球物理研究所基于牵头的国家重点研发计划项目“面向地震灾害风险评估的地震区划新技术研究”,针对此次地震的震源机制、发震断裂、强震动衰减特征进行了初步分析。
1.震源机制反演
利用震中附近的宽频带地震台站数据,采用波形拟合方法反演了山东德州平原地震的震源机制解,结果如图1所示,该地震的矩震级为5.35,最佳拟合震源深度为17公里,震源机制解断层面解节面I:走向220°/倾角067°/滑动角-156°,节面II:走向120°/倾角068°/滑动角-025°。台站的波形拟合结果如图2所示。
图1一维速度结构模型和不同深度震源机制解最佳拟合
图2 震源机制解波形拟合
2.发震断裂研究
地震断层资料显示,此次地震微观震中南侧附近发育高唐断裂,震中北侧附近发育陵县—阳信断裂,并邻近聊城7.0级潜在震源区。高唐断裂和陵县-阳信断裂走向大致相同,均为北东走向,并有相连趋势,结合区域构造环境分析,二者应为同一构造应力场下的产物,亦不排除二者实际为相连通的同一断裂的可能性。该两条断裂均为早中更新世隐伏断裂,均具备发生5.5级强震的能力。研究表明,该次地震的震源机制解揭示的断面之一的参数为走向37°,倾角70°,与区域内主要构造线方向一致。综合判断该次地震的发震构造应为北东走向的高唐断裂、陵县—阳信断裂所属断裂体系。
图3 2023年山东德州平原5.5级地震构造简图
3.强震动衰减特征
利用山东省地震预警和烈度速报台网获取了661组强震动记录,分析了此次地震近场地震动衰减特征。
图4 地震动峰值加速度和峰值速度衰减
图4给出了记录东—西、南—北两个水平分量的峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)随震源距的衰减。峰值整体上在震源距20公里范围内的近场区域出现明显的近场饱和现象,水平向PGA和PGV整体上分别在200~300 cm/s2和10~20 cm/s范围内,峰值随距离的衰减大概表现为随距离的三段式衰减。图5重点考察了震源距100公里范围内地震动PGA、PGV和不同周期加速度反应谱值的衰减特征,并与浅地壳地震经验模型进行了对比,可以清楚地看到,在震源距50公里至100 公里之间,地震动峰值和反应谱值整体上表现为不随距离衰减,这可能与区域深厚覆盖土层的放大有关。
图5 近场100 km以内地震动衰减特征
基于震源运动学模拟方法,结合华北东部地区地壳P波速度三维结构模型,开展了此次地震近场强地震动模型研究,初步模拟结果与强震动观测结果以及烈度分布相吻合(图6)。
图6 地震近场地震动模拟的峰值加速度和峰值速度分布