內(nèi)蒙古地區(qū)場(chǎng)地響應(yīng)區(qū)域特征分析1

王 鑫尹戰(zhàn)軍郝美仙張 暉

1）內(nèi)蒙古地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究中心，呼和浩特 010080

2）內(nèi)蒙古地震局呼和浩特地震臺(tái)，呼和浩特 010080

內(nèi)蒙古地區(qū)場(chǎng)地響應(yīng)區(qū)域特征分析1

王 鑫1)尹戰(zhàn)軍1)郝美仙1)張 暉2)

1）內(nèi)蒙古地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)研究中心，呼和浩特 010080

2）內(nèi)蒙古地震局呼和浩特地震臺(tái)，呼和浩特 010080

本文以?xún)?nèi)蒙古地區(qū)臺(tái)站分布、地質(zhì)構(gòu)造和地震活動(dòng)性為基礎(chǔ)，將內(nèi)蒙古的大部地區(qū)劃分為三個(gè)研究區(qū)域分別進(jìn)行了場(chǎng)地響應(yīng)研究。對(duì)近幾年積累的大量ML≥3.0級(jí)以上地震，共計(jì)39個(gè)臺(tái)站記錄到的124次地震事件的785條波形，根據(jù)S波的觀測(cè)振幅譜，采用遺傳算法分別反演了三個(gè)區(qū)域的介質(zhì)非彈性衰減系數(shù)和臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，并對(duì)其進(jìn)行了討論。本文得到的介質(zhì)衰減模型和臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，將對(duì)臺(tái)網(wǎng)測(cè)定ML震級(jí)需要考慮的量規(guī)函數(shù)、臺(tái)站校正值等提供重要參考。研究結(jié)果表明：除個(gè)別臺(tái)站存在場(chǎng)地放大或縮小的響應(yīng)外，絕大多數(shù)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)表現(xiàn)出一定的區(qū)域性特征；西部區(qū)域（除極個(gè)別臺(tái)站外）對(duì)高頻存在明顯衰減；中東部區(qū)域?qū)φ麄€(gè)頻段的反映都比較穩(wěn)定；東部區(qū)域?qū)φ麄€(gè)頻段存在明顯放大，這與該區(qū)域覆蓋層厚度大相吻合。

內(nèi)蒙古地區(qū) 非彈性衰減 Q值 震源譜 遺傳算法 場(chǎng)地響應(yīng)

王鑫，尹戰(zhàn)軍，郝美仙，張暉，2015.內(nèi)蒙古地區(qū)場(chǎng)地響應(yīng)區(qū)域特征分析.震災(zāi)防御技術(shù)，10（1）：163—172.doi：10.11899/ zzfy20150117

引言

地震波是地震發(fā)生時(shí)由臺(tái)站地震儀器記錄到的波形，它是經(jīng)過(guò)傳播路徑、儀器、場(chǎng)地等因素的調(diào)制作用后才形成的地震記錄，所以它包含了地震震源、地震波傳播路徑、儀器影響和場(chǎng)地響應(yīng)等信息，是一種綜合信息。基于地震學(xué)理論和各種計(jì)算技術(shù)，從地震波記錄中解析出地震波傳播介質(zhì)和場(chǎng)地響應(yīng)信息是地震研究的重要內(nèi)容。

近年來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者在利用數(shù)字化地震資料反演場(chǎng)地響應(yīng)方面做了大量的工作。目前采用的震源、場(chǎng)地譜聯(lián)合反演技術(shù)是在假定介質(zhì)的幾何擴(kuò)散、介質(zhì)的非彈性衰減均為已知的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這種方法只能計(jì)算震源參數(shù)與臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)。也有學(xué)者在假定巖石場(chǎng)地的響應(yīng)為1的基礎(chǔ)上（Atkinson 等，1992），提出震源參數(shù)、介質(zhì)衰減特征及相對(duì)于巖石臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)的聯(lián)合反演技術(shù)。然而近年來(lái)的研究表明，巖石臺(tái)站在地表并不是完全沒(méi)有場(chǎng)地響應(yīng)（Moya等，2000；章文波等，2001），因此，所謂聯(lián)合反演方法得到的場(chǎng)地響應(yīng)只是相對(duì)的，采用該方法得到的震源參數(shù)等會(huì)存在一定的偏差。Moya等（2000）和劉杰等（2003）提出采用遺傳算法來(lái)聯(lián)合反演各種參數(shù)，這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是能得到臺(tái)站的絕對(duì)場(chǎng)地響應(yīng)，所以得到的震源參數(shù)也是比較可信的。另外還應(yīng)注意到，采用Moya等（2000）方法時(shí)的限制是，每次地震的震源譜參數(shù)初值必須小于基巖臺(tái)站的震源譜振幅低頻水平，其隱含的假定就是基巖臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)應(yīng)接近于1（劉杰等，2003）。

