Đặc điểm của chuyển động mặt đất mạnh tần số cao

Bulletin of the Seismological Society of America - Tập 71 Số 6 - Trang 2071-2095 - 1981
Thomas C. Hanks1, Robin K. McGuire2
1U.S. Geological Survey, 345 Middlefield Road, Menlo Park, California, 94025
2Ertec Rocky Mountain, Inc. 1746 Cole Boulevard Golden, Colorado 80401

Tóm tắt

Tóm tắtPhân tích hơn 300 thành phần nằm ngang của gia tốc mặt đất do trận động đất San Fernando, tám trận động đất vừa đến lớn khác ở California, và bảy dư chấn của Oroville cho thấy rằng các lịch sử thời gian gia tốc này, gần như hoàn toàn, là tiếng ồn trắng Gauss hạn chế băng tần trong khoảng thời gian đến sóng S; sự hạn chế băng tần được xác định bởi tần số góc phổ f0 và fmax, tần số cao nhất được phép bởi máy ghi gia tốc hoặc sự suy giảm của Trái đất, và khoảng thời gian đến sóng S là (0 ≦ t − R/β ≦ Td), trong đó R là khoảng cách, β là tốc độ sóng cắt, và Td là thời gian đứt gãy. Một cuộc kiểm tra đặc điểm gia tốc bình quân (arms) của các bản ghi này cho 0 ≦ t − R/β ≦ Td theo phương trìnhtrong đó Δσ là giảm áp lực động đất, cho kết quả đáng ngạc nhiên rằng tất cả 16 trận động đất có độ giảm áp lực, theo giá trị bản ghi của arms, gần như đều bằng 100 bar (trong một yếu tố 2). Sự phụ thuộc của arms vào nguồn chỉ phụ thuộc vào tham số 1/fo, mà chỉ tăng lên theo lũy thừa một phần sáu của moment địa chấn cho các trận động đất có độ giảm áp lực không đổi. Nói cách khác, mô hình và bản ghi arms tương đương trong một yếu tố 2 khoảng 85% thời gian cho Δσ = 100 bar và biết 1/fo.Căn cứ rằng các lịch sử thời gian gia tốc có độ dài hữu hạn, hạn chế băng tần, tiếng ồn trắng Gauss, cho bất kỳ trường hợp nào arms được cố định bởi Δσ = 100 bar và 1/fo, chúng tôi có thể ước lượng các gia tốc cực đại (amax) cho tất cả các bản ghi này với độ chính xác đáng kể (50% hoặc thấp hơn). Mối quan hệ làtrong đó arms được định nghĩa ở trên. Với độ chính xác thấp hơn, mối quan hệ này cũng phù hợp với bộ gia tốc cực đại của Hanks và Johnson (1976), lại một lần nữa với Δσ = 100 bar. Tại một khoảng cách cố định, gần, chúng tôi xác định sự phụ thuộc của độ lớn vào amax là log amax ∝ 0.30 M cho 4≲M=ML≲612, gần với giá trị gần đây được xác định thực nghiệm bởi Joyner và Boore (1981) cho 5.0 ≦ M ≦ 7.7, hệ số của họ trên M (độ lớn moment) là 0.25 ± 0.04. Trong mô hình được trình bày ở đây, sự phụ thuộc vào độ lớn của gia tốc cực đại là chức năng của thời gian đứt gãy; các trận động đất lớn có gia tốc cực đại lớn hơn vì chúng kéo dài lâu hơn, không phải vì chúng mạnh hơn về mặt nội tại ở các tần số cao điều khiển gia tốc cực đại.Các đặc tính được hành xử tốt của chuyển động mặt đất mạnh tần số cao cũng gợi ý rằng sự khác biệt căng thẳng phát triển trong quá trình đứt gãy vỏ trái đất cũng được hành xử tốt tương ứng, cả trong việc giải phóng áp lực trung bình qua kích thước nguồn đặc trưng và trong sự thành phần và phân phối phổ của các sự khác biệt căng thẳng phát triển qua các kích thước nhỏ hơn.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Andrews, (1980), A stochastic fault model, 1. static case, J. Geophys. Res., 85, 3867, 10.1029/JB085iB07p03867

