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2023年12月18日23時(shí)59分，在甘肅省臨夏州積石山縣(北緯35.7度，東經(jīng)102.79度)發(fā)生6.2級地震，震源深度10公里。地震發(fā)生后，中國地震局工程力學(xué)研究所立即啟動(dòng)震后科技應急處置預案，開(kāi)展了地震動(dòng)特征、地震動(dòng)強度高形成機理和地震動(dòng)破壞機理研究，從三方面分析此次地震震級不高但地震災害重的原因。

1.地震動(dòng)特征分析

工力所強震動(dòng)觀(guān)測中心共收集距震中100公里范圍內57個(gè)實(shí)時(shí)強震儀和182個(gè)實(shí)時(shí)烈度儀的加速度觀(guān)測記錄。提取了記錄的峰值加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）。圖1為臺站的水平向峰值加速度分布圖，其中烈度儀GS.N0028距震中12.3公里，峰值加速度高達1.1 g（g為重力加速度），遠超過(guò)當地抗震設計基本地震動(dòng)峰值加速度；計算的儀器地震烈度為9.2度，遠大于烈度儀所在區域的抗震設防烈度。其余各站點(diǎn)加速度、速度記錄及反應譜等數據分析圖表均可見(jiàn)中國地震局工程力學(xué)研究所 應急產(chǎn)出：甘肅積石山6.2級地震（第2報） (iem.ac.cn)，供進(jìn)一步參考。

圖1 峰值加速度空間分布圖

對比分析了此次地震的地震動(dòng)參數（儀器地震烈度、峰值加速度PGA和峰值速度PGV）與我國2015版地震動(dòng)參數區劃圖地震動(dòng)衰減關(guān)系的估計值、2022年四川瀘定6.8級地震、2021年云南漾濞6.4級地震的地震動(dòng)參數差別（見(jiàn)圖2）。整體上，儀器地震烈度和峰值加速度明顯高于2015版地震動(dòng)參數區劃圖中地震動(dòng)衰減關(guān)系的估計值；此次地震的地震動(dòng)與震級更大的瀘定6.8級地震的地震動(dòng)較為接近，明顯大于漾濞6.4級地震的地震動(dòng)。對比地震動(dòng)參數與美國NGA-West 2 衰減關(guān)系（見(jiàn)圖3），峰值加速度高于NGA-West 2衰減關(guān)系中位值，峰值速度與衰減關(guān)系中位值較為接近，表明此次地震地震動(dòng)的高頻能量顯著(zhù)。

2.地震動(dòng)強度高形成機理初步分析
針對此次地震記錄呈現的高異常峰值，從震源機制分析其形成機理。以往研究和震害調查經(jīng)驗表明，造成高異常峰值的主要原因包括：震源的高應力降及特殊的地下介質(zhì)屬性?；谝酝芯抗ぷ?，我們分析了此次地震震源的應力降。初步結果表明，此次地震震源區對應的平均應力降為90-150 bar左右（見(jiàn)圖4），高于全球歷史地震平均應力降水平(30 bar),這與謝志南課題組前期估計蘆山主震逆沖型地震主破裂區平均應力降水平(90-150 bar)大致相當。因此，此次地震觀(guān)測到的高異常峰值現象，從震源的角度可以初步歸結為發(fā)震震源的高應力降。

圖4 不同發(fā)震震源應力降估計值對應的實(shí)測與模擬記錄譜加速度圖

進(jìn)一步，我們結合震源反演初步結果，采用USTClitho2.0公共波速結構模型（見(jiàn)圖5）和確定性地震動(dòng)模擬技術(shù)，初步再現地震動(dòng)場(chǎng)的時(shí)空發(fā)育過(guò)程。我們采用了歷史統計得到的破裂時(shí)間過(guò)程函數，同時(shí)考慮了此次地震應力降高的特性。圖6給出了模擬的水平向和豎向峰值速度空間分布。從模擬結果可以看出，盡管沒(méi)有考慮地表土體對地面運動(dòng)速度的放大作用，模擬值偏低，但模擬結果與烈度儀實(shí)測峰值速度場(chǎng)大致吻合。為此，進(jìn)一步確定了發(fā)震震源的高應力降是造成此次地震記錄高異常峰值普遍存在的主要原因。

圖5 區域介質(zhì)波速模型與有限元模型

圖6 模擬地震動(dòng)峰值速度場(chǎng)

3.地震動(dòng)破壞機理初步分析

根據現場(chǎng)調查情況，大河家鎮、劉集鄉、石塬鎮、關(guān)家川鄉、吹麻灘鎮等鄉鎮震害嚴重。對此，我們對以上鄉鎮附近的強震動(dòng)記錄進(jìn)行了分析。首先，由儀器烈度分布圖（如圖7）可知，上述鄉鎮均位于高儀器地震烈度區（見(jiàn)表1）。

圖7 臺站分布及儀器烈度等震線(xiàn)圖

其次，根據《中國地震動(dòng)參數區劃圖》（GB 18306-2015）中給定的設防水準，劉集鄉基本設防烈度為7度，對應的峰值加速度為0.1g。然而，劉集鄉附近的臺站GS.B002B加速度反應譜遠超9度罕遇地震設計反應譜（見(jiàn)圖8）。此次地震震中范圍農居多為低矮建筑，基本周期大約0.1秒到0.5秒之間，恰好處于抗震設計反應譜最大值平臺段，地震動(dòng)幅值大，短周期能量高，可能是導致積石山縣尤其震中附近大河家鎮、劉集鄉、柳溝鄉民居房屋倒塌破壞的主要原因。

圖8 GS.N002B臺站記錄的反應譜與設計譜對比圖

地震動(dòng)引起的慣性作用是造成房屋建筑破壞的主要原因，地震動(dòng)與震級大小密切相關(guān)，但并非震級小地震動(dòng)強度就小。地震動(dòng)強度還與震源機制、震中距、場(chǎng)地條件以及臺站的方位角等密切相關(guān)。積石山6.2級地震的地震動(dòng)強度比以往同震級要大，加之震中附近農居抗震能力偏弱，導致了較為嚴重的破壞。同時(shí)，此次地震具有典型的農村地區“小震致災、中震大災、大震巨災”的地震災害特點(diǎn)。