本文采用內(nèi)蒙古測(cè)震臺(tái)網(wǎng)2007—2013年間記錄質(zhì)量較高的地震事件波形資料，在介紹了以上兩種方法的原理和計(jì)算步驟的基礎(chǔ)上，基于遺傳算法，使用ISDP2.2軟件（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所）分別計(jì)算了三個(gè)研究區(qū)域的介質(zhì)品質(zhì)因子Q值和臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)。采用Atkinson等（1992；1995）的方法，得到了三個(gè)研究區(qū)域的品質(zhì)因子Q與頻率f 的關(guān)系式。從場(chǎng)地響應(yīng)計(jì)算結(jié)果看，除個(gè)別臺(tái)站因?yàn)槭芴厥獾刭|(zhì)環(huán)境影響外，三個(gè)研究區(qū)域內(nèi)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)均表現(xiàn)出明顯的區(qū)域性特征。

1 觀測(cè)資料

內(nèi)蒙古測(cè)震臺(tái)網(wǎng)在“十五”數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化項(xiàng)目期間建成并正式運(yùn)行。測(cè)震臺(tái)網(wǎng)由39個(gè)臺(tái)站組成，而且全部臺(tái)站都安裝了寬頻帶三分向地震計(jì)，部分臺(tái)站還配備了甚寬帶、超寬帶地震計(jì)。其中大部分臺(tái)站都位于基巖上，部分臺(tái)站巖性脆弱，有砂巖和灰?guī)r等。寬頻帶三分向地震計(jì)在較大頻率范圍內(nèi)具有速度平坦的響應(yīng)，低端頻率可以達(dá)到0.0028Hz，高端頻率可以達(dá)到50Hz，這對(duì)于所研究的地震都能有較好的記錄，而且地震計(jì)的有效動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)于120db，信號(hào)以100Hz采樣率實(shí)時(shí)傳輸。

內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度接近3000km，而縱深卻很小、且十分不規(guī)則，因此臺(tái)站分布較為稀疏，現(xiàn)在阿拉善盟仍為地震監(jiān)測(cè)空區(qū)。筆者結(jié)合內(nèi)蒙古地區(qū)臺(tái)站的基巖特征，將內(nèi)蒙古地區(qū)劃分為三個(gè)小的研究區(qū)域。表1、表2和表3分別列出了這三個(gè)研究區(qū)域內(nèi)，臺(tái)站地震計(jì)型號(hào)、頻帶范圍、臺(tái)基巖性等情況。

表1 中西部區(qū)域17個(gè)臺(tái)站基本參數(shù)Table 1 Basic parameters of 17 stations in the middle west area

續(xù)表

表2 中東部區(qū)域11個(gè)臺(tái)站基本參數(shù)Table 2 Basic parameters of 11 stations in the middle east area

表3 東部區(qū)域11個(gè)臺(tái)站基本參數(shù)Table 3 Basic parameters of 11 stations in the east area

本文選取2007—2013年間內(nèi)蒙古地區(qū)的地震波形資料，把從S波到時(shí)開(kāi)始，包含S波能量90%的時(shí)間窗作為“S窗”進(jìn)行記錄位移譜的計(jì)算。計(jì)算采用Chael（1987）的平移窗譜方法，用以獲得觀測(cè)信號(hào)傅立葉譜。在對(duì)傅立葉譜進(jìn)行儀器響應(yīng)校正和噪聲校正后，合成兩個(gè)水平分量以得到信號(hào)觀測(cè)位移譜。可以篩選其中信噪比大于等于2的，且要求同1個(gè)地震至少被3個(gè)臺(tái)站記錄到、1個(gè)臺(tái)站至少可以記錄到3個(gè)地震；同時(shí)要求研究區(qū)域內(nèi)的地震射線(xiàn)要覆蓋均勻，圍繞地震選擇均勻分布的臺(tái)站記錄。根據(jù)以上要求，筆者確定了用于計(jì)算的地震記錄為3.0≤ML≤5.3，震中距在20—400km范圍。最終，在內(nèi)蒙古中西部研究區(qū)域共選定了50個(gè)地震事件的344條波形記錄；在內(nèi)蒙古中東部研究區(qū)域共選定了33個(gè)地震事件的189條波形記錄；在內(nèi)蒙古東部研究區(qū)域共選定了41個(gè)地震事件的252條波形記錄。具體如圖1所示。

