银川地震台面波震级偏差分析.pdf

Mar.2023PLATEAU EARTHOIJAKERESEARCH2023年3月Vol.35No.第35 卷第1 期高原地震银川地震台面波震级偏差分析张文鑫，赵宁，储翔，张燕霞（宁夏回族自治区地震局银川地震监测中心站，宁夏银川750001)摘要：使用多元稳健回归方法，对比2 0 2 0 年1 月2 0 2 1 年1 2 月银川地震台所测定的中强地震的面波震级与中国地震台网中心（CENC)给出的面波震级的偏差。结果表明银川地震台所测定的震级比中国地震台网中心的震级平均略低0.0 2，总体偏差较小，且较为稳定。同时分析了面波震级偏差与震级大小、震中距、震中方位的关系，以期提高银川地震台地震监测能力。关键词：银川地震台面波震级；偏差分析中图分类号：P315.3文献标识码：A文章编号：1 0 0 5-5 8 6 X(2023)01-0028-060引言震级是衡量地震本身大小的一个量。无论是从科学的角度还是从社会需求的角度衡量地震的大小都是一件意义重大的基础性工作。震级测定结果的一致性，是地球科学研究和地震减灾的重要基础。由于面波在传播路径上受地壳和上地慢构造的不均匀性、辐射的方向性及台站的台基响应等因素的影响，因此地震台站所测定的震级间会存在偏差2】。本文通过银川地震台（以下简称银川台）记录到的全球中强地震的面波震级与中国地震台网中心（CENC）测定的面波震级的进行对比分析，分别从面波震级偏差与震级大小、震中距、震中方位的关系，以期提高银川台地震监测能力。1银川台概述银川台位于银川市区西40 km的贺兰山东麓的滚钟口风景区内，区域地形分为山地和平原两大部分。西部、南部较高，北部、东部较低，略呈西南、东北方向倾斜。地貌类型多样，自西向东分为贺兰山地、洪积扇前倾斜平原、洪积冲积平原、冲积湖沼平原、河谷平原、河漫滩地等。在区域地质构造上地处中国大陆南北地震带的北段，位于青藏块体、鄂尔多斯块体和阿拉善块体的结合部位，主要分布有贺兰山东麓断裂带、黄河断裂带、芦花台隐伏断裂带和银川一平罗隐伏断裂带（图1），是一个受断裂带活动控制、构造运动强烈、地震频发的新构造单元3银川地震台基岩型观测站，其基础岩性为前震旦系花岗片麻岩。测震观测山洞为“之”字形，主洞长9 2.4m、宽1.6 m（图2），主洞室日温差小于0.0 1，年温差小于0.1，温度范围在12.5012.70之间。山洞顶部基岩覆盖层厚度大于5 0 m。观测环境条件符合规范要求，采用CTS-1EF型三分向甚宽频带地震计进行观测，观测系统稳定、数据质量良好。收稿日期：2 0 2 2-0 9-2 1基金项目：中国地震局“监测、预报、科研”三结合课题（项目编号：3JH-202301054）、宁夏地震科研基金（项目编号：NX202007）共同资助。作者简介：张文鑫（1 9 9 2 一），男，宁夏海原人，助理工程师，主要从事地震监测与分析工作。E-mail：1 7 2 6 42 1 0 2 7 q q.c o m。期张文鑫面波震级偏差分析29第106E107图例VP垂直摆测震摆房银川地震台活动断裂县界管PET39N仪重仪内蒙古键川地袭台自治区永管仪、伸缩仪数采38水1:500,000036121824洞口图1银川地震台地质构造图2观测山洞平面示意图2资料选取及计算方法2.1资料选取选取了2 0 2 0 年1 月2 0 2 1 年1 2 月银川台测定的国内外6 0 2 次Ms5.0中强地震的资料（图3），所选地震震相清晰，满足研究要求。同时，收集整理所选取的地震事件在中国地震台网中心公布的地震编目中的详细信息（表1）。90N60N30N0030S60S5.0-6.006.0-7.07.0-8.008.0.90S60W060E120E180120W60W图3地震分布表1面波震级统计信息震级范围机构5.0 5.96.0 6.97.0 7.98.0合计银川地震台(YCH)396174266602中国地震台网中心(CENC)411162281602地原高震30第3 5 卷2.2面波震级及偏差的计算方法面波震级使用仿真的基式中长周期地震记录面被质点运动的最大速度来测定，其计算公式为4Ms=lgT+1.66lgg()+C()+Dmax(1)其中,式(1)中A是面波振幅的最大地动位移,单位m;T是A相对应的周期;是震中距；C是台站台基基校正值;D是震源校震值。银川地震台在测定面波震级时C和D均为0。将银川地震台所测定的面波震级记为Ms(YCH)，中国地震台网中心公布的面波震级记为Ms（C ENC），计算6 0 2 例地震事件的每一例地震求其绝对偏差，其计算公式为：E=Ms(CENC)-Ms(YCH)(2)在上式（2）的基础上，统计得出平均面波震级偏差，计算公式为：n=(nE(N为地震个数）(3)依据上式（3）计算得出平均震级偏差=0.02，说明银川台测定的面波震级比标准震级偏小0.0 2，总体偏差较小，且较为稳定。采用公式(2)计算得到的每一例地震的绝对偏差，将面波震级偏差间隔设为0.1,统计其面波震级偏差频度分布（图4）。807706050403020100+-1.0-0.50.00.51.0M,(CNC-MS(YCH)图4面波震级偏差频度分布由图4可见，银川地震台面波震级偏差基本呈正态分布，集中分布在-0.3+0.3范围内，共有445 个地震，占比超过7 3%，这表明银川地震台测定的面波震级与中国台网中心公布的面波震级具有较好的一致性。3面波震级偏差分析3.1震级偏差与震级大小的关系不同震级范围内，面波震级偏差也有差别，以1.0 级为间隔，对所选地震事件进行统计分析(表2)。表2不同震级范围的面波震级偏差统计震级范围地震数/N平均震级偏差/m5.05.93960.116.0 6.9174-0.097.0 7.926-0.278.06-0.40期31张文鑫面波震级偏差分析银地第由上表2 可见，当地震震级在5.0 Ms5.9时，银川台测定平均面波震级比标准面波震级偏小0.1 1；当地震震级在Ms6.0时，银川台测定平均面波震级比标准面波震级偏大。