震级与破裂长度统计关系研究*

孙银涛　徐国栋，*　龙海云　许立红

1) 中国河北三河065201防灾科技学院2) 中国北京100045中国地震台网中心



震级与破裂长度统计关系研究*

孙银涛1)徐国栋1)，*龙海云2)许立红1)

1) 中国河北三河065201防灾科技学院2) 中国北京100045中国地震台网中心

矩震级面波震级破裂长度断层类型

本文在收集整理分析中国大陆1902—2014年132次板内浅源地震事件的相关数据(包括震级、发震时间、地点、断层类型、地震矩、地表破裂长度、余震分布长度、波谱反演得到的震源处破裂长度等)的基础上，给出了震级与震源破裂长度和余震分布长度的经验公式，并对震级与破裂长度之间的相关性进行了分析． 表1给出了本文所用部分地震序列的相关参数．

表1　本文所用部分地震序列及其相关参数

注：M0为地震矩，L1表示地表破裂长度，L2表示余震长度，L3表示基于波谱方法得到的震源处破裂长度．

本文所用面波震级有两种： 一种是采用中国记录的面波震级(下文简称为中国面波震级)MS-China，另一种是采用美国地质调查局(USGS)和全球地震矩张量(global centroid moment tensor，简写为GCMT)目录所记录的面波震级(下文简称为美国面波震级)MS-US，数据均从USGS和GCMT网站上下载所得，其中1976年以前的MS-US引自USGS，1976年以后的MS-US引自GCMT． 所用矩震级也分为两部分： 1976年以后的地震事件矩震级MW引自GCMT，1976年之前的矩震级MW引自USGS，GCMT和相关文献． 所有矩震级均保留一位小数，参与回归分析．

图1a给出了美国面波震级MS-US与矩震级MW的回归关系，可以看出：MS-US为5.5—7.7时，其值与MW基本相等；MS-US为4.5—5.5时，其值较MW整体偏小；MS-US>7.7时，其值较MW整体偏大． 图1b给出了中国面波震级MS-China与矩震级MW的回归关系，可以看出，MS-China为4.5—8.6时，MS-China>MW，但随着震级的增大，这种差距在减小． 图1c给出了MS-China与MS-US的对比，可以看出，二者的相对平均偏差为5.5%，最大绝对偏差为0.19，而且相对偏差大于10%的MS-China主要集中在4.5—6.0之间．

图1　美国面波震级(MS-US)、中国面波震级(MS-China)及矩震级(MW)的关系(a) MS-US与MW的关系； (b) MS-China与MW的关系； (c) MS-China与MS-US的关系Fig.1　Relationship among surface wave magnitude of US (MS-US)，surface wave magnitude of China (MS-China) and moment magnitude MW(a) MS-US versus MW; (b) MS-China versus MW; (c) MS-China versus MS-US

震源破裂长度的估算方法中，有两种应用得较多． 其一，采用余震空间分布的方法来确定； 其二，采用地震波资料反演震源参数，通过P波或S波的时频特性来求解震源的破裂参数(沈建文等，1990)． 鉴于MS<6.0地震所造成的破裂不明显或位移不显著，本文选取MS6.0—8.6地震事件用于拟合震级与断层破裂长度的关系．

从表2可以看出： 地表破裂长度与面波震级的相关性优于其与矩震级的相关性； 余震破裂长度和基于波谱反演所得地下破裂长度与矩震级的相关性优于其与面波震级相关性． 图2a比较了本文所得经验公式与邓起东等(1992)给出的经验公式(以下简称邓式)，可以看出，当MS为6.4—8.6时邓式所对应的地表破裂长度L1始终小于本文结果，并且随着震级的增大，由邓式计算出的破裂长度增大的速率大于本文公式，这可能是由于本文仅使用了1902年以后的地震数据并增加了最新的地震数据所致; 图2b中，当MS>5.3时，本文结果大于龙锋等(2006)的经验公式所确定的地下破裂长度； 图2c为本文结果与Wells和Coppersmith(1994)经验公式所得结果的比较，可以看出，本文经验公式所对应的由余震确定的地下破裂长度总体比Wells和Coppersmith(1994)所得结果大，但是随着震级的增大，这种差距在逐渐减小．

表2　震级与破裂长度的回归关系式

注： 第一列经验公式中，L1表示地表破裂长度，L2表示余震破裂长度，L3表示基于波谱反演所得的地下破裂长度.

图2　破裂长度与震级的回归关系(a) 地表破裂长度L1与MS的关系； (b) 地表破裂长度L2与MS的关系；(c) 地表破裂长度L2与MW的关系Fig.2　Regression relationship among rupture length and magnitude(a) Surface rupture length L1versus MS; (b) Underground rupture length L2 versus MS; (c) L2 versus MW

通过比较不同断层类型的回归方程来评估断层类型对破裂长度的影响，其结果表明，震级与破裂长度的回归方程在95%的置信水平上与断层类型无关，这与Wells和Coppersmith(1994)的结果相一致．

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Relationship between magnitude and rupture length

Sun Yintao1)Xu Guodong1)，*Long Haiyun2)Xu Lihong1)

1)InstituteofDisasterPrevention，HebeiSanhe065201，China2)ChinaEarthquakeNetworksCenter，Beijing100045，China

moment magnitude； surface wave magnitude； rupture length； fault type

国家科技支撑计划(2013BAK05B02)和中央高校基本科研业务费(ZY20150315)联合资助.

2016-01-24收到初稿，2016-03-31决定采用修改稿.

e-mail: gdxu1850@qq.com

10.11939/jass.2016.05.014

P315.5

A

孙银涛，徐国栋，龙海云，许立红. 2016. 震级与破裂长度统计关系研究. 地震学报, 38(5): 803--806. doi:10.11939/jass.2016.05.014.

Sun Y T, Xu G D, Long H Y, Xu L H. 2016. Relationship between magnitude and rupture length.ActaSeismologicaSinica, 38(5): 803--806. doi:10.11939/jass.2016.05.014.

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