Characteristics of Near-source Strong Ground Motion Observed from the September 5, 2022 Luding MS6.8 Earthquake
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摘要: 2022年9月5日12时52分四川甘孜州泸定县发生MS6.8地震，造成重大人员伤亡和财产损失。本文利用此次地震中距离发震断层80 km以内获得的92个三分量加速度记录，研究此次地震近断层地震动峰值加速度（PGA）、峰值速度（PGV）和不同周期加速度反应谱（Sa）的空间分布与衰减特征，探讨了近断层地震动的脉冲特征及其对地震动反应谱的影响。研究结果表明：（1）此次地震近断层地震动表现出随观测方向变化的较强极性特征，其中51LDJ记录的南北分量约达到东西分量的3倍，这主要受地震的走滑破裂特征影响。（2）近场地震动强度的空间分布主要受此次地震发震断层的走向控制，峰值加速度、速度和加速度反应谱值的分布与断层走向特点一致。较强的观测值多位于烈度VII度以上的区域，与震害分布相符，地震动强度分布从一定程度决定了震害分布。（3）从实际观测结果与地震动经验模型的对比来看，经验模型对本次地震PGA和0.2 s的短周期地震动有较好的预测；对于PGV和周期0.5 s以上的地震动反应谱，本文考察的6个经验模型均有不同程度的高估。（4）本次泸定地震有2条典型脉冲记录，均位于距离发震断层15 km以内，脉冲记录波形具有明显的双向脉冲特征，记录的PGV分别达到56.0 cm/s 和37.0 cm/s。速度脉冲在其脉冲特征周期附近，对加速度反应谱有显著放大作用。受此影响，距离断层最近的T2471台站记录的东西向和南北向反应谱在周期0.6 ～1.5 s范围均显著高于VIII度罕遇地震设计谱。此外，局部地形对地震动短周期成分有重要影响，T2471记录 东西向反应谱在0.1～0.2 s ，也远远超过了VIII度罕遇地震设计谱。Abstract: On 5 September 2022, an MS6.8 earthquake occurred in the Luding county, Ganzi autonomous prefecture, Sichuan province, caused severe property loss and many casualties. Using acceleration data recorded by 92 accelerographs within 80 km of the causative fault, we investigated the spatial distribution and attenuation characteristics of peak ground acceleration (PGA), peak ground velocity (PGV), and spectral acceleration (Sa) at different periods. We also studied the characteristic of pulse-like ground motions in the near-fault region and its amplification effect on response spectra. Our results indicated the following: (1) The near-fault strong motion had characteristics of strong directionality, showing significant variation of intensity measures with orientation. For example, affected by the strike-slip characteristic of this earthquake, the south-to-north component of 51LDJ record was about three times the west-to-east component. (2) Direction of fault fracture dominated the spatial distribution of near-fault strong motion. Distributions of PGA, PGV, and Sa were consistent with the fault strike. High intensity measure values were located within the area of seismic intensity over VII, which was consistent with distribution of earthquake damage. The distribution