重庆地区小地震目录完整性分析

秦 娟，蔡辉腾，李 光，王宏超

（1.重庆市地震局，重庆 400010；2.福州大学，福建 福州 350003;3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031）

重庆地区小地震目录完整性分析

秦 娟1，蔡辉腾2，李 光3，王宏超1

（1.重庆市地震局，重庆 400010；2.福州大学，福建 福州 350003;3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031）

根据重庆台网建设的时间阶段性，在对不同震级下限地震频度时间特征分析的基础上，研究了重庆地区不同时段的G-R关系和震级分布特征，并运用z检验方法对不同时段地震目录差异的显著性进行了分析，进而评估了重庆地区1970年以来不同时段的地震目录完整性，为区域地震活动性研究中地震目录的合理运用提供参考依据。

重庆地区；不同时段；地震目录；完整性分析

0 引言

地震目录是地震研究的基础资料，其完整性直接影响着地震工作者对地震活动规律的认识[1]。我国自20世纪50年代开始建设区域性台网，70年代建设具有小震监测功能的区域性地震台网，现已积累了丰富的仪器测定的地震资料。但实际上，由于我国大陆地区地震监测能力不同。1970年以后区域地震台网测定的中小地震目录主要由各省、自治区、直辖市地震局编辑处理，形成数据库。具体使用时，可从有关部门获取，但必须注意对地震目录完整性进行分析，获取可靠的时间域和震级域。

地震目录完整性是指某一震级以上的地震都能被观测或记录到。许多地震学家对地震目录的完整性都做过研究。黄纬琼等[1、2]以构造带为对象，研究了中国大陆几个分区，包括对几个主要地震带地震目录完整性的分析以及1970年以来全国地方台网监测能力的初步分析。何宗海[3]用G-R公式，对南北地震带中北部最小完整性震级进行了探讨，给出了不同时间段内可靠的地震震级下限。陈龙生等[4]对中国大陆与香港及周围地区的地震目录进行了完全性分析，在低活动地区获得了较准确的地震发生率。苏有锦等[5]采用G-R关系方法对川滇地区最小完整性震级进行了分析研究。王海涛等[6]基于震级一频度关系，对新疆及其境内南天山、北天山历史地震目录的完整性进行分析，通过地震频度、b值拟合以及地震遗失率估计，大致确定了不同下限震级地震的完整目录起始时间。屠泓为等[7]对青海及邻近区域历史地震目录完整性分析进行了探讨，以b值研究为基础，运用多种手段对青海及邻近区域历史地震目录完整性进行了分析研究，大致确定了不同震级下限的完整目录的起始时间。重庆地区地震活动相对较弱，小震目录的完整性研究也是十分必要的，如地震活动图像中条带、空区等的识别，以及频度、b值等的计算。此项研究目前很少有人涉及。本文拟对重庆地区不同时段小震目录的完整性进行研究，为区域地震活动性分析中地震目录的合理应用提供参考依据。

1 重庆台网建设的时间阶段性

现代小震记录的完整性依赖于地震台网的监控能力。随着台网建设的发展和完善，对小震的监控能力会逐步提高。重庆地区建立最早的地震台是1939年建立的重庆北碚地震台，但该台存在时间很短。新中国成立后，重庆地区第一个地震台是重庆南泉地震台，该台建于1976年，1977年开始观测，基本上能监控重庆地区ML3.5级以上地震。1993年重庆建成了由5个测震台 （包括重庆南泉地震台）组成的测震台网建，重庆地区的地震监控能力大大增强。2002年启动了 “重庆十五数字地震观测网络”项目，2006年底又启动了“三峡库区重庆段地震监测系统”项目。到2007年， “十五项目”建成了1个国家数字地震观测台网、11个区域数字测震台及1个现场流动数字地震网组成的地震观测台网，重庆测震台网得到进一步完善。新建成的台网可以监测到重庆市周围ML≥2.4级、重庆市大部分地区ML≥2.2地震。随着 “十五”项目和 “三峡”项目的建设，重庆地区的地震监测能力大大提高。

2 研究方法

本文利用重庆台网测定的1970～2010年0级以上地震目录 （同时参考了 《重庆地震研究》中重庆地震目录[8]）来研究重庆地区地震目录的完整性。首先，在重庆地区不同震级下限地震频度时序分析的基础上，初步确定区域的小震目录的时间分段。然后，分析不同时段的G-R关系和震级分布特征，并应用 z检验方法，对比不同时段小地震目录的差异特征，进而评估重庆地区不同时段的地震目录完整性。1970～2010年重庆地区ML≥0级地震的震中分布见图1。

