2021年4月10日，一场震级6.1的地震袭击了印度尼西亚玛琅县南部近海，给人口密集的图伦区造成了广泛破坏，近1500栋建筑遭受不同程度损坏。图伦区不仅是人口稠密之地，更是印尼重要的国防企业——平达德公司的所在地。地震灾害的阴影，加上高暴露度和脆弱性，使得精准评估该地区的地震风险变得刻不容缓。然而，过往的研究大多依赖模型数据或有限的地震目录，缺少对当地土壤特性（即场地效应）的实地精细测量，这可能导致地震动预测存在偏差，从而影响建筑抗震设计标准的可靠性。为了弥合这一知识鸿沟，一项结合实地测量与先进分析技术的研究应运而生。
传统的地震危险性评估，如概率地震危险性分析（PSHA），需要输入地震源参数、地震活动性以及关键的场地效应参数。其中，30米深度内的平均剪切波速度（vs30）是衡量场地软硬程度、预测地震波会否被放大的核心指标。以前的研究多采用美国地质调查局（USGS）的全球模型来估算vs30，但这种基于地形坡度的模型在局部地区可能存在偏差。此外，研究使用的断层几何数据可能不完整，地震目录也可能未能涵盖近期高精度的观测数据。这些问题共同指向一个需求：即利用更直接、更本地化的数据来提升PSHA的准确性。为此，来自印度尼西亚布拉维加亚大学的研究团队在图伦区开展了一项创新性研究，旨在利用现场微动测量获取真实的vs30数据，并结合更全面的地震源和目录信息，来绘制该地区更精确的地震动分布图，最终为地震灾害减灾和抗震设计提供科学依据。这项研究成果发表在《Natural Product Reports》。
研究人员为完成这项研究，主要运用了以下几个关键技术方法：首先，微动测量与水平垂直谱比（HVSR）分析：在图伦区布设了54个测量点，使用微型宽带地震仪（MBB-2）进行持续50分钟的微动记录。通过Geopsy软件对波形数据进行处理，利用HVSR方法（由Nakamura于1989年推广）获取观测HVSR曲线。其次，HVSR反演：利用Dinver程序（集成于Geopsy）对观测HVSR曲线进行非线性反演，通过调整剪切波速度（vs）、压缩波速度（vp）、泊松比、密度和层厚等参数，生成理论HVSR曲线，并迭代计算直至与观测曲线的拟合误差（misfit）最小，从而得到地下的vs剖面，进而计算vs30值。第三，概率地震危险性分析（PSHA）：使用R-Crisis软件进行计算。研究整合了多种数据源：1) 地震目录：包括USGS历史目录（1910-2021年）和玛琅地球物理站（BMKG）近期的高精度重定位目录（2022-2024年）；2) 地震源几何：结合了国家地震研究中心（PuSGeN, 2017）的俯冲带和断层数据，以及Soehaimi等人（2021）绘制的印尼活动断层图中新增的布莱尔逆冲断层；3) 场地效应：即前述微动测量获得的vs30空间分布图；4) 地震动预测方程（GMPE）：针对浅源地壳地震、本尼奥夫带地震和巨型逆冲地震分别选用了3个不同的GMPE，并通过逻辑树（logic-tree）方法赋予权重，以综合处理模型的不确定性。所有计算均基于2500年回归期（即50年内超越概率2%）进行。最后，利用QGIS软件对vs30和地震动参数（峰值地面加速度PGA、谱加速度SA）的结果进行空间插值和可视化制图。
研究结果
1. 地质与构造背景
研究区图伦主要被火山凝灰岩沉积物覆盖，地质构造相对复杂。区域构造上，该区位于构造活动强烈的爪哇岛，受到南部的印度-澳大利亚板块与欧亚板块俯冲带（分为巴厘岛、西爪哇和中-东爪哇段）以及爪哇岛陆地上的多条活动断层（如肯登逆冲断层、帕苏鲁安断层、普罗博林戈断层和布莱尔逆冲断层）的影响，地震活动频繁。
2. 场地效应（vs30）结果
通过对54个点的微动数据进行HVSR分析和反演，获得了研究区的vs30分布图。vs30值范围在352.81至553.92 m/s之间。根据美国土木工程师协会（ASCE）的土壤分类标准，所有值均落在365 < vs30≤ 760 m/s的区间，对应土壤类别C，即“非常致密的土壤和软岩”。这表明研究区地表介质整体上较为坚硬。vs30较低的区域（如图中TRN04点附近）可能与较厚的松散沉积物有关。
3. 地震动（PGA和SA）结果
基于PSHA计算，获得了研究区在2500年回归期下的地震动参数分布图。其数值范围如下：