of strong motion determined the distribution of damage patterns in the near-field to some extent. (3) By comparing the observation with empirical ground motion models, we found these models had a good prediction of the PGA and short-period Sa at 0.2 s , but overestimated PGV and Sa over 0.5 s. (4) Two typical ground velocity pulses were observed during this earthquake, located within 15 km from the seismogenic fault. The velocity pulses had distinct bidirectional pulses in the waveforms, and their PGV was 56.0 and 37.0 cm/s, respectively. The large pulses had strong amplification effect on acceleration spectra around their characteristic periods. Due to this effect, spectral accelerations at 0.6~1.5s recorded by station T2471 in both west-to-east and south-to-north directions were significantly higher than the rare ground motion design spectrum for seismic intensity VIII. In addition, the local topography had an important influence on the short-period component of ground motion, which can be indicated by the fact that spectral acceleration at 0.1~0.2 s was significantly higher than the rare ground motion design spectrum for seismic intensity VIII.1)
1 2https://www.cea.gov.cn 2)2 3https://www.mem.gov.cn/xw/yjglbgzdt/202209/t20220911_422190.shtml -
引言
据中国地震台网测定，北京时间2022年9月5日12时52分在四川甘孜州泸定县发生MS6.8地震，震中坐标为（29.59°N，102.08°E）。根据中国地震局发布的《四川泸定6.8级地震烈度图》
1 ，此次地震的最高烈度为IX度，等震线长轴呈北西走向，长轴195 km，短轴112 km。截至2022年9月11日17时，地震已造成93人遇难，25人失联，多处桥梁、道路、房屋等人工构建物受损，多处通信、供电供水等生命线中断。本次地震的孕震环境为鲜水河断裂带，震中位于鲜水河断裂带磨西段，区域内地形高差大，构造应力较强，多水系发育，为滑坡、崩塌等地质灾害的形成提供了地质条件（梁明剑等，2020）。1725年以来，鲜水河断裂带共发生M6.0以上地震23次，M7.0以上地震8次，其中1973年发生的炉霍M7.6地震是鲜水河断裂带内有记录以来的最强震（李大虎等，2015）。此次地震发震断层为鲜水河断裂带磨西段，填补了鲜水河断裂带南端的地震空区，以南-南东向单侧破裂为主，最大滑动量约1.4 m，震源初始破裂深度为9.3 km，矩心深度为7～20 km，释放地震矩1.0068×1019 N·m，相当于矩震级MW6.6，双力偶成分占88%，是一次近纯走滑的地震事件，主震震源机制走向、倾角和滑动角分别为166°、86°和17°（Zhang等，2023；张喆等，2023）。根据余震分布和有限断层的反演结果，此次地震以左旋走滑方式撕裂了鲜水河断裂带南段，主要破裂区分布在震中附近及其南东方向20～30 km，余震深度总体呈北浅南深，与地壳内速度界面形态相符，推测与贡嘎山抬升对应的构造背景有关，余震分布在南端和北端相对集中，部分余震沿SW方向与鲜水河断裂呈共轭展布，可能有一条低倾角分支断层存在（刘泽民等，2023；张喆等，2023）。此次地震破裂长度约为磨西段破裂带四分之一，北部未破裂部分在未来有破裂可能。弹性位错模型表明，磨西断层滑动速率较快，约9.7 mm/a，并且仍在积蓄能量，未来可能发生MW7以上地震，具有较高的潜在地震风险（Guo等，2023）。