Andrews, (1981), A stochastic fault model, 2. time-dependent case, J. Geophys. Res., 86, 10.1029/JB086iB11p10821

Applied Technology Council, (1978), Tentative provisions for the development of seismic regulations for buildings

Bakun, (1980), Implication of seismicity for failure of a section of the San Andreas fault, Bull. Seism. Soc. Am., 70, 185, 10.1785/BSSA0700010185

Berrill J. B. (1975). A study of high-frequency strong ground motion from the San Fernando earthquake, Ph.D. Thesis, California Institute of Technology, Pasadena.

Blume, (1979), On instrumental versus effective acceleration, and design coefficients, Proceedings of the 2nd U.S. National Conference on Earthquake Engineering, 868

Boatwright, (1981), Quasi-dynamic models of simple earthquakes: application to an aftershock of the 1975 Oroville, California earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 71, 69

Bolt, (1978), The local magnitude ML of the Kern County earthquake of July 21, 1952, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 513

Boore, (1980), Peak acceleration, velocity, and displacement from strong-motion records, Bull. Seism. Soc. Am., 70, 305, 10.1785/BSSA0700010305

Brune, (1970), Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes, J. Geophys. Res., 75, 4997, 10.1029/JB075i026p04997

Brune, (1971), Correction, J. Geophys. Res., 76, 5002

Brune, (1981), Source directivity and estimation of strong ground motion, Session of Seismological Society of America Meeting, March 23-25

Burdick, (1976), Inversion of the body waves from the Borrego Mountain earthquake to the source mechanism, Bull. Seism. Soc. Am., 66, 1485, 10.1785/BSSA0660051485

Campbell, (1981), Near-source attenuation of peak horizontal acceleration, Bull. Seism. Soc. Am., 71, 2039

Donovan, (1973), Earthquake hazards for buildings, Building Practices for Disaster Mitigation

Eaton, (1970), Aftershocks of the 1966 Parkfield-Cholame, California, earthquake: a detailed study, Bull. Seism. Soc. Am., 60, 1151

Fletcher, (1980), Strong-motion accelerograms of the Oroville, California, aftershocks: data processing and the aftershock of 0350 August 6, 1975, Bull. Seism. Soc. Am., 70, 243, 10.1785/BSSA0700010243

Hanks, (1975), Strong ground motion of the San Fernando, California, earthquake: ground displacements, Bull. Seism. Soc. Am., 65, 193, 10.1785/BSSA0650010193

Hanks, (1976), Observations and estimation of long-period strong ground motion in the Los Angeles Basin, Earthquake Eng. Struct. Dyn, 4, 473, 10.1002/eqe.4290040505

Hanks, (1977), Earthquake stress drops, ambient tectonic stresses and stresses that drive plate motions, Pure Appl. Geophys., 115, 441, 10.1007/BF01637120

Hanks, (1979), b-values and ω−γ seismic source models: implications for tectonic stress variations along active crustal fault zones and the estimation of high-frequency strong ground motion, J. Geophys. Res., 84, 2235, 10.1029/JB084iB05p02235

Hanks, (1979), Seismological aspects of strong motion seismology, Proceedings of the 2nd U.S. National Conference on Earthquake Engineering, 898

Hanks, (1972), A graphical representation of seismic source parameters, J. Geophys. Res., 77, 4393, 10.1029/JB077i023p04393

Hanks, (1972), The use of body-wave spectra in the determination of seismic source parameters, Bull. Seism. Soc. Am., 62, 561, 10.1785/BSSA0620020561

Hanks, (1975), Seismic moments of the larger earthquake of the southern California region, Bull. Geol. Soc. Am., 86, 1131, 10.1130/0016-7606(1975)86<1131:SMOTLE>2.0.CO;2

Hanks, (1976), Geophysical assessment of peak accelerations, Bull. Seism. Soc. Am., 66, 959

Hanks, (1979), A moment magnitude scale, J. Geophys. Res., 84, 2348, 10.1029/JB084iB05p02348