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峰值地面加速度（PGA）：0.72 - 0.79 g(g为重力加速度)。
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0.2秒谱加速度（SA0.2）：1.72 - 1.89 g。
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1.0秒谱加速度（SA1.0）：0.92 - 1.02 g。
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3.0秒谱加速度（SA3.0）：0.27 - 0.29 g。
地震动高值区主要分布在研究区南部。对比vs30图与地震动图可以发现，两者颜色梯度模式相似，表明土壤类型对地震动值有显著影响，场地效应会放大地震动，尤其对高层建筑（对应SA1.0和SA3.0）的影响更为明显。
4. 与过往研究及国家标准的对比
本研究计算的地震动值显著高于印尼国家标准PuSGeN（2022）发布的基岩地震动值（图伦区PGA: 0.44-0.48 g）。差异的主要原因在于PuSGeN（2022）的计算未考虑场地效应的放大作用。本研究提出的局部抗震设计谱曲线比国家标准高出约43%。与同样使用了USGS的vs30模型、在玛琅地区进行的其他PSHA研究（如Marbun等人，2024；Purba等人，2025）相比，本研究的地震动值也更高。这归因于本研究使用了实地测量的、更真实的vs30数据，以及更完整的地震目录和活动断层数据。
5. 场地效应验证与断层活动性证据
研究将2021年M6.1地震的建筑物损坏位置与vs30图进行叠加分析，发现严重损坏多发于vs30值相对较低的区域，但相关性较弱（相关系数0.1424）。部分严重损坏发生在新建住宅区，而邻近的老旧小区却完好，表明建筑质量与施工标准是导致损害差异的重要因素，这反向印证了进行精确抗震设计的必要性。
此外，研究通过分析2025年发生在布莱尔逆冲断层附近的两次有感地震（M3.3和M3.1）的震源机制，发现其断层走向与布莱尔断层线近乎平行，结合微动数据反演得到的vs剖面中出现的可能结构不连续面，为将布莱尔逆冲断层纳入本次PSHA计算提供了依据。相反，通过多条测线的vs剖面交叉验证，未能发现地质图上标示的、图伦区东侧的推测断层存在的证据，因此未将该断层纳入计算。
6. 敏感性分析与不确定性
研究对HVSR反演中的关键参数（vp, vs, 泊松比）进行了灵敏度测试。结果表明，剪切波速度（vs）是对反演结果最敏感的参数，改变vs值导致的拟合误差变化最大。所有测量点的反演拟合误差（misfit）均小于1，这在相关研究中被认为是可接受的结果，表明反演获得的vs剖面和vs30值具有可靠性。
结论与讨论
本研究的核心结论是，通过整合现场微动测量获得的精确场地效应数据（vs30）、包含近期高精度地震的扩展目录、以及更全面的活动断层信息（特别是新增的布莱尔逆冲断层），成功绘制了印尼玛琅县图伦区高分辨率的地震危险分布图。计算得出的地震动参数（PGA, SA）显著高于目前印尼国家抗震设计标准采用的值，局部设计谱强度高出约43%。这凸显了在PSHA中采用本地化、实测数据的重要性，因为模型化的vs30数据（如USGS模型）可能无法准确反映局部复杂的地下结构，从而导致对地震动，特别是对中长周期结构有影响的谱加速度的低估。
该研究的重要意义体现在多个层面：首先，在科学层面，它展示了将微动HVSR反演技术与PSHA深度结合的有效性，不仅提供了场地参数，还能为断层探测提供辅助证据。其次，在应用层面，生成的高分辨率地震动图为图伦区，这个拥有重要国防设施和密集人口的区域，提供了量身定制的灾害风险评估和减灾规划依据。最后，在社会经济层面，研究所提出的高于国家标准的局部抗震设计建议，若被地方政府采纳，将能直接指导建造更安全的建筑物，减少未来强震可能造成的人员伤亡和经济损失，对于提升社区韧性和保障关键基础设施安全具有直接而深远的影响。尽管研究存在微动点间距较宽、反演存在一定不确定性等局限，但它为未来在印尼及其他地震活跃区开展类似研究树立了一个范例，即强调实地调查、数据整合和结果本地化对于提升地震危险性评估准确性的关键作用。