圖1 臺(tái)站分布與選取的地震震中分布圖Fig.1 Distribution of earthquakes and stations in this study

2 品質(zhì)因子Q值的測(cè)定

在對(duì)S波資料進(jìn)行處理時(shí)，在頻率域中，第j個(gè)臺(tái)站記錄到的第i個(gè)地震的S波傅立葉譜振幅（速度）可表示為（劉杰等，2003）：

式中，Ai0(f)為第i個(gè)地震的震源譜振幅；Rij為第j個(gè)臺(tái)站記錄到的第i個(gè)地震的震源距；G( Rij)為幾何衰減系數(shù)；Q( f)為品質(zhì)因子；Sj(f)為第j個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)；Vs為剪切波波速。

對(duì)式（1）取對(duì)數(shù)可得：

其中非彈性衰減系數(shù)c( f)與介質(zhì)品質(zhì)因子Q( f)有如下關(guān)系：

參照Atkinson等（1992；1995）的結(jié)論，幾何衰減采用互相銜接的三段幾何衰減模型：

式中，b1=1、b2=0、b3=0.5；R01=1.5H、R02=2.5H，其中H為區(qū)域地殼厚度（內(nèi)蒙古三個(gè)研究區(qū)域的地殼厚度不一，西部地殼平均厚度大的為43km；中東部和東部均為37km左右）。

根據(jù)Atkinson等（1992）的假定，所有臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)為1，可通過(guò)迭代反演求出c( f)和Sj(f)，其殘差定義為：

非彈性衰減系數(shù)c( f)采用下式計(jì)算：

當(dāng)殘差總和sum極小時(shí)，得到的參數(shù)可用于求取場(chǎng)地響應(yīng)：

式中，mj為第j個(gè)臺(tái)站記錄到的地震事件數(shù)。

將（7）式結(jié)果代入，重新計(jì)算c( f)，并重復(fù)（2）、（3）式計(jì)算，使殘差總和sum達(dá)到最小，可得到該區(qū)域的非彈性衰減系數(shù)c( f)，并通過(guò)（3）式求得介質(zhì)的品質(zhì)因子Q( f)（Atkinson等，1992；1995）。

通過(guò)上述計(jì)算，筆者得到了三個(gè)研究區(qū)域的介質(zhì)品質(zhì)因子Q與頻率f的關(guān)系式分別為：中西部區(qū)域Q( f)=817.43f0.1902；中東部區(qū)域Q( f)=458.48f0.3980；東部區(qū)域Q( f)=393.37f0.4164。

3 場(chǎng)地響應(yīng)Site原理及結(jié)果

3.1 多臺(tái)多地震聯(lián)合反演場(chǎng)地響應(yīng)原理

本文采用平移窗方法計(jì)算NS分量和EW分量的記錄譜（Atkinson等，1992）。當(dāng)去掉儀器響應(yīng)和噪聲后，合成兩分量、并通過(guò)坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)除以2πf可得到水平分量的位移譜。對(duì)于地表地震計(jì)的記錄譜還需要除以2，用以扣除臺(tái)站的自由表面效應(yīng)，然后采用遺傳算法來(lái)反演場(chǎng)地響應(yīng)和震源參數(shù)。

在幾何擴(kuò)散和非彈性衰減Q( f)已知的情況下，在某個(gè)頻率f處，經(jīng)過(guò)上述校正后第j個(gè)臺(tái)站記錄到的第i個(gè)地震的觀測(cè)譜為：

式中，Ai0(f)為第i個(gè)地震的震源振幅譜；Pij(f)為第i個(gè)地震到第j個(gè)臺(tái)站的傳播路徑效應(yīng)；Sj(f)為第j個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)項(xiàng)。

假定每個(gè)地震都滿(mǎn)足Brune（1970）模型，再設(shè)定每個(gè)震源的震源譜參數(shù)Ω0和fc（Ω0為震源譜低頻水平，fc為拐角頻率），可得到每個(gè)地震的理論震源譜：

