沉積環(huán)境對(duì)地震動(dòng)場(chǎng)地效應(yīng)的影響研究

李鐵飛

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京100081）

山火山活動(dòng)區(qū)將中國(guó)東部下面軟流圈地幔流分成兩部分，北部順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地幔流向東運(yùn)動(dòng)，指向東方的太平洋俯沖帶，而南部順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地幔流自北向南由向南運(yùn)動(dòng)變化到向西南運(yùn)動(dòng)，指向西南的緬甸俯沖帶和巽達(dá)俯沖帶。長(zhǎng)白山火山活動(dòng)區(qū)下的熱地幔上涌使得中國(guó)東部軟流圈地幔流分成流動(dòng)方向相反的兩部分，北部的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地幔流向東運(yùn)動(dòng)，而南部的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地幔流自北向南，由向南運(yùn)動(dòng)到向西南運(yùn)動(dòng)。而在蒙古地區(qū)擬合的最佳軟流圈地幔流為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的地幔渦流，其形成可能與太平洋板片俯沖、后撤/回轉(zhuǎn)，以及巨厚巖石圈的西伯利亞克拉通的幾何形態(tài)相關(guān)。東亞地區(qū)的太平洋板片、巽達(dá)板片和緬甸板片的俯沖作用和后撤/回轉(zhuǎn)作用導(dǎo)致了中國(guó)大陸及鄰區(qū)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的軟流圈地幔流，使得與巖石圈底部產(chǎn)生了一個(gè)水平差異運(yùn)動(dòng)，在軟流圈中產(chǎn)生一個(gè)與簡(jiǎn)單剪切一致的變形結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成了研究區(qū)所觀測(cè)到的各向異性。

關(guān)鍵詞橫波分裂；全球定位系統(tǒng)；斷裂第四紀(jì)滑動(dòng)速率；巖石圈變形；軟流圈地幔流

中圖分類號(hào)：P315.9；

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

doi：10.3969/j.issn.0235-4975.2015.02.012

（作者電子信箱，常利軍：ljchang@cea-igp.ac.cn）

沉積環(huán)境對(duì)地震動(dòng)場(chǎng)地效應(yīng)的影響研究

李鐵飛

（中國(guó)地震局地球物理研究所，北京100081）

國(guó)內(nèi)外震害經(jīng)驗(yàn)和研究結(jié)果表明，場(chǎng)地效應(yīng)是引起地表震害和地震動(dòng)局部變化的重要因素，它主要受場(chǎng)地速度結(jié)構(gòu)的影響。沉積環(huán)境是指沉積作用進(jìn)行時(shí)具有的自然地理環(huán)境，它會(huì)對(duì)沉積層的顆粒大小和圓度、孔隙率、含水率等因素產(chǎn)生影響，從而進(jìn)一步影響以沉積土壤為主的地下速度結(jié)構(gòu)。因此，沉積環(huán)境會(huì)對(duì)場(chǎng)地效應(yīng)產(chǎn)生一定程度的影響。

數(shù)值模擬方法可以模擬地下具有任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的介質(zhì)中地震波傳播的過(guò)程，并獲得地表的地震動(dòng)響應(yīng)，是一種常用的研究場(chǎng)地效應(yīng)的方法，在工程抗震驗(yàn)算的地震動(dòng)定量估計(jì)、地震震害預(yù)測(cè)等領(lǐng)域有重要意義。數(shù)值模擬需要以準(zhǔn)確的地下速度結(jié)構(gòu)模型為基礎(chǔ)，模型的準(zhǔn)確性也直接影響到模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。

建立準(zhǔn)確的地下速度結(jié)構(gòu)模型需要大量的地球物理勘探資料，其中鉆孔測(cè)井資料最為準(zhǔn)確，然而其成本較高，且對(duì)于人口、建筑密集的城市，鉆探難度大。因此，本文以玉溪盆地為例，分析了該地區(qū)沉積層速度結(jié)構(gòu)與沉積環(huán)境的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)沉積層的波速與沉積物顆粒大小、磨圓程度有明顯的關(guān)聯(lián)，并建立了使用鉆孔中沉積環(huán)境特征明顯的地層估計(jì)鉆孔等效波速的方法，從而使未進(jìn)行波速測(cè)井的鉆孔可以被應(yīng)用于場(chǎng)地模型的構(gòu)建。

盆地效應(yīng)作為一種典型的復(fù)雜場(chǎng)地效應(yīng)，通常對(duì)地震動(dòng)有顯著放大作用。本文以沉積環(huán)境因素的影響為基礎(chǔ)，建立了考慮土層橫向不均勻性的玉溪盆地速度結(jié)構(gòu)模型，使用數(shù)值模擬方法計(jì)算了其地表的地震動(dòng)反應(yīng)，分析了玉溪盆地的盆地效應(yīng)：具有明顯的聚焦效應(yīng)及邊緣效應(yīng)；其位移峰值放大倍數(shù)普遍在1.2～1.6倍之間；對(duì)于地震動(dòng)中周期為2s左右的成分