Heaton, (1977), A study of the strong ground motion of the Borrego Mountain, California, earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 67, 315, 10.1785/BSSA0670020315

Heaton, (1978), Predictability of strong ground motion in the Imperial Valley: modeling the M4.9, November 4, 1976 Brawley earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 31

Housner, (1947), Characteristics of strong-motion earthquakes, Bull. Seism. Soc. Am., 37, 19, 10.1785/BSSA0370010019

Joyner, (1981), Peak horizontal acceleration and velocity from strong-motion records including records from the 1979 Imperial Valley, California, earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 71, 2011, 10.1785/BSSA0710062011

Kanamori, (1975), Theoretical basis of some empirical relations in seismology, Bull. Seism. Soc. Am., 65, 1073

Kanamori, (1978), Determination of local magnitude, ML, from strong-motion accelerograms, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 471

Kudo, (1978), The contribution of Love waves to strong ground motions, Proceedings of the Second International Conference on Microzonation for Safer Construction—Research and Applications, 765

McCann, (1980), rms acceleration and duration of strong ground motion

McGarr, (1981), Analysis of peak ground motion in terms of a model of inhomogeneous faulting, J. Geophys. Res., 86, 3901, 10.1029/JB086iB05p03901

McGuire R. K. Barnhard T. P. (1979). Four definitions of strong motion duration: their predictability and utility for seismic hazard analysis, U.S. Geol. Surv., Open-File Rept. 79-1515.

McGuire, (1980), RMS accelerations and spectral amplitudes of strong ground motion during the San Fernando, California earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 70, 1907, 10.1785/BSSA0700051907

Nur, (1978), Nonuniform friction as a physical basis for earthquake mechanics, Pure Appl. Geophys., 116, 964, 10.1007/BF00876550

Scholz, (1981), Scaling laws for large earthquakes: consequences of physical models, Bull. Seism. Soc. Am., 72

Seekins, (1978), Strong motion accelerograms of the Oroville aftershocks and peak acceleration data, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 677, 10.1785/BSSA0680030677

Seekins, (1978), Shear-wave velocity structure near Oroville, California, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 691

Swanger, (1978), Simulation of strong-motion displacements using surface-wave modal superposition, Bull. Seism. Soc. Am., 68, 907

Swanger, (1978), Importance of surface waves in strong ground motion in the period range 1 to 10 seconds, Proceedings of the Second International Conference on Microzonation for Safer Construction—Research and Application, 1447

Tchalenko, (1970), Similarities between shear zones of different magnitudes, Bull. Geol. Soc. Am., 81, 1625, 10.1130/0016-7606(1970)81[1625:SBSZOD]2.0.CO;2

Thatcher, (1973), Source parameters of southern California earthquakes, J. Geophys. Res., 78, 8547, 10.1029/JB078i035p08547

Tocher, (1959), Seismic history of the San Francisco region, San Francisco Earthquakes of March 1957, Calif. Div. Mines Geol. Spec. Rept. 57

Trifunac, (1970), Complexity of energy release during the Imperial Valley, California, earthquake of 1940, Bull. Seism. Soc. Am., 60, 137

Trifunac, (1974), Parkfield, California, earthquake of June 27, 1966: a three-dimensional moving dislocation, Bull. Seism. Soc. Am., 64, 511, 10.1785/BSSA0643-10511

Tucker, (1973), Seismograms, S-wave spectra, and source parameters for aftershocks of San Fernando earthquake, San Fernando, California, Earthquake of February 9, 1971, III, 69

Vanmarcke E. H. Lai S. P. (1977). Strong-motion duration of earthquakes, Dept. of Civil Eng.Pub. No. R77-16, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge.

von Seggern, (1980), A random stress model for seismicity statistics and earthquake prediction, Geophys. Res. Letters, 70, 637, 10.1029/GL007i009p00637

Wallace, (1968), Notes on stream channels offset by the San Andreas fault, Southern Coast Ranges, California, Proceedings of Conference on Geologic Problems of San Andreas Fault System, 6

Thông tin
Thông tin xuất bản

Bulletin of the Seismological Society of America

Tập 71 Số 6

2071-2095

Thông tin tác giả