在第k個(gè)頻率上，第i個(gè)地震對(duì)第j個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)為：

在第k個(gè)頻率上，計(jì)算第j個(gè)臺(tái)站的由不同地震得到的場(chǎng)地響應(yīng)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差：

利用遺傳算法反復(fù)迭代給定范圍內(nèi)所有地震的震源譜參數(shù)Ω0和fc值，并對(duì)其不斷進(jìn)行調(diào)整，使殘差達(dá)到極小：

在震源譜參數(shù)確定的情況下，利用（10）式計(jì)算各個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)并取平均值。筆者在反演計(jì)算中發(fā)現(xiàn)，采用遺傳算法計(jì)算的殘差結(jié)果收斂速度較為緩慢，迭代500次時(shí)的結(jié)果才比較穩(wěn)定，為此，筆者在實(shí)際計(jì)算中對(duì)三個(gè)研究區(qū)域都統(tǒng)一選擇迭代600次。

3.2 三個(gè)研究區(qū)域的計(jì)算結(jié)果

3.2.1 內(nèi)蒙古中西部研究區(qū)域

圖2給出了中西部研究區(qū)域的17個(gè)臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)。從圖中可以看出，17個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)在頻率為1—20Hz范圍內(nèi)時(shí)，場(chǎng)地響應(yīng)因子的范圍為0.2—4。場(chǎng)地響應(yīng)等于1，表明場(chǎng)地對(duì)地震波信號(hào)沒(méi)有影響；場(chǎng)地響應(yīng)小于1，表明場(chǎng)地對(duì)地震波信號(hào)有衰減作用；場(chǎng)地響應(yīng)大于1，則對(duì)地震波信號(hào)有放大作用。17個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)在低頻（1—2Hz）范圍接近1，或略有放大，大部分臺(tái)站高頻部分明顯衰減。其中，BYT臺(tái)在低頻放大因子為1—2，高頻衰減至0.2；BHS臺(tái)在1—20Hz放大因子為1—4，放大效應(yīng)明顯；WJH、DSM、XSZ臺(tái)在低頻接近1，高頻略有衰減；BLM、RLT臺(tái)整體較為平穩(wěn)且接近于1；WUH、HHC、LCH、BATO、JIN臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)在大于10Hz后，隨地震波頻率增大而明顯減小。

3.2.2 內(nèi)蒙古中東部研究區(qū)域

圖3給出了中東部研究區(qū)域內(nèi)11個(gè)臺(tái)站場(chǎng)地的響應(yīng)曲線(xiàn)。從圖中可以看出，11個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)在頻率為1—20Hz范圍內(nèi)時(shí)，有10個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)因子范圍為0.4—2，表明場(chǎng)地對(duì)地震波影響不盡相同，但變化幅度不大。大部分臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)放大因子在低頻（1—2Hz）范圍接近于1，其中，BAC、LIX、NIC、CHF、XIH、LUB臺(tái)在頻率1—20Hz接近于1；AGL、JIP臺(tái)在低頻接近1，高頻衰減，尤其是AGL臺(tái)在1—20Hz范圍內(nèi)，從1衰減至0.07，衰減幅度大且明顯；HLH臺(tái)在低頻放大因子為2—3，高頻接近1；XLT、TIS臺(tái)則是低頻有衰減、高頻反而平穩(wěn)接近1。

圖2 內(nèi)蒙古中西部17個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)均值曲線(xiàn)Fig.2 The mean response curve of 17 stations in the middle west of Inner Mongolia

圖3 內(nèi)蒙古中東部11個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)均值曲線(xiàn)Fig.3 The mean response curve of 11 stations in the middle east of Inner Mongolia

3.2.3 內(nèi)蒙古東部研究區(qū)域

圖4給出了東部研究區(qū)域的11個(gè)臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)。從圖中可以看出，10個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)在頻率為1—20Hz范圍內(nèi)時(shí)，場(chǎng)地響應(yīng)因子的范圍為0.5—5。其中，ARS、GNH臺(tái)在頻率1—20Hz范圍的場(chǎng)地響應(yīng)略大于1，但接近1，較為穩(wěn)定；WLT、MZL臺(tái)在低頻接近1，高頻出現(xiàn)放大因子至2—4；XIQ、MDG、CHR、ZLT、NJT、IDR臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)存在明顯的放大效應(yīng)，最大達(dá)到5；HLR臺(tái)在低頻明顯衰減，高頻在1左右。由此可見(jiàn)，該研究區(qū)域的大部分臺(tái)站場(chǎng)地放大效應(yīng)明顯。