2.1年频度时序分析

通过比较不同震级下限范围地震年频度时间演化特征，寻找年频度接近的时间段，初步划分出小地震目录完整性分析的时间分段。

2.2 G-R关系

G-R关系是地震活动研究中一个普遍承认和接受的关系，它表明地震的频次与震级之间存在一定的关系，是当前地震目录完整性分析的主要依据[6]。

式中M为地震震级，N为是大于某个震级M的累计地震数或者是某个震级档的地震数，a和b为统计常数。

由实际观测资料导出的G-R关系常常在低震级端和高震级端偏离线性，在高震级端的偏离，是由于实际观测资料中统计的大震事件稀少而带来的涨落以及震级饱和引起的，从实质上说是随机性的反映。在低震级端的偏离，主要是由于区域台网缺乏足够的地震监测能力，也是由于地震目录的不完全性而引起。在实际工作中，可以将系统偏离直线初始点lgN所对应的震级看作是记录地震的下限值。

图1 重庆地区ML≥0级地震震中分布图 （1970～2010）Fig.1 Distribution of earthquake epicenter map with ML≥0 recorded in Chongqing district

2.3 震级年频度分布

对于某一构造带，若某震级段地震目录自某时段起基本完整，那么该震级段地震的年频度基本上接近[2]。通过比较各时段不同震级范围地震年频度分布，寻找到年频度接近的震级段，从而确定不同时段地震目录的最小完整震级。

z检验通常用来检验来自同一序列的两组独立样本平均值之间的差异。当 |z|＞2.58时，差异非常显著；当|z|＜1.96时，差异不显著 。z值定义为

通过z检验方法，分析不同时段小地震目录存在显著差异的震级段，就可定量分析小地震目录完整的起始震级。

3 重庆地区分时段小地震目录完整性分析

在重庆地区不同震级下限地震年频度时序分析的基础上，初步确定该地区小地震目录时间分段。然后，分析不同时段G-R关系和震级分布特征，并应用z检验方法对重庆地区不同时段小地震目录的差异特征进行分析，进而定量分析1970年以来不同时段的地震目录完整性。

3.1年频度时序分析

图 2是 1970～2010年重庆地区分别以 ML1.0、ML1.5、ML2.0、ML2.5、ML3.0、ML3.5、ML4、ML4.5作为震级下限，1年为时间窗、1年为步长的地震频度图。图中竖线划分出3个地震频度时段。从图中可看出，1970～1992年，不同震级下限的地震始终发生次数很少。1993年以后，ML2.5以下地震数量上明显增多，表明台网建立后，地震监测能力有较大提高。1993年以来，ML2.0级以上地震频度相对较稳定，而ML1.0、ML1.5级地震频度呈现明显的起伏变化趋势，说明此波动与地震监测能力无关而与地震活动有关。2007年以来，ML2.0级以上地震频度相对变化不大，ML1.0级地震数量陡增，ML1.5级地震频度呈现出起伏变化，ML2.0级以下地震的频度起伏变化，反映了随着台网进一步完善，监测能力进一步提高，同时也反映了地震活动的情况。

综上，1993年以来，ML2.0级以上地震的记录是可靠的。

图2 重庆地区不同震级下限地震频度时序图 (1.0≤ML≤4.5)Fig.2 Frequency curves for different magnitude thresholds in Chongqing district(1.0≤ML≤4.5)

3.2 G-R关系分析

依据上面对重庆地区年频度时序分析，将台网在该区的小地震记录能力划分为1970～1992年 、1993～2006年和 2007～2010年3个阶段。首先，按0.1震级档作出震级-频度分布图，然后用G-R关系取不同的震级下限进行拟合，拟合的标准偏差通常是随不同的震级下限Mi的增大而减小，当Mi=Mc（最小完整性震级）时达到最小值，然后又随Mi的增大而逐渐增大。在通过多次计算统计的基础上，分析比较后给出了重庆地区不同时段震级-频度分布及标准偏差图。图3a是重庆地区1970～1992年震级-频度分布及标准偏差图。从图上可以看到，Mi=3.6时的震级-频度拟合情况，当Mi=3.6时，标准偏差最小，因此取3.6为最小完整性震级。图3b是重庆地区1993～2006年震级-频度分布及标准偏差图。当Mi=1.2时的震级-频度拟合，标准偏差最小，因此取1.2为最小完整性震级。图3c是重庆地区2007～2010年震级-频度分布及标准偏差图。当Mi=1.1时的震级-频度拟合，标准偏差最小，因此取1.1为最小完整性震级。表1为重庆地区G-R关系拟合的最小完整性震级、b值和标准差表。总体来说，1970年以来，重庆地区ML3.6以上地震记录是可靠的。

