内蒙古测震台网震级对比研究

2016-02-17 06:04郝美仙尹战军戴勇刘颖
高原地震 2016年4期
关键词:测震速报面波

郝美仙,尹战军,戴勇,刘颖

(内蒙古自治区地震局, 内蒙古呼和浩特 010010)

内蒙古测震台网震级对比研究

郝美仙,尹战军,戴勇,刘颖

(内蒙古自治区地震局, 内蒙古呼和浩特 010010)

利用内蒙古测震台网2010~2015年4级以上地震事件的数字化波形记录,按照新震级标度规范重新测定地方性震级(ML)、面波震级(Ms)、宽频带面波震级(Ms(BB)),对其测定结果与中国地震台网中心测定结果进行对比分析,结果表明,3种不同震级的测定结果与中国地震台网中心测定结果基本一致,能真实反应地震的大小,可以适用于地震速报等工作中。

地震波形;新震级标度;中国地震台网中心;震级对比;内蒙古

0 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[1]。根据震级可以近似地得到其他震源参数,如地震能量、地震矩、震源破裂时间、断层尺度、断层面积等;对于浅源地震,震级越大,地震所造成的灾害越严重,所以震级是地震应急、地震救援与灾害评估的重要参数。因此,无论是从科学研究的角度,还是从社会需求的角度,准确测定地震的大小都是一件意义重大的基础性工作。地震的震级是通过测量地震波中的某个震相的振幅来衡量地震相对大小的一个量,它是由日本的和达清夫(Kiyoo Wadati,1902~1995)和美国的里克特(Charles F. Richter,1900~1985)在20世纪30年代提出和发展起来的。当前最基本的震级标度有地方性震级(ML)、短周期体波震级(Mb)、宽频带体波震级MB(BB)、宽频带面波震级(Ms(BB))和矩震级MW,对于同一次地震,在可以同时测定其地方性震级、面波震级和体波震级时,其结果理当一致。然而在一般情况下这些震级的值却常常不同[2]。

目前,内蒙古测震台网日常分析处理中采用的震级只有地方性震级(ML),虽然地方性震级(ML)很有用,但受到所采用地震仪的类型及所适用的震中距范围的限制,并不能真实反映地震本身大小,影响了地震预报、信息发布、紧急救援等工作。本文利用2010~2015年内蒙古测震台网4级以上速报地震波形记录,重新计算ML、Ms、Ms(BB),测定结果与中国地震台网中心 (以下简称CENC)测定结果作进一步对比研究。

1 计算方法

1.1 地方性震级(ML)

1935年,里克特(Richter)在研究美国加州的地震时,引入了地方性震级(ML),后经我国地震学家李善邦先生根据我国地震仪的特性,建立了适合我国的量规函数。测定近震震级ML使用仿真DD-1短周期地震仪记录的S波或lg波的最大振幅,计算方法见公式(1)。

(1)

式中,AN、AE为北南向、东西向S波或lg波最大振幅(峰—峰值振幅1/2),单位为μm,两水平向最大振幅不一定同时到达,振幅大于干扰水平2倍以上才予以测定。R(Δ)为近震震级的量规函数。

1.2 面波震级(Ms)

测定浅源地震(震源深度小于60 km)的面波震级,应将原始宽频带记录仿真成SK中长周期记录,使用面波地动位移的最大振幅和相应的周期,计算方法见公式(2)。

2°<Δ<130°

(2)

式中,A为地震面波地动位移的最大振幅,取两水平向地动位移的矢量和,T为A对应的周期。

1.3 宽频带面波震级(Ms(BB))

在IASPEI新震级标度中,Ms(BB)是宽频带面波震级,其建立主要基于以下考虑:一是充分利用数字地震仪具有宽频带、大动态的特点;二是能够与传统的面波震级很好的衔接,测定的震级范围较宽;三是在原始速度型宽频带记录上直接测定,便于计算机自动测定,适宜地震速报。测定浅源地震的宽频带Ms(BB),应在垂直向速度型宽频带记录上直接量取面波质点运动速度的最大振幅,计算方法见公式(3)。

