中朝板块元古宙板内地震带与盆地格局

地史中发生的强地震事件在地层中留下固定的记录 (图 1～ 3) ,这些记录在区域上呈带状分布 ,代表地史中的地震带。中朝板块元古宙目前可识别出两个板内地震带 (图 5 )。中元古代板内地震带 (170 0～ 12 0 0Ma)西起太行山北段 ,经燕山山脉、辽宁西部、穿越辽河平原至辽宁北部的泛河流域分布 ,即燕山—泛河地震带 ,现今呈NEE向延伸。新元古代震旦纪地震带沿吉林南部、辽东半岛、山东中部及苏皖北部现今呈NNE走向分布 ,即古郯庐地震带 (6 5 0～ 6 0 0Ma)。上述两个板内地震带是元古宙不同时期超大陆裂解的响应。中元古代与新元古代两个不同方向的地震断裂带分别控制着两个时期的盆地边界。燕山泛河地震断裂带构成中元古代海盆南界 (指现在的位置 ) ,形成向北开放的海域。古郯庐地震断裂带将中朝板块裂解为华北块体与胶辽朝块体。古郯庐地震断裂带构成震旦纪海域的边界 ,震旦纪海盆通过朝鲜半岛与当时的外海相连接 ,华北块体则为陆源剥蚀区。文内四幅古地理图 (图 6～ 9)是以地震灾变思想为指导 ,以新的地层研究、对比为基础编制的 ,侧重反映了盆地的格局及其变化。根据地震、同沉积断裂新的思路 ,可提供地质学家重新认识与解释某些沉积矿床的成因 ,它们的成矿元素均来自地球深部而非地表风化作用。

俯冲带板内地震的位移谱阻尼修正系数研究

为了建立一个用于调整设计反应谱的B_d模型,本文利用Zhao et al的场地分类方法,将KiK-net和K-NET地震数据库中4 695条M_w≥5.0的俯冲带板内地震动记录分成了四组,并对每组数据在36个谱周期、14个阻尼比水平下的位移谱阻尼修正系数B_d的几何均值进行了分析。阻尼比小于0.05时,B_d会随谱周期先增后减,在短周期内I类场地的B_d最大、IV类最小,在中长周期时,II类最小、IV类最大,阻尼比大于0.05时,具有相反变化规律。通过对不同场地间B_d的方差和均值进行F-检验和t-检验,本文证明了场地分类的必要性,基于最小二乘回归法,给出了B_d关于谱周期和阻尼比的表达式。为研究回归方程的残差组成,文中利用随机效应方法对残差进行了分解。结果表明:整体上震源效应产生的随机误差小于其他效应产生的随机误差,场地效应产生的随机误差小于路径效应产生的随机误差。位移谱阻尼修正系数还受到矩震级、震源深度和震源距的影响,本文模型暂未考虑这些因素。

俯冲带板内地震水平加速度谱的阻尼比修正系数模型研究

本文研究目的是建立一个阻尼比修正系数模型用来调整5%阻尼比设计反应谱,得到其他阻尼比的设计反应谱。数据采用从日本KiK-net和K-NET网站中获得的4 695条俯冲带板内地震的强震记录,基于场地周期的分类方法将其分为四类。运用统计分析建立仅考虑场地类别和谱周期的阻尼比修正系数模型,可用于调整不考虑震级和震源距的设计反应谱。模型总残差和总残差标准差分为事件间、事件内残差及其残差标准差;通过随机效应模型将事件内分离为场地间、场地内残差及其残差标准差。这些标准差可评估震源效应、场地效应以及路径效应对模型的影响。分析结果表明:偏差是由震源效应、场地效应和路径效应引起的;长周期震源效应引起的随机误差要大于其他效应引起的随机误差;低阻尼情况下场地效应导致的随机误差要小于路径效应引起的随机误差。为了提供一个简单便于调整规范设计反应谱的模型,研究模型暂未考虑上述因素的影响。

随机有限断层法的俯冲带板内地震动模拟

为明确随机有限断层法在俯冲带板内地震动模拟中的适用性,以2021年日本千叶M j6.1俯冲带板内地震为例,使用该方法模拟了震中范围100 km内25组KiK-net台站井上和井下记录,并分析了模拟与观测记录的频谱、持时、峰值和空间分布等地震动特征。结果表明:模拟与观测记录的5%阻尼比拟加速度反应谱(A_(ps))在0.1~10 Hz频带范围内吻合较好;基于70%能量持时模型的模拟记录在强震动段和持时上与观测记录匹配良好;井上台模拟与观测记录的地表峰值加速度(A_(pg))接近,且两者A_(pg)衰减特征基本一致;模拟和观测记录所得A_(pg)等值线相似。此外,将模拟和观测记录与现有日本俯冲带板内地震动衰减关系式(Zhao16)进行了比较,发现Zhao16的A_(pg)预测值普遍出现高估,其A_(ps)预测值在低频和高频分别出现一定程度的低估和高估,这可能与研究区域的盆地效应和软土层有关。研究结果为随机有限断层法模拟俯冲带板内地震动的适用性提供了依据,进而为探索将该方法应用于中国具有相似俯冲带构造的地区提供参考。

俯冲带板内地震竖向位移谱阻尼修正系数模型研究

基于日本K-NET和KiK-net台网中4695条俯冲板内地震记录的竖向分量,建立了位移谱阻尼修正系数(DMF)模型。采用基于场地周期的场地分类方法,并通过固定效应法推导出模型系数。该DMF模型考虑了谱周期、阻尼比和场地条件的影响,可以用来调整与震源和距离无关的设计反应谱。利用阻尼比对数的二次方程式对原数据进行拟合回归。通过随机效应模型分离出事件内和事件间残差,并评估震源和路径、场地参数的影响。残差的分布表明:增加震级、震源深度和震源距离项可以改善DMF模型。整体上看:震源效应对DMF模型的影响小于路径效应,而场地效应介于震源效应和路径效应之间。当周期小于1.1s时,场地效应引起的随机误差大于震源效应引起的随机误差,1.1s后则相反。

俯冲带板内地震竖向加速度谱阻尼修正系数模型研究

基于日本K-NET和KiK-net台网的4695条俯冲带板内地震记录,采用最小二乘法对阻尼修正系数(DMF)的几何均值进行关于阻尼比和谱周期的回归拟合,分场地类别建立了考虑阻尼比和谱周期的竖向加速度谱DMF模型。为探究震源、路径和场地效应对该模型残差分布的影响,采用随机效应模型将残差分离得到各类残差及相应的残差标准差,在此基础上进行DMF模型残差分析。研究结果表明,DMF可以采用阻尼比对数值的三次多项式、周期对数值的四次多项式来模拟。由于规范设计反应谱并非针对某一特定地震,规范提出的DMF模型并不包含震源和路径参数,但事件间和事件内残差关于矩震级、断层距离和断层深度的分布表明,在给定地震事件下,包含地震动参数的DMF模型将会改善模型的预测能力。