破壞性大地震發(fā)生時地震波形會因限幅無法完整記錄主震，例如，2021年瑪多Mw7.4級地震震中500km范圍內(nèi)的固定臺站波形全部出現(xiàn)限幅現(xiàn)象。完整的加速度波形可為震后應(yīng)急救援提供科技支撐，也可為建筑結(jié)構(gòu)的震害響應(yīng)、地震誘發(fā)各類地質(zhì)災(zāi)害的機(jī)理分析提供可靠的、具備屬地特征代表性的地震動輸入。

2021年5月22日，青海瑪多縣發(fā)生Mw7.4地震（圖1）。本地區(qū)地震監(jiān)測能力較弱，在距離震中300km范圍內(nèi)僅有的幾臺寬頻帶地震儀，因限幅未獲得完整地震波形。本文以經(jīng)驗(yàn)格林函數(shù)方法作為模擬工具，重點(diǎn)考慮震源參數(shù)及震源破裂過程的不確定性，合成震中附近瑪多地震臺（MAD）較高精度、較大概率的加速度波形。本文首先通過合成距離震中176km、有主震觀測波形的大武地震臺（DAW）的加速度波形，獲得較為準(zhǔn)確的主震破裂模型（圖2）；將推斷出的震源模型應(yīng)用于MAD臺的加速度波形合成（圖3、圖4），確保合成結(jié)果具有較高精度和較大概率。

研究結(jié)果表明：（1）本文合成的MAD臺站加速度波形能較好地表征瑪多縣城實(shí)際地震動特征，其較高精度、較大概率的PGA范圍分別為（140.0-240.0）cm/s2和（350.0-390.0）cm/s2；（2）瑪多地震并非一次全過程的超剪切破裂事件，但也不能絕對排除其是全過程亞剪切破裂的可能；（3）三凹凸體模型（張勇等，2021）的斷層位錯模型更契合瑪多地震真實(shí)的震源破裂過程。本方法可為中國西部地震監(jiān)測能力較弱的地區(qū)提供較為準(zhǔn)確的加速度波形，服務(wù)于當(dāng)?shù)亟ㄖ拐鹪O(shè)計和未來防震減災(zāi)。

圖4 MAD臺站合成的超剪切破裂模式三分量的加速度波形

研究成果于2025年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Journal of Earth Science》（Zongchao Li, Zhiwei Ji, Jize Sun, Hiroe Miyake, Yanna Zhao, Hongjun Si, Mengtan Gao, Yi Ding. High-Probability Ground Motion Simulation in Maduo County for the Maduo MS7.4 Earthquake in 2021: A Possible Supershear Earthquake. Journal of Earth Science, 2025, 36(2): 781-800. doi: 10.1007/s12583-024-0092-2）。研究受國家自然科學(xué)基金（42104053）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（DQJB22R30）共同資助。第一作者及通訊作者為中國地震局地球物理研究所李宗超副研究員，共同第一作者為中國地震局地震預(yù)測研究所紀(jì)志偉博士，共同通訊作者為深圳防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究院孫吉澤高工。

【作者簡介】

李宗超：中國地震局地球物理研究所副研究員，研究方向?yàn)閺?qiáng)震動地震學(xué)、高概率寬頻帶地震動模擬、（生成式）格林函數(shù)等。

紀(jì)志偉：中國地震局地震預(yù)測研究所助理研究員，研究方向?yàn)榈卣饎幽M及其工程應(yīng)用、地震危險性評估等。

孫吉澤：深圳防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究院高級工程師，研究方向?yàn)榈卣饎幽M、水庫最大可信地震評價、地震危險性分析等。