圖4 內(nèi)蒙古東部11個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)均值曲線(xiàn)Fig.4 The mean response curve of 11 stations in the east of Inner Mongolia

4 分析與結(jié)論

本文利用遺傳算法聯(lián)合反演Q值和臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)，得到的Q值是所有射線(xiàn)行走路徑穿過(guò)的地殼介質(zhì)的平均值（趙翠萍等，2004）。場(chǎng)地響應(yīng)結(jié)果顯示，三個(gè)研究區(qū)域的39個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)在頻率1—20Hz范圍內(nèi)，場(chǎng)地衰減或放大效應(yīng)不一，所以即使是基巖臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)也不能簡(jiǎn)單取1。

內(nèi)蒙古中西部地區(qū)的17個(gè)臺(tái)站與頻率有關(guān)的場(chǎng)地響應(yīng)顯示出以下四種變化特征：BLM、RLT臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)接近于1、且變化平穩(wěn)，這反映出2個(gè)臺(tái)站基巖較為穩(wěn)定；WUH、DSM、WJH、XSZ、DOSH、BATO、CSQ、WLH、HLG、LCH臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)低頻接近于1，高頻衰減，這與這些臺(tái)站基巖較為堅(jiān)硬或臺(tái)站所處的地質(zhì)環(huán)境影響有關(guān)，這些臺(tái)站大多位于構(gòu)造和斷裂帶附近；BYT、HHC、JIN、QSH臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)低頻放大，高頻衰減，這可能與臺(tái)基位于軟的沉積層受場(chǎng)地影響有關(guān)，這些臺(tái)站的臺(tái)基巖性都較為脆弱，多為砂巖或灰?guī)r；BHS臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)呈現(xiàn)出明顯的場(chǎng)地放大，這可能是受場(chǎng)地周?chē)橘|(zhì)影響，與臺(tái)站周?chē)采w層較厚有關(guān)。相關(guān)的研究表明，土層臺(tái)對(duì)低頻率波放大作用高于對(duì)高頻率波的放大作用（朱新運(yùn)，2012）。河套盆地周?chē)膸讉€(gè)觀測(cè)環(huán)境基本相同的DSM、WJH、XSZ臺(tái)，其場(chǎng)地響應(yīng)曲線(xiàn)形態(tài)基本一致，這在一定程度上反映出該地區(qū)的場(chǎng)地特征。特別是該區(qū)域整體場(chǎng)地衰減效應(yīng)明顯，說(shuō)明該區(qū)域的臺(tái)基較為堅(jiān)硬。

內(nèi)蒙古中東部研究區(qū)域11個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)顯示出以下四種變化特征：BAC、LIX、NIC、CHF、XIH、LUB臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)接近于1，說(shuō)明基巖較為穩(wěn)定；AGL、JIP臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)低頻接近于1，高頻衰減，這與臺(tái)站所處的地質(zhì)環(huán)境影響有關(guān)；HLH臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)低頻放大，高頻接近于1，這可能是受臺(tái)基位于軟的沉積層場(chǎng)地影響，臺(tái)基風(fēng)化較為嚴(yán)重；XLT、TIS臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)呈現(xiàn)出明顯的低頻略有衰減，高頻接近于1，這可能是受場(chǎng)地周?chē)厥饨橘|(zhì)環(huán)境影響。開(kāi)魯盆地周?chē)拷∑饚У腘IC、CHF、XIH、LUB、TIS臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)形態(tài)基本一致，這反映出該地區(qū)的場(chǎng)地特征。特別是該區(qū)域的大部分臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)都在1左右，說(shuō)明該區(qū)域的臺(tái)基相對(duì)來(lái)說(shuō)比較穩(wěn)定和理想。僅AGL臺(tái)有明顯的場(chǎng)地衰減效應(yīng)、且幅度大，這可能與特殊臺(tái)基或斷裂構(gòu)造有關(guān)，還需做進(jìn)一步的研究。