在5.0 Ms6.9这个震级范围内，偏差绝对值较小，基本接近标准震级。震级增大时偏差也明显增大，这与本次统计的样本中大地震次数较少有关。3.2震级偏差与震中距的关系由公式（1）可知震中距是面波震级的函数，因此震中距的变化也会影响面波震级的大小。以银川台测定的面波震级绝对偏差为纵轴，震中距为横轴，分析面波震级与震中距关系（图5）。同时计算近震、远震和极远震范围内平均面波震级偏差(表3)。表3不同震中距范围的震级偏差统计震中距/地震数/N平均震级偏差/01 0 100.0801030 122-0.058306 0 1810.002601 0 5 1910.106105 6 0 时，银川台测定平均面波震级比标准面波震级偏小，且远震平均面波震级偏差为0.0 2，占比超8 2%。由图5 可知，面波震级偏差基本位于0.5 之间，占比超过9 0%，说明银川地震台测定的面波震级接近标准面波震级，且较为稳定。3.3震级偏差与震中方位的关系为了研究银川台面波震级偏差与方位的关系，以银川台为中心，绘制不同方位角的地震分布（图6）。同时以9 0 为间隔，统计不同方位面波震级平均偏差（表4）。地原高震32第3 5 卷North180135900WestEastE-0*E0*E0South图6不同方位不同震中距地震分布表4不同震中方位面波震级偏差统计表方位地震数/N平均震级偏差/EN143-0.05ES3030.20WS1030.01WN1320.04由图6 可知银川台所测定地震主要分布于台站东侧，占比超7 4%。由表4可知在东北方向，平均面波震级偏差为负，表明银川台测定平均面波震级比标准面波震级偏大，其余三方向银川台测定平均面波震级比标准面波震级偏小。其中东南方向平均面波震级偏差较大，且主要位于环太平洋地震带，这不但与震源环境和地质构造相关，还与面波的传播路径和震源辐射的能量的方向性相关。4结论与讨论通过收集整理银川台2 0 2 0 年1 月2 0 2 1 年12月所测定中强地震的面波震级与中国地震台网中心（CENC）给出的面波震级，计算两者之间的绝对偏差和平均偏差，并从面波震级偏差与震级大小、震中距、震中方位三个方面讨论了面波震级偏差大小，可以得出以下结论。（1)银川台所测定面波震级比中国地震台网中心（CENC)给出的面波震级平均略低0.0 2,绝对偏差-0.9 E1.2范围内，表明银川台面波震级总体偏差较小，且较为稳定。（2）从面波震级偏差与震级大小来看，随着震级的增大，银川台测定的面波震级比中国地震台网公布的面波震级逐渐增大，在5.0 Ms6.9这个震级范围内，偏差绝对值较小，基本接近标准震级。（3）从面波震级偏差与震中距来看，近震银川台面波震级偏大，远震和极远震银川台面波震级偏小，面波震级偏差基本位于0.5 之间，占比超过9 0%。（4）从面波震级偏差与震中方位来看，地震主要位于银川台东侧，除东北方向外银川台测定平均面波震级均比标准面波震级偏小。其中东南方向面波震级偏差较大，且主要位于环太平洋地期张文鑫地震面波震级偏差分析33第震带，这不但与震源环境和地质构造相关，还与面波的传播路径和震源辐射的能量的方向性相关。参考文献：1陈运泰，刘瑞丰.地震的震级J.地震地磁观测与研究,2 0 0 4,(0 6):1 -1 2.2陈培善，成瑾.中国地震基本台网测定面波震级的偏差J.国际地震动态，1 9 9 8，（0 7）：7-1 0.3雷启云.青藏高原东北缘弧形构造带的扩展与华北西缘银川盆地的演化D.中国地震局地质研究所,2 0 1 6:1 1 6 -1 6 7.4中国地震局监测预报司：测震学原理与方法M.北京：地震出版社，2 0 1 7：40 5-42 7.ANALYSIS ON SURFACE WAVE MAGNITUDE DEVIATIONIN YINCHUAN EARTHQUAKEZHANG Wenxin,ZHAO Ning,CHU Xiang,ZHANG Yanxia(Earthquake Agency of NingXia Hui Autonomous Region,Yinchuan 750004,China)Abstract:Using the multivariate robust regression method,the deviation between the surface waves magnitudesof moderate and strong earthquakes measured by the Yinchuan Seismic Station from 2020-01 to 2021-12 andthe surface wave magnitudes given by the China Earthquake Network Center(CENC)was compared.The mag-nitude of the earthquake is slightly lower than the China Seismic Network Center by O0.02 on average,and theoverall deviation is small and relatively stable.At the same time,the relationship between surface waves mag-nitude deviation and magnitude,epicenter distance and epicenter azimuth is analyzed,in order to improve theseismic monitoring capability of Yinchuan station.Key words:Yinchuan Seismic Station;Surface wave magnitude;Deviation analysis