强震动观测记录是开展地震动工程特性、衰减规律、震源破裂机制、结构地震破坏机理等研究的重要基础，在工程抗震设防、震害评估、地震动预测和地震场地反应分析等方面得到广泛应用。受地震断层和复杂震源破裂过程影响，近断层地震动往往表现出与远场地震动显著的差异，主要表现为方向性效应、上盘效应、速度大脉冲、大幅值竖向地震动等特征，从而导致地震中极震区工程结构的严重震害和人员伤亡（刘启方等，2006；谢俊举等，2010，2012；陈笑宇等，2021）。此次泸定MS6.8地震中，国家强震动观测台网的强震台和国家地震烈度速报和预警台网的高密度MEMS烈度台在震中距100 km以内有超过120个台站获取了加速度记录（江鹏等，2023），为开展近断层地震动研究提供了宝贵的资料。本文将利用距离断层80 km以内获得的92个三分量加速度记录开展泸定MS6.8地震近断层地震动特征的研究，揭示此次地震近断层地震动空间分布、衰减以及强极性、速度脉冲和反应谱特征，研究结果可以为解释地震震害提供科学依据。同时，考虑到所处鲜水河断裂和安宁河断裂交汇地区未来较高的地震风险，本文研究对于该地区地震动预测、地震危险性分析和工程抗震设防具有参考价值。
1. 强震动观测记录及处理
此次泸定MS6.8地震中，国家强震动观测台网以及国家地震烈度速报和预警台网有超过1500个台站获取到了三分量加速度记录，记录台站包括国家强震动观测台网“十五”期间建设的强震台，以及国家地震烈度速报和预警工程建设的实时强震台和烈度台，其中烈度台站超过1000个（江鹏等，2023）。然而，烈度台由于布设条件和仪器本身性能的原因，往往获取MEMS记录噪音水平较高，导致记录信噪比低、可用频带较窄，在峰值较小的远场记录中此特点尤为明显。本研究对获取的烈度台MEMS记录进行逐个检查，去除信噪比低以及有明显波形或参数异常的记录，最终共选取了距离发震断层80 km内92个台站的三分量加速度记录，其中“十五”强震台20个，国家地震烈度速报和预警工程建设的实时强震台11个、烈度台61个，台站分布如图1所示。图中红色实线和虚线表示发震有限断层在地表的投影（Zhang等，2023）。图2给出了选取的典型烈度台站记录的三分量波形和傅里叶谱，对比分析记录噪音水平和可用频带，可以看到记录的噪音水平为0.1～0.2 Gal，在0.1～30 Hz的频带范围有较高的信噪比，能够满足工程地震和结构抗震分析研究的需要。
图 1 强震动加速度记录台站分布Figure 1. Distribution of strong motion stations during the Luding MS6.8 earthquake used in this study
图 2 选取的典型烈度台记录时程的噪音水平和傅里叶谱频带分析Figure 2. Noise level and Fourier spectra analysis of three-component time histories of typical MEMS intensity recordings对于“十五”期间建设的强震动台站，场地剪切波速和中国场地分类采用Xie等（2022）推荐的结果。其中，由于“十五”强震动台站的场地钻孔深度多小于30 m，场地剪切波速VS30通过Xie等（2022）建立的西南地区经验外推模型计算得到。对于国家地震烈度速报和预警工程新建的烈度台，由于缺少场地钻孔和剪切波速资料，我们根据Wald等（2007）提出的地形坡度与VS30的经验方法估计VS30，再根据Xie等（2023）提出的映射关系给出中国场地分类。
本研究选取的92个台站记录中，距离断层50 km内记录45个，30 km内记录18个。表1给出了距离发震断层30 km以内18个台站的地震动参数记录，3个分向分别为东西（EW）、南北（NS）和垂直（UD）向。由于近场强震动记录往往出现基线偏移现象，从而会对加速度记录积分得到的速度和位移结果产生较为严重影响（王国权等，2004；谢俊举等，2013），因此本文采用分段基线校正方法对获取的近场强震动记录进行基线校正处理，以保留可靠的速度和位移特征（Iwan等，1985；Boore，2001；谢俊举等，2013）。对于没有永久位移的较远记录，采用截止频率为0.08 Hz的高通滤波进行处理。
表 1 强震动记录基本信息及地震动参数Table 1. Basic information and ground motion parameters for strong motion records observed within 30 km from the causative fault台站代码 台站类别 纬度/（°） 经度/（°） 断层距/km VS30/（cm·s−1） 场地