內(nèi)蒙古東部研究區(qū)域11個(gè)臺(tái)站的場(chǎng)地響應(yīng)顯示出以下四種變化特征：ARS、GNH臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)接近于1、但略大于1，平穩(wěn)變化，這反映出這些臺(tái)站基巖較為穩(wěn)定；WLT、GNH臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)低頻接近于1，高頻放大，這可能與臺(tái)站所處的周?chē)刭|(zhì)環(huán)境影響有關(guān)，因?yàn)榕_(tái)站周?chē)嬖谟幸欢ê穸鹊母采w層或基巖不理想的情況；XIQ、MDG、CHR、ZLT、NJT、IDR臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)存在明顯的放大效應(yīng)，這也是由于受臺(tái)基位于軟的沉積層或者周?chē)鷪?chǎng)地的影響，因?yàn)樵摰貐^(qū)存在較厚的覆蓋層；HLR臺(tái)的場(chǎng)地響應(yīng)呈現(xiàn)出明顯的低頻衰減，高頻接近于1，這可能與場(chǎng)地周?chē)厥饨橘|(zhì)環(huán)境有關(guān)，因?yàn)樵撆_(tái)站與周?chē)襟w構(gòu)造連續(xù)相對(duì)應(yīng)。一般來(lái)說(shuō)，由于密度和波速相對(duì)較低會(huì)造成介質(zhì)的阻抗較小（介質(zhì)的阻抗等于密度和波速的乘積），而地震波的振幅與阻抗的平方根成反比，當(dāng)?shù)卣鸩▊鞯降退佟⒌兔芏裙腆w中時(shí)，振幅會(huì)增大。因此，與靠近位于基巖上的場(chǎng)地相比，不理想的臺(tái)站場(chǎng)地上由同一個(gè)地震產(chǎn)生的晃動(dòng)更為劇烈（華衛(wèi)等，2010）。內(nèi)蒙古東部研究區(qū)域的臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)都存在不同程度的放大，這反映出該地區(qū)存在較厚覆蓋層的情況，同時(shí)也在一定程度上反映了該地區(qū)的場(chǎng)地特征，其臺(tái)基最大放大為5倍，放大效應(yīng)明顯。根據(jù)對(duì)臺(tái)站的實(shí)地考察，該區(qū)域的大部分臺(tái)站理想基巖之上有松軟土層，或者場(chǎng)地表層的巖石與理想基巖不連續(xù)，破碎程度高，有松散等情況。

臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)主要受臺(tái)站基底巖性以及場(chǎng)地所處的淺層地質(zhì)條件、沉積場(chǎng)地的覆蓋層厚度等多種因素的影響。本文的研究成果可以作為臺(tái)網(wǎng)基礎(chǔ)性參數(shù)，對(duì)進(jìn)一步研究震級(jí)校正等有重要意義。

致謝：本研究得到了中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所趙翠萍、王洪體老師的幫助與指導(dǎo)，在此深表感謝。

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Regional Characteristic Analysis on Site Response of Digital Stations in Inner Mongolia

Wang Xin, Yin Zhanjun, Hao Meixian and Zhang Hui
(Earthquake Administration of Inner Mongolia，Hohhot 010080，China)

Inner Mongolia region is divided into three areas on the basis of seismic activity, station layout and geological tectonics, in which 785 waveform recordings of 124 earthquakes with MLequal or greater than 3.0 from 39 stations are processed in this study. We applied a lag-window spectral technique to obtain a stable Fourier spectrum of signals and noises. By adopting Genetic algorithm, reflected respectively transmission medium inelastic attenuation coefficient and station site response of three different tectonic regions are analyzed in order to obtain medium attenuation model and spectrum of station site response, which will be significant in providing important reference to earthquake magnitude corrected value of station. The results show that site response of most stations is of regional characteristics. In specific, high frequency shows strong attenuation for stations in western region; whereas no strong attenuation from stations in middle east region; remarkable enhancement of whole frequency arrangement from stations in eastern region. The above observation is in good agreement with the thickness variation of covering layer in the area.

Inner Mongolia region；Q value；Inelastic attenuation；Genetic algorithm；Site response；The source spectrum

中國(guó)地震局“測(cè)震臺(tái)網(wǎng)青年骨干培養(yǎng)專(zhuān)項(xiàng)”—內(nèi)蒙古測(cè)震臺(tái)站場(chǎng)地響應(yīng)及其對(duì)震級(jí)影響研究（20130204）資助

2014-06-06.

王鑫，男，生于1982年。2007年畢業(yè)于內(nèi)蒙古大學(xué)物理系，工程師。主要從事臺(tái)網(wǎng)地震監(jiān)測(cè)與系統(tǒng)運(yùn)維工作。E-mail：wangxin0111@163.com