3 s

(3)

式中Vmax为垂直向面波质点运动速度的最大值,单位为μm/s。在计算Ms(BB)时,实际测定Vmax时,一定要测定与其相对应的周期,以确保测定Vmax时的周期在规定的范围内。

2 资料选取与处理

以CENC的地震目录为基础,根据内蒙古地震速报目录选取2010~2015年内蒙古测震台网40次4级以上地震事件,涵盖了内蒙古境内及邻省地区,其震中距的范围是1 000 km之内。对每个地震波形记录仿真为W-A位移记录量取ML,W-A是利用MSDP软件将速度记录仿真为短周期位移测定的。为方便相互比较,利用Ms=1.13ML-1.08,将ML震级转换为MNM震级,仿真后统一。Ms 是通过MSDP软件将速度记录仿真为短周期位移测定的。Ms(BB)震级是利用MSDP软件直接量取速度记录波形垂直向测定得到(表1,图1)。

表1 4级以上地震目录

续表1

发震时刻北纬东经深度/kmMLMNMML(CENC)MsMs(BB)M(CENC)2013-04-22T17:11:53.342.94°122.38°65.55.15.55.35.45.32013-02-05T21:13:49.638.89°99.99°64.64.14.14.34.44.02013-01-23T12:18:16.341.51°123.20°75.34.95.34.95.05.12012-11-20T10:24:23.738.38°106.27°44.84.34.84.24.64.52011-12-05T23:32:42.944.26°101.35°84.64.14.54.24.44.22011-11-27T18:16:20.542.44°103.34°95.14.75.04.64.74.52011-10-16T03:42:56.343.16°100.60°95.04.64.74.24.44.22011-08-31T09:13:54.240.13°100.94°75.04.64.64.34.44.42011-08-27T18:29:45.944.02°104.60°96.15.86.05.86.05.82011-07-22T22:52:57.149.73°118.81°85.04.65.14.54.84.72011-01-15T08:43:39.648.65°126.07°74.74.24.84.24.84.32010-06-22T16:46:00.938.28°106.25°85.04.65.04.64.64.42010-06-20T19:03:17.839.91°106.36°45.04.64.74.05.14.22010-04-29T03:03:12.445.11°113.27°64.74.24.64.44.64.32010-04-09T18:51:58.539.44°118.03°74.84.3 无4.64.64.12010-04-04T21:46:45.140.01°113.81°85.04.64.95.05.04.62010-03-06T11:00:47.439.70°118.49°94.74.24.74.64.74.3

图1 震中及台站分布

3 不同震级之间的对比

3.1 内蒙古测震台网计算震级与CENC标准震级的对比

使用不同的震级测定方法对内蒙古境内及周边地区4级以上地震重新测定震级,MNM为仿真W-A测得的标准震级,ML(CENC)为CENC测定ML震级,Ms为仿真SK测定震级,Ms(BB)为直接量取垂直向速度位移震级。M(CENC)为CENC速报标准震级(表1)。

图2为内蒙古测震台网测定的3种震级与CENC震级对比,结果显示MNM、Ms、Ms(BB)与M(CENC)对比基本接近。40次地震测定的3种震级差都符合正态分布规律,Ms(BB)震级与M(CENC)相同占17.5%,Ms(BB)震级误差在±0.3级以上波动占27.5%,误差在±0.3级波动占5%,误差在±0.2级波动占32.5%,误差在±0.1级波动占17.5%。MNM震级与M(CENC)相同占7.5%,MNM震级误差在±0.3级以上波动占22.5%,误差在±0.3级波动占15%,误差在±0.2级波动占25%,误差在±0.1级波动占30%。Ms 震级与M(CENC)相同占20%,Ms震级误差在±0.3级以上波动占15%,误差在±0.3级波动占22.5%,误差在±0.2级波动占15%,误差在±0.1级波动占27.5%。中强地震速报震级测定时,一般会采用Ms(BB)震级测定方法,从图2中可以看出,Ms(BB)比M(CENC)普遍偏高0.2级,因此实际测定的Ms(BB)应减去0.2级,更接近CENC测定的震级。