类别PGA/（cm·s−2） PGV/（cm·s−1） EW NS NS/EW UD EW NS NS/EW UD V2411 烈度台 29.6 102.1 0.7 907 I1 351.2 639.3 1.8 561.3 24.3 35.8 1.5 17.7 V2271 烈度台 29.5 102.2 5.9 912 I1 348.9 520.1 1.5 479.3 53.3 132.6 2.5 62.0 T2471 烈度台 29.4 102.2 7.4 829 I1 633.9 482.6 0.8 255.5 49.7 31.8 0.6 17.8 V2201 烈度台 29.6 102.2 8.2 889 I1 279.6 396.8 1.4 179.7 22.7 41.7 1.8 14.1 51LDJ “十五”强震台 29.7 102.2 12.6 306 II 110.1 306.0 2.8 161.2 12.5 40.8 3.3 7.7 TS003 实时强震台 29.3 102.3 16.5 893 I1 183.3 191.9 1.0 170.9 10.7 13.3 1.2 9.0 51SMX “十五”强震台 29.3 102.3 16.9 314 II 185.2 178.4 1.0 167.5 13.0 10.4 0.8 8.5 T2405 烈度台 29.3 102.3 16.9 913 I1 177.7 184.7 1.0 169.8 10.6 12.9 1.2 8.9 V2203 烈度台 29.8 102.2 17.1 900 I1 190.2 124.6 0.7 101.7 21.7 17.2 0.8 8.0 51LDL “十五”强震台 29.8 102.2 17.3 312 II 303.8 199.3 0.7 207.8 12.3 11.2 0.9 6.5 VL002 实时强震台 29.8 102.3 18.7 900 I1 388.9 416.3 1.1 170.0 29.1 33.6 1.2 6.5 T2401 烈度台 29.5 102.3 19.4 568 II 83.3 82.3 1.0 44.8 6.1 4.4 0.7 2.7 VL001 实时强震台 29.9 102.2 25.1 905 I1 103.4 159.0 1.5 150.6 5.1 4.2 0.8 3.0 51LDS “十五”强震台 29.9 102.2 26.1 348 II 62.9 45.0 0.7 90.0 4.0 2.7 0.7 2.2 T2408 烈度台 29.3 102.4 27.9 900 I1 97.2 108.9 1.1 74.4 8.0 7.1 0.9 3.7 T2307 烈度台 29.7 102.4 28.7 744 I1 98.8 158.5 1.6 41.8 7.4 9.8 1.3 4.4 51SMM “十五”强震台 29.3 102.4 29.6 298 II 394.5 316.8 0.8 116.8 13.0 9.0 0.7 4.9 T2406 烈度台 29.3 102.4 29.6 797 I1 271.5 380.0 1.4 111.0 8.8 12.7 1.4 4.6 2. 近断层记录波形特征
利用获取的加速度记录考察本次泸定地震近断层记录的波形特征。图3分别给出了距离发震断层较近的3个近断层台站T2471、51LDJ和TS003记录的三分量加速度和速度时程。在泸定地震中，烈度台T2471获取了最大的峰值加速度（PGA）记录，其EW向、NS向、UD向PGA分别为633.9 cm/s2、482.6 cm/s2、255.5 cm/s2，PGV分别为49.7 cm/s、31.8 cm/s、17.8 cm/s。从记录波形来看，这3个台站的记录中，T2471和51LDJ台站记录的速度波形表现出明显的脉冲特征。本次地震为典型的走滑型地震，受断层走向和破裂机制影响，51LDJ强震台记录的PGA和PGV南北分量约为东西分量的3倍，水平地震动强度随观测方向变化有显著差异，具有较强的极性特征，这种强极性特征往往集中出现在靠近发震断层的区域（谢俊举等，2018）。由表1的统计结果可知，距离断层15 km 以内地震动强度随观测方向变化的差异最为明显，距断层15 km 以内的5个台站中，除T2471台站记录外，其余台站记录的峰值加速度和峰值速度NS分量均大于EW分量；51LDJ台站记录的水平地震动极性特征最为明显，NS与EW分量的峰值加速度和峰值速度比值分别为2.8、3.3。
图 3 近断层台站记录的三分量加速度及速度时程Figure 3. Three-component acceleration and velocity time histories of typical near-fault recordings3. 近场强震动空间分布和衰减特征
如图4、图5所示，利用获取的近场观测记录得到近场水平方向峰值加速度PGA、峰值速度PGV以及不同周期加速度反应谱值的空间分布，水平方向取东西和南北2个方向记录地震动参数的几何平均。从PGA和PGV的空间分布来看，PGA大于100 cm/s2和PGV大于10 cm/s的观测值多位于烈度强度大于VII度的区域内，且PGA和PGV随距离增加衰减较快。
