摘要: 通过三维有限差分法（3D-FD）、随机有限断层模型模拟了中国北京延怀地区1720年沙城地震（M_S7.0）地震波传播，并用超级计算机Hitachi-SR8000计算模拟结果（http://www.Irz-muenchen.de）。本文将随机有限断层模型应用到三维有限差分法分析中。随机有限断层的基本思想是将断层平面分为数个子断层（或单元、子源）。大地震产生的能量是由子断层经过合适时间延迟然后叠加而成，每个子断层都以独立的双力偶点源运动。本研究中，断层破裂的非均匀性通过随机震源初始破裂位置、滑移向量、子断层上升时间来刻画。基于可利用的地理和地球物理信息，建立了延怀地区的三维速度模型。该3D-FD模型使用75m的网格增量，这样就能捕捉到沉积地层中低至0.5s的短周期信息。同时，本文用这个各向同性的3D模型研究了随机有限差分法模拟结果的不确定性。我们发现随机震源对地震动的影响只会局限在近断层区域（包括地表出露断层和其周边断层），占整个研究区域的5%。总的来说，本文提出一种工程实用的基于3D-FD来模拟强地面运动的综合方法。这种方法对于模拟灾害绘图、土地利用规划、风险评估都是有用的，特别是对于那些必须基于历史地震诱发的真实情况来确定的地震应急响应的计划、准备和协调方面帮助更大。