日本东北地区Kappa值影响因素的讨论

发布时间：2019-11-27 21:49

【摘要】：上世纪80年代,地震学家发现随着频率超出特定频率值时,加速度傅里叶幅值谱有明显的下降,随后,对这种高频衰减现象的研究就没有间断过。近些年,工程地震领域中,在缺少强震数据地区建立衰减关系时,随着数值模拟方法的大量使用,对高频衰减因子kappa(κ)的研究日益增加,尤其是在NGA-East项目开展后,研究的热度持续增加。本文选择地震数据丰富的日本东北地区(36°N-40°N,138°E-143°E)作为研究区,使用宽频带数字地震监测台网F-net记录到的2000年1月1日到2003年6月1日的91次小震(MW=3.5-4.5、震源深度≤30km、震源距≤300km)的2094条记录及14次大震(MW=4.5-5.8、震源深度≤30km、震源距≤300km)的321条记录,同时补充了强震观测台网KiK-net观测到的2011年1月至2014年1月震级551次地震(MW3.5-4.5、震源深度≤30km、震源距≤300km)的井下记录。结合这些数据的特点,采用Anderson和Humphrey的方法、同步宽频带谱拟合方法、固定应力降方法及经典加速度谱方法计算κ值,前三种为宽带反演方法,后一种为有限带宽方法。计算结果整体上看,三种宽带反演结果较为接近,有限带宽方法的κ值高于前三种κ值。κ的理论基础及影响因素一直是讨论的热点。目前对于κ影响因素的讨论中,比较普遍的观点是场地条件起主要作用,震源和传播途径的影响程度不同,取决于研究区域。在本文中将地震记录κ值与震源距向台站和震源做线性回归得到κ0与κs,针对某些地区强震记录不足的问题,研究同区域KiK-net台站记录得到的κ0与F-net台站记录得到的κ0的差异,探讨用监测台网数据确定区域κ0值可能性。结果显示,监测台网F-net台站处κ0大多高于强震台网Ki K-net井下台站κ0,两者差值Δκ0大多在-0.01s至0.025s范围。由于两种地震台网的台站所放置的场地条件不同,存在的差值是可以用与剪切波速的关系解释的,说明了在建立基于地震学的地震动衰减关系过程中,借助监测台网数据确定κ0值的可行性,也说明了将硬基岩场地地震动衰减关系调整到工程基岩场地时,将κ0作为参数的合理性。为了回答中小震级地震κ是否能应用于更大地震地震动估计的问题。本文将F-net和KiK-net井下记录的大震(MW≥4.5)及小震(MW=3.5-4.5)的κs与震级进行线性回归统计,各方法对应的拟合优度均较低,与震级线性关系不明显。说明各方法中用来消除震源影响的手段是有效的;同步宽频带谱拟合方法中两类数据的结果差别不大。考虑到经典加速度谱方法直接在加速度傅里叶幅值谱的高频部分测量κ值,其中包含了震源、传播途径和场地的影响,提出将κ的影响因素进行解耦,在F-net和KiK-net地表、井下的真实观测谱中去除震源谱项、非弹性衰减项和场地放大项得到κ0,将κ0代入傅里叶幅值谱的计算公式,和κ0-AS代入的结果一起,与实际观测谱比较,改进后得到的谱幅值在高频部分斜率与真实谱较为一致,说明较为合理。
【图文】：

分布图,观测台,分布图,震源距

图 2-1 F-net 中 84 个观测台站分布图究区中 2000 年 1 月 1 日到 2003 年 6 月 1 日发生地震（MWkm、震源距≤300km）的记录。为减少计算结果的离散性，

台站分布,矩震级

图 2-2 研究区域内 9 个 F-net 台站分布图带地震仪的记录采样频率为 80Hz。收集到矩震级 3.5-4.5 级的记录，，矩震级 4.5-5.8 级的 14 次地震的 321 条记录，共 105 次
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P315

【参考文献】