图 4 泸定MS6.8地震近场强地震动水平峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）的空间分布Figure 4. Spatial distribution of observed PGA and PGV for horizontal strong motion during the Luding MS6.8 earthquake注：黑色虚线为根据应急管理部（2022）公布的烈度图绘制的此次地震烈度分布3，由内向外分别表示烈度强度IX、VIII、VII和VI。PGA和PGV观测值用不同颜色标尺表示。
图 5 不同周期水平地震动加速度反应谱值（Sa）的空间分布Figure 5. Spatial distribution of observed spectral accelerations at various periods for horizontal strong motion注：黑色虚线为根据应急管理部（2022）公布的烈度图绘制的此次地震烈度分布3，由内向外分别表示烈度强度IX、VIII、VII和VI.强震动台站用三角符号表示，加速度反应谱值用不同颜色标尺表示。从不同周期加速度反应谱值的空间分布来看，高频成分加速度反应谱值大、衰减快，低频成分加速度反应谱值小、衰减较慢。T=0.2 s时，地震动谱加速度超过0.5 g的记录均位于烈度超过VII度的区域，其中VIII度区内的T2471记录谱加速度值最大，为918.9 cm/s2。T=0.5 s时，谱加速度值整体小于T=0.2 s时的值，T2471记录的谱加速度值最大，为875.2 cm/s2。T=1 s时，谱加速度大于200 cm/s2的记录有7条，均位于烈度强度大于Ⅶ度的区域，T2471记录的谱加速度值大于500 cm/s2。T=3 s时，仅1个台站记录谱加速度值大于100 cm/s2，台站V2271的谱加速度最大，为159.6 cm/s2。近场地震动在周期T<0.5 s时的短周期谱加速度值较大，而T>1 s的谱加速度值相对较小。从震害角度来看，不同自振周期的建筑结构地震动响应存在显著差异。据温瑞智等（2013）研究结果可知，结构自振周期近似为楼层层数的0.1倍（如3层建筑结构的自振周期估算为0.3 s），可初步判断本次地震对中低层建筑结构的影响较大。
整体上，此次地震近场地震动PGA、PGV和加速度反应谱值空间分布受到断层走向控制，地震震中位于鲜水河断裂带磨西断裂附近，为典型的走滑型地震，其破裂主要扩展方向为南-南东向，观察到位于破裂扩展方向前方的一些台站PGA、PGV值更高，表现出断层破裂方向性效应的影响特征，与此次地震断裂机制相符。在距离震中较远的部分烈度台站记录的PGA和短周期加速度反应谱值明显高于附近其他台站，分析其主要原因是这些烈度台站多布设在通信信号较强的山顶或山坡位置，受到场地地形放大影响（江鹏等，2021）。
根据区域地震动的衰减特征，选取合适的地震动参数衰减模型，是重大工程场地地震安全评价以及开展地震动参数区划的重要内容。本研究利用此次地震中获取的近场加速度记录考察该地区的地震动衰减特征，将观测结果与国内外不同学者提出的地震动衰减模型进行对比。本文采用的峰值加速度衰减模型包括：（1）俞言祥等（2006）的中国西部地区水平向长轴基岩加速度衰减模型（YW06）；（2）雷建成等（2007）提出的四川盆地衰减模型（Lei07）；（3）美国NGA-West2项目建立的全球地壳运动活跃地区的浅地壳地震地震动衰减模型，包括CY14 （Chiou等, 2014）、BSSA14（Boore等, 2014）、CB14 （Campbell等, 2014） 和ASK14（Abrahamson等，2014）共4个模型。
根据本次地震的台站分布情况，结合上述衰减模型的适用距离范围，本文考察距离断层80 km 范围内的地震动衰减特征，地震动参数选取东西和南北分量的几何平均值。图6给出了此次泸定地震近场观测PGA、PGV和不同周期加速度反应谱值随断层距的分布情况，根据观测数据拟合地震衰减曲线，并与国内外地震动衰减模型进行对比。从分析结果来看，对于本次地震实际观测PGA和0.2 s短周期地震动，Lei07模型和NGA-West2的4个模型有较好的预测，而YW06模型有所高估；对于PGV和周期0.5 s以上的地震动反应谱，国内外模型均有不同程度的高估。总体上，此次地震实际观测地震动与考察的国内外地震动模型平均结果均有不同程度的差异，尤其在周期大于1.0 s的长周期频段，本次地震观测结果明显低于目前的经验模型，说明鲜水河断裂带地震动衰减有较强的区域性。需要注意的是，本次地震中获取观测记录的台站分布不均匀，在断层距小于10 km，尤其是5 km以内数据较少，因此拟合得到本次地震的衰减曲线在10 km内主要受较少的数据点（强影响点）控制，对于该地区断层距10 km以内的地震动衰减特征，有待获取更多强震动观测记录进行验证。
图 6 近场强地震动PGA、PGV和不同周期5%阻尼比加速度反应谱Sa随断层距分布以及与国内外衰减模型的对比Figure 6. Variation of observed PGA, PGV and 5% damping spectral accelerations with fault distance and comparison with ground motion models注：图中断层距离小于 1 km的数据点取为1 km。4. 近断层记录脉冲及反应谱
