2023年12月18日23时59分，在甘肃省临夏州积石山县(北纬35.7度，东经102.79度)发生6.2级地震，震源深度10公里。地震发生后，中国地震局工程力学研究所立即启动震后科技应急处置预案，开展了地震动特征、地震动强度高形成机理和地震动破坏机理研究，从三方面分析此次地震震级不高但地震灾害重的原因。

1.地震动特征分析

工力所强震动观测中心共收集距震中100公里范围内57个实时强震仪和182个实时烈度仪的加速度观测记录。提取了记录的峰值加速度（Peak Ground Acceleration，PGA）。图1为台站的水平向峰值加速度分布图，其中烈度仪GS.N0028距震中12.3公里，峰值加速度高达1.1 g（g为重力加速度），远超过当地抗震设计基本地震动峰值加速度；计算的仪器地震烈度为9.2度，远大于烈度仪所在区域的抗震设防烈度。其余各站点加速度、速度记录及反应谱等数据分析图表均可见中国地震局工程力学研究所 应急产出：甘肃积石山6.2级地震（第2报） (iem.ac.cn)，供进一步参考。

图1 峰值加速度空间分布图

对比分析了此次地震的地震动参数（仪器地震烈度、峰值加速度PGA和峰值速度PGV）与我国2015版地震动参数区划图地震动衰减关系的估计值、2022年四川泸定6.8级地震、2021年云南漾濞6.4级地震的地震动参数差别（见图2）。整体上，仪器地震烈度和峰值加速度明显高于2015版地震动参数区划图中地震动衰减关系的估计值；此次地震的地震动与震级更大的泸定6.8级地震的地震动较为接近，明显大于漾濞6.4级地震的地震动。对比地震动参数与美国NGA-West 2 衰减关系（见图3），峰值加速度高于NGA-West 2衰减关系中位值，峰值速度与衰减关系中位值较为接近，表明此次地震地震动的高频能量显著。

2.地震动强度高形成机理初步分析
针对此次地震记录呈现的高异常峰值，从震源机制分析其形成机理。以往研究和震害调查经验表明，造成高异常峰值的主要原因包括：震源的高应力降及特殊的地下介质属性。基于以往研究工作，我们分析了此次地震震源的应力降。初步结果表明，此次地震震源区对应的平均应力降为90-150 bar左右（见图4），高于全球历史地震平均应力降水平(30 bar),这与谢志南课题组前期估计芦山主震逆冲型地震主破裂区平均应力降水平(90-150 bar)大致相当。因此，此次地震观测到的高异常峰值现象，从震源的角度可以初步归结为发震震源的高应力降。

图4 不同发震震源应力降估计值对应的实测与模拟记录谱加速度图

进一步，我们结合震源反演初步结果，采用USTClitho2.0公共波速结构模型（见图5）和确定性地震动模拟技术，初步再现地震动场的时空发育过程。我们采用了历史统计得到的破裂时间过程函数，同时考虑了此次地震应力降高的特性。图6给出了模拟的水平向和竖向峰值速度空间分布。从模拟结果可以看出，尽管没有考虑地表土体对地面运动速度的放大作用，模拟值偏低，但模拟结果与烈度仪实测峰值速度场大致吻合。为此，进一步确定了发震震源的高应力降是造成此次地震记录高异常峰值普遍存在的主要原因。

图5 区域介质波速模型与有限元模型

图6 模拟地震动峰值速度场

3.地震动破坏机理初步分析

根据现场调查情况，大河家镇、刘集乡、石塬镇、关家川乡、吹麻滩镇等乡镇震害严重。对此，我们对以上乡镇附近的强震动记录进行了分析。首先，由仪器烈度分布图（如图7）可知，上述乡镇均位于高仪器地震烈度区（见表1）。

图7 台站分布及仪器烈度等震线图

其次，根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306-2015）中给定的设防水准，刘集乡基本设防烈度为7度，对应的峰值加速度为0.1g。然而，刘集乡附近的台站GS.B002B加速度反应谱远超9度罕遇地震设计反应谱（见图8）。此次地震震中范围农居多为低矮建筑，基本周期大约0.1秒到0.5秒之间，恰好处于抗震设计反应谱最大值平台段，地震动幅值大，短周期能量高，可能是导致积石山县尤其震中附近大河家镇、刘集乡、柳沟乡民居房屋倒塌破坏的主要原因。

图8 GS.N002B台站记录的反应谱与设计谱对比图

地震动引起的惯性作用是造成房屋建筑破坏的主要原因，地震动与震级大小密切相关，但并非震级小地震动强度就小。地震动强度还与震源机制、震中距、场地条件以及台站的方位角等密切相关。积石山6.2级地震的地震动强度比以往同震级要大，加之震中附近农居抗震能力偏弱，导致了较为严重的破坏。同时，此次地震具有典型的农村地区“小震致灾、中震大灾、大震巨灾”的地震灾害特点。