图2 不同震级与CENC标准震级对比

3.2 内蒙古测震台网ML震级与CENC测定ML震级的对比

图3 ML与ML(CENC)震级的对比

目前内蒙古测震台网测定震级主要是ML震级,因此,本文也对ML震级与CENC作对比,从图3对比结果可以得出,震级差分布符合正态分布规律,ML震级与CENC相同占18%,误差在±0.3级以上波动占15%,误差在±0.3级波动占26%,误差在±0.2级波动占15%,误差在±0.1级波动占26%。

4 讨论和结论

结合CENC和内蒙古测震台网测定得震级资料,以CENC速报M震级为标准震级,分别对内蒙古测震台网测定的震级进行统计、对比和分析,并且针对内蒙古测震台网ML震级与CENC测定ML震级做对比分析。探讨造成震级偏差较大的原因。

(1)通过计算内蒙古测震台网ML、Ms及Ms(BB)震级,与CENC速报震级作对比分析,震级偏差绝大部分都在±0.3级之内。因此,在内蒙古测震台网4级以上地震速报时,可以采用ML、Ms及Ms(BB)震级标度。

(2)内蒙古测震台网ML震级测定时,选取震中距100 km~400 km范围内的台站,其结果与CENC测定ML震级误差基本在±0.3级范围内。内蒙古区内及邻区中强地震震级测定采用Ms(BB)震级时,应减去0.2级,更接近于CENC测定震级。

(3)在几种震级对比过程中发现,出现震级偏差较大的事件,这与地震方位及台站分布有关,网内地震几种震级误差都在±0.3级范围内,但网外地震震级误差达到±0.6级。

[1] 陈运泰,刘瑞丰.地震的震级[J].地震地磁观测与研究, 2004, 25(6):1-12.

[2] 刘瑞丰,陈运泰,任枭,等.中国地震台网震级的对比[J].地震学报,2007,20(5):467-476.

[3] 戴志阳,刘斌,查显杰,等.震级标度的不一致与震源的复杂性[J].地球物理学进展,2008,23(3):705-709.

[4] 刘瑞丰,陈运泰,Peter Bormann,等.中国地震台网与美国地震台网测定震级的对比(Ⅱ)——面波震级[J].地震学报,2006,28(1):1-7.

[5] 包翠玲,马宝柱.新疆测震台网与中国地震台网测定的地震震级对比分析[J]. 内陆地震, 2013, 27(2):181-188.

COMPARATIVE RESEARCH OF MAGNITUDES IN INNER MONGOLIA SEISMIC NETWORK

HAO Meixian,YIN Zhanjun,DAI Yong,LIU Yin

(EarthquakeAdministrationOfInnerMongoliaAutonomousRegion,Huhhot010010,China)

The local magnitude (ML),surface wave magnitude (Ms) and the broadband surface wave magnitude (Ms(BB)) are determined by the new magnitude scale according to Inner Mongolia seismic network in 2010~2015 digital waveform records ofM≥4.0 earthquakes,and compared them with those of the China earthquake networks center(CENC), the results show that the determination results of three different size are generally consistent with those of CENC,they can reflect the size of the earthquake and can be applied to earthquake quick report, etc.

Earthquake waveform; New magnitude scale;China earthquake networks center(CENC);magnitude comparation;Inner Mongolia

2016-04-08

中国地震局2016年度测震青年专项(项目编号:20160506)资助。

郝美仙(1980— ),女(蒙古族),内蒙古呼和浩特人,工程师,主要从事测震台网速报工作。

P315.73

A

1005-586X(2016)04-0039-05

猜你喜欢
测震速报面波
基于信号精度分析的高速铁路沿线测震井地震动力反应研究
广西测震流动观测的发展与应用
钟祥台测震观测质量影响浅析
gPhone重力仪的面波频段响应实测研究
自适应相减和Curvelet变换组合压制面波
每月速报
测震波形数据存储和管理系统设计与实现
每月速报
每月速报
地震数据面波衰减性能定量评价