为考察此次地震近场地震动的脉冲特征，本文采用小波方法对近场记录进行脉冲特征识别，在Baker（2007）提出的脉冲型记录判定方法基础上，进一步考虑脉冲出现方向的不确定性，将实际观测水平地震动在水平面内进行旋转（Boore，2006；Shahi等，2011；谢俊举等，2017），进而识别地震动在水平 0°～360°各个方向上的速度脉冲。当有某一方向的地震动具有典型速度脉冲特征时，即判定该记录为脉冲型记录。通过对本次泸定地震进行脉冲特征分析，共识别出2条典型脉冲记录，由距离发震断层最近的T2471和51LDJ台站获得，这2个台站均位于距离断层15 km以内。图7为识别出的2条典型脉冲记录沿最大脉冲方向的波形，可以看到，记录波形具有明显的双向脉冲特征，T2471和51LDJ台站记录的PGV分别达到56.0 、37.0 cm/s，所在的最大脉冲方向分别为N60°E和N6°E，最大脉冲方向与断层走向的关系如图1所示，图中红色双向箭头表示脉冲纪录的最大脉冲方向。本次地震为典型的走滑型地震，通常走滑型地震的脉冲特征在垂直断层方向较为显著（Baker，2007；谢俊举等，2012），本次地震中51LDJ台站记录的最大脉冲表现为垂直断层方向，而T2471台站记录的最大脉冲则主要沿着断层走向，体现了断层走向和破裂机制的复杂影响。
图 7 典型速度脉冲记录波形特征Figure 7. Velocity wave forms of two typical pulse-like recordings during the Luding MS6.8 earthquake图8为2条脉冲记录和提取脉冲后残余记录的加速度反应谱，与BSSA14地震动模型预测平均结果进行对比，阴影区域表示脉冲对加速度的放大作用，Tp为脉冲记录的周期。结果表明，相对于残余无脉冲记录，速度脉冲信号对加速度反应谱有明显的放大作用。从阴影区域的周期范围可以看出，脉冲对加速度的放大作用主要位于脉冲特征周期Tp附近。
图 8 典型脉冲记录加速度反应谱特征Figure 8. Acceleration response spectra of two typical pulse-like recordings根据建筑GB 50011—2010《建筑抗震设计规范（2016年版）》（中华人民共和国住房和城乡建设部等，2010），T2471台站场址所在区域抗震设防烈度为VIII度，设计基本地震加速度为0.2 g，所属地震分组为第二组，场地为I1类，对应特征周期值为0.3 s（GB 50011—2010《建筑抗震设计规范（2016年版）》）。图9为本次地震中所获取脉冲记录的5%阻尼比加速度反应谱与所在地区设计反应谱的对比情况。可以看出，T2471台站记录的反应谱东西向明显大于南北向，东西向和南北向反应谱均远远超过VIII度设防设计谱，而东西向反应谱甚至整体高于VIII度罕遇地震设计谱。在周期0.6～1.5 s范围内，东西向和南北向反应谱均显著高于VIII度罕遇地震设计谱，这可能主要与速度脉冲对反应谱的放大有关，该记录的脉冲周期为0.8 s，导致脉冲周期附近加速度反应谱被显著放大。另一方面，根据地震后的现场考察结果，该台站位于山包之上，距离山顶较近（江鹏等，2023），局部地形对该场点短周期地震动有较为明显的放大作用，可以发现东西向反应谱在0.1～0.2 s 也远远超过VIII度罕遇地震设计谱。51LDJ台站场地为II类，对应设计谱特征周期值为0.4 s，对比发现虽然51LDJ台站记录的水平向平均反应谱远低于VIII度罕遇地震设计谱，但受脉冲影响，该记录南北向反应谱在0.6～1.0 s范围超过了VIII度罕遇地震设计谱。另外，竖向地震动反应谱整体低于水平分量，且特征周期较小。
图 9 脉冲记录的5%阻尼比加速度反应谱与地震设计谱Figure 9. Comparison of 5% damping acceleration spectra of two pulse-like recordings with the seismic design spectra我国中小城市及城镇主要建筑物的结构自振频率约为1～3 Hz，对应自振周期约为0.3～1 s（任叶飞等，2014；王文才等，2020）。根据观测记录反应谱和设计反应谱比较的结果，本次地震近断层地震动对自振周期0.3～1 s的建筑结构有显著影响。此外，速度脉冲对结构自振周期较长的桥梁、大坝、高层建筑等影响较大。
5. 结论与讨论
本文利用泸定MS6.8地震中获取的近场80 km内的92组三分量加速度记录，研究了此次地震近断层地震动空间分布和衰减特征，探讨了近断层地震动的脉冲特征及速度脉冲对地震动反应谱的影响，主要结论如下：
（1）此次地震近断层地震动表现出随观测方向变化的较强极性特征，即地震动强度随观测方向显著变化，其中51LDJ台站记录的南北分量加速度和速度约为东西分量的3倍，这种强极性特征主要受地震走滑破裂特征影响。从近断层记录波形来看，T2471、51LDJ和51LDL这3个台站记录的速度波形表现出脉冲特征。