图3 重庆地区不同时段震级-频度分布及标准偏差图Fig.3 Magnitude-frequency and standard deviation maps for different periods in Chongqing district

3.3 地震年频度分布

年频度时序分析显示，重庆台网地震记录能力存在阶段性。通过对比分析各时段不同震级档小地震频度的差异性，就可以定量分析不同时段研究区地震目录的最小完整震级。

由图4可见，1993～2006年，0≤ML≤3.5年频度明显高于1970～1992年年频度，ML≥3.6两个时间段内地震频度变化不大，说明1970年以来ML≥3.6地震频度基本稳定，目录相对完整。1993～2006年的年频度最大值是ML1.9。2007～2010年，0＜ML≤1.8年频度明显高于1993～2006年，2007～2010年1.8≤ ML＜2.0年频度比1993～2006年年频度低，这和监测能力关系不大，主要是地震活动的影响。1993～2006年和2007～2010年ML≥2.1地震频度变化不大。1993～2006年的年频度最大值是ML1.9，2007～2010年年频度最大值是ML1.2。

图4 重庆地区不同时段各震级档年频度分布图Fif.4 Annual frequency distribution map in different periods in Chongqing district

z检验表明 (表2)，1970～1992年、1993～2006年两个时段 0≤ML≤3.5地震的年频度差异非常显著，而两个时段ML≥3.6的年频度差异并不显著。1993～2006年、2007～2010年两个时段0≤ML≤2.0地震的年频度差异非常显著，而两个时段M≥2.1地震的年频度差异并不显著。

由此得出，1970年以来，重庆地区ML3.6以上地震记录是可靠的；1993年以来，ML2.1级以上地震的记录是可靠的。

表2 重庆地区不同时段各震级档年频度z值Table.2 z value for the different magnitude scale and different phases in Chongqing district

4 结论

（1）运用地震年频度时序分析、G-R关系和地震年频度分布特征，根据重庆台网建设的时间阶段性，给出了重庆地区1970年以来不同时段的地震目录最小完整性震级，并用z检验方法对重庆地区不同时段地震目录差异的显著性进行了分析。

（2）重庆地区1970年以来，3.6以上地震记录较为完整；1993～2006年2.1级以上地震的记录较为完整。

[1]黄玮琼，李 文香，曹学锋．中国大陆地震资料完整性研究之一 [J]．地 震 学报，1994，16(03)：273-280．

[2]黄玮琼，李文香，曹学锋．中国大陆地震资料完整性研究之二 [J]．地震学报，1994，16(4)：423-432．

[3]何宗海.中国南北地震带中北部最小完整性震级的探讨 [J]．西北大学学报，1994，24(5)：411-416.

[4]陈龙生，陈棋福 ，陈凌．中国大陆与香港及周围地区的地震目录完整性分析 [J]．中国地震，1997，3(4)： 3-12．

[5]苏有锦 ，李永莉，李忠华，等．川滇地区区域地震目录完整性最小震级分析 [J]．地震研究，2003，26(增刊)： 10-16．

[6]王海涛，李莹甄，屠泓为．新疆历史地震目录完整性分析 [J]．内陆地震，2006，2O(1)：10-17．

[7]屠泓为，李智敏，李文巧.青海省及邻近区域历史地震目录完整性分析探讨 [J]．高原地震，2010，22(3)： 7-15．

[8]丁仁杰，李克昌.重庆地震研究[M].北京：地震出版社，2004.

Catalogue Completeness Analysis of the Small Earthquakes In Chongqing District

Qin juan1,Cai Huiteng2， Li Guang3， Wang Hongchao1
(1.Earthquake Administration of Chongqing Province,400010;2.Fuzhou University,350003;3.Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei 230031,china)

According to the network construction time period of Chongqing,based on the analyses of the frequency character with the different magnitude threshold in Chongqing area,the author study the G-R relation and magnitude distribution characteristics in different periods,applying the Z Test Method to analyze the difference between the small earthquake catalogue in different periods,then we evaluate the catalogue completeness of small earthquakes in different periods since 1970．The result may provide reference for people to apply reasonably the earthquake catalogue to the regional seismicity research．

Chongqing district； different periods； completeness analysis of the small earthquake catalogue

P315.730.5

A

1001-8662（2012）01-0061-07

2011-08-11

秦 娟，女，1979年生，工程师.主要从事地震活动性、工程地震研究工作.E-mail：qj5550@163.com.