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等震线是椭圆的:长轴指着断层,外凸处藏着软土

同一场地震画出的等震线,多数是一圈套一圈的椭圆,长轴方向稳定。少数地方线会突然外鼓,那一块往往是软土盆地或填土区,与震中的距离并不对应烈度高低。

长轴方向就是发震断层的走向

破裂沿断层向两端扩展,能量沿走向铺开,等震线因此被拉长。长轴与短轴之比常在二比一到五比一之间,震级越大、破裂越长,比值越高,形状也越扁,比值越大说明破裂越接近一条直线。

把多个地震的长轴画在一张图上,方向常常一致,这条共同的线就是区域主构造线。本文判断:等震线长轴是野外判断隐伏断层走向最省事的一手资料,比零星露头可靠。

烈度随距离衰减,衰减率不是常数

近处衰减速快,远处慢。震中距三十千米内,烈度可能每十千米降一度半;超过一百千米后,每三五十千米才降一度,尾部拖得很长,远处仍可能感到明显摇晃。

衰减还跟方向有关。垂直断层方向衰减快,沿断层方向衰减慢,等震线因此不是同心圆,而是两端尖、两侧扁的纺锤形,尖端指向破裂的两端,也指向能量跑得最远的方向。

上盘一侧的等震线会整体偏移

逆断层上盘被抬升并压在另一侧之上,震动更强。上盘一侧的烈度常比下盘高一度左右,等震线整体向上盘偏移几千米到十几千米,偏移量与断层倾角、破裂深度都有关系。

正断层的情况相反,下降盘的沉积层往往更厚,松软物质放大震动,高烈度区有时反而落在下盘一侧。判断哪一侧更重,要看断层性质与覆盖层厚度,不能只看断层类型。

孤立的高烈度圈是场地效应的签名

远离震中的方向上突然出现一圈七度,周围只有五度,这叫烈度异常区。成因多是厚层软土、古河道、湖相沉积,或是地形上的山脊与陡坎,面积从几平方千米到几十平方千米。

山脊顶部比山脚高一到两度,因为山体对波有放大作用;陡崖边缘、填方与挖方交界处,也常出现几米到几十米宽的异常带,形状跟着地质界线走,不跟着震中走。

关键数据

  • 等震线长轴与短轴之比常为 2:1 至 5:1
  • 近场烈度可每 10 千米降 1.5 度
  • 100 千米外约每 30–50 千米降 1 度
  • 逆断层上盘烈度常高约 1 度
  • 山脊顶部可比山脚高 1–2 度
  • 烈度异常区直径可达 10–30 千米

台站稀疏时,等震线是人画出来的

等震线的原始数据是调查点,点与点之间靠插值。山区调查点相隔二三十千米时,一条线的位置可以差出十几千米,圈内的精细形状多半是想象,两点的烈度只要有一个判错,整条线就跟着平移。

海上的等震线几乎没有数据。岛屿台站稀少,等震线只能沿岸线闭合,海底的实际衰减无从校正,图上的椭圆有一半是推测,沿海的图往往画到海岸线就草草收口。

同一烈度可以来自完全不同的原因。软土放大、地形放大、破裂方向性效应,都能造出外凸,仅凭形状无法区分,必须结合土层资料与余震分布,逐段核对,必要时补做剪切波速测试。

参考文献

  • 中国地震局.《中国地震烈度表》GB/T 17742-2020. 中国标准出版社, 2020. —— 烈度评定与等震线绘制。
  • Stein S., Wysession M. An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure. Blackwell, 2003. —— 烈度衰减与场地效应。
  • Wells D. L., Coppersmith K. J. New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. BSSA, 1994. —— 破裂尺度与震级。
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文章名称:等震线是椭圆的:长轴指着断层,外凸处藏着软土
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