（2）地震动强度的空间分布主要受此次地震发震断层走向控制，本次地震为典型的走滑型地震，破裂主要扩展方向为南-南东向，强震动的分布与断层走向一致。部分烈度台站记录的PGA和短周期加速度反应谱值明显高于附近其他台站，分析主要原因是这些烈度台站多布设在通信信号较强的山顶或山坡位置，短周期地震动受到场地地形放大的影响。此次地震中，PGA＞100 cm/s2和PGV＞10 cm/s的观测值多位于烈度VII度以上的区域，这与震害分布相符，地震动强度分布从一定程度决定了震害分布。
（3）从实际观测结果与地震动经验模型的对比看，Lei07模型和NGA-West2的4个模型对本次地震PGA和0.2 s的短周期地震动有较好的预测，而YW06模型的预测结果有所高估；对于PGV和周期0.5 s以上的地震动反应谱，本文考察的6个经验模型均有不同程度的高估。研究表明此次地震所在鲜水河断裂带地震动衰减有较强的区域性。
（4）本次泸定地震有2条典型脉冲记录，均位于距离发震断层15 km以内，脉冲记录波形具有明显的双向脉冲特征，记录的PGV分别达到56.0 、37.0 cm/s，通常走滑型地震的脉冲特征在垂直断层方向较为显著（Baker，2007；谢俊举等，2017），本次地震中51LDJ台站记录的最大脉冲表现为垂直断层方向，而T2471台站记录的最大脉冲则主要沿着断层走向，体现了断层走向和破裂机制对地震动影响的复杂性。脉冲对加速度反应谱有显著放大作用，主要影响脉冲特征周期附近频带范围，T2471台站记录东西向和南北向反应谱在周期0.6 ～1.5 s范围均显著高于VIII度罕遇地震设计谱。此外，局部地形对短周期地震动有重要影响，该记录东西向反应谱在0.1～0.2 s 远远超过VIII度罕遇地震设计谱。
本文尝试利用信噪比较高的烈度台记录作为补充，研究泸定MS6.8地震近断层地震动的空间分布、衰减、速度脉冲和反应谱特征。随着我国地震预警和烈度速报工程的推进，川滇地区建设了大量采用MEMS烈度仪的强震地面运动观测站。这些高密度的MEMS烈度台在近年川滇地区多次破坏性地震中获取了大量近场加速度记录，极大丰富了我国强震动加速度记录数据库，尤其是距离发震断层较近的近断层记录。近年我国不少破坏性地震中，距离震源最近的台站均为烈度台记录。这些MEMS记录为区域地震动衰减模型构建和工程地震相关研究提供了广阔前景。然而，相较强震仪获取的地面运动记录，由于烈度仪布设方式、场地条件和仪器性能等原因，记录存在噪声水平高、可用频带窄的问题，给相关研究带来了挑战。未来，高密度烈度台获取的丰富记录在地震动衰减模型构建及工程地震相关领域的应用，有待基于更多实际观测记录的验证和研究推动。
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图 1 强震动加速度记录台站分布
Figure 1. Distribution of strong motion stations during the Luding MS6.8 earthquake used in this study
图 2 选取的典型烈度台记录时程的噪音水平和傅里叶谱频带分析
Figure 2. Noise level and Fourier spectra analysis of three-component time histories of typical MEMS intensity recordings
图 3 近断层台站记录的三分量加速度及速度时程
Figure 3. Three-component acceleration and velocity time histories of typical near-fault recordings
图 4 泸定MS6.8地震近场强地震动水平峰值加速度（PGA）和峰值速度（PGV）的空间分布
注：黑色虚线为根据应急管理部（2022）公布的烈度图绘制的此次地震烈度分布3，由内向外分别表示烈度强度IX、VIII、VII和VI。PGA和PGV观测值用不同颜色标尺表示。
Figure 4. Spatial distribution of observed PGA and PGV for horizontal strong motion during the Luding MS6.8 earthquake
图 5 不同周期水平地震动加速度反应谱值（Sa）的空间分布
注：黑色虚线为根据应急管理部（2022）公布的烈度图绘制的此次地震烈度分布3，由内向外分别表示烈度强度IX、VIII、VII和VI.强震动台站用三角符号表示，加速度反应谱值用不同颜色标尺表示。
Figure 5. Spatial distribution of observed spectral accelerations at various periods for horizontal strong motion
图 6 近场强地震动PGA、PGV和不同周期5%阻尼比加速度反应谱Sa随断层距分布以及与国内外衰减模型的对比
注：图中断层距离小于 1 km的数据点取为1 km。
Figure 6. Variation of observed PGA, PGV and 5% damping spectral accelerations with fault distance and comparison with ground motion models
图 7 典型速度脉冲记录波形特征
Figure 7. Velocity wave forms of two typical pulse-like recordings during the Luding MS6.8 earthquake
图 8 典型脉冲记录加速度反应谱特征
Figure 8. Acceleration response spectra of two typical pulse-like recordings
图 9 脉冲记录的5%阻尼比加速度反应谱与地震设计谱
Figure 9. Comparison of 5% damping acceleration spectra of two pulse-like recordings with the seismic design spectra
表 1 强震动记录基本信息及地震动参数
Table 1. Basic information and ground motion parameters for strong motion records observed within 30 km from the causative fault
台站代码 台站类别 纬度/（°） 经度/（°） 断层距/km VS30/（cm·s−1） 场地
类别PGA/（cm·s−2） PGV/（cm·s−1） EW NS NS/EW UD EW NS NS/EW UD V2411 烈度台 29.6 102.1 0.7 907 I1 351.2 639.3 1.8 561.3 24.3 35.8 1.5 17.7 V2271 烈度台 29.5 102.2 5.9 912 I1 348.9 520.1 1.5 479.3 53.3 132.6 2.5 62.0 T2471 烈度台 29.4 102.2 7.4 829 I1 633.9 482.6 0.8 255.5 49.7 31.8 0.6 17.8 V2201 烈度台 29.6 102.2 8.2 889 I1 279.6 396.8 1.4 179.7 22.7 41.7 1.8 14.1 51LDJ “十五”强震台 29.7 102.2 12.6 306 II 110.1 306.0 2.8 161.2 12.5 40.8 3.3 7.7 TS003 实时强震台 29.3 102.3 16.5 893 I1 183.3 191.9 1.0 170.9 10.7 13.3 1.2 9.0 51SMX “十五”强震台 29.3 102.3 16.9 314 II 185.2 178.4 1.0 167.5 13.0 10.4 0.8 8.5 T2405 烈度台 29.3 102.3 16.9 913 I1 177.7 184.7 1.0 169.8 10.6 12.9 1.2 8.9 V2203 烈度台 29.8 102.2 17.1 900 I1 190.2 124.6 0.7 101.7 21.7 17.2 0.8 8.0 51LDL “十五”强震台 29.8 102.2 17.3 312 II 303.8 199.3 0.7 207.8 12.3 11.2 0.9 6.5 VL002 实时强震台 29.8 102.3 18.7 900 I1 388.9 416.3 1.1 170.0 29.1 33.6 1.2 6.5 T2401 烈度台 29.5 102.3 19.4 568 II 83.3 82.3 1.0 44.8 6.1 4.4 0.7 2.7 VL001 实时强震台 29.9 102.2 25.1 905 I1 103.4 159.0 1.5 150.6 5.1 4.2 0.8 3.0 51LDS “十五”强震台 29.9 102.2 26.1 348 II 62.9 45.0 0.7 90.0 4.0 2.7 0.7 2.2 T2408 烈度台 29.3 102.4 27.9 900 I1 97.2 108.9 1.1 74.4 8.0 7.1 0.9 3.7 T2307 烈度台 29.7 102.4 28.7 744 I1 98.8 158.5 1.6 41.8 7.4 9.8 1.3 4.4 51SMM “十五”强震台 29.3 102.4 29.6 298 II 394.5 316.8 0.8 116.8 13.0 9.0 0.7 4.9 T2406 烈度台 29.3 102.4 29.6 797 I1 271.5 380.0 1.4 111.0 8.8 12.7 1.4 4.6 
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