内蒙古测震台网新震级标度试用

郝美仙周银兴刘 颖尹战军戴 勇刘永梅

1） 中国呼和浩特010010内蒙古自治区地震局

2） 中国北京100036中国地震局地震预测研究所

内蒙古测震台网新震级标度试用

郝美仙1）周银兴2）刘 颖1）尹战军1）戴 勇1）刘永梅1）

1） 中国呼和浩特010010内蒙古自治区地震局

2） 中国北京100036中国地震局地震预测研究所

针对数字地震记录频带宽、动态范围大的特点，IASPEI震级工作组提出新的震级标度及测定方法，本文选取内蒙古测震台网2010—2015年4级以上地震，按照新震级标度测定地方性震级ML、宽频带面波震级MS(BB)、矩震级MW，与传统震级MS进行对比研究，为震级测定的连续性提供可靠依据。

数字记录；IASPEI震级；对比

0 引言

震级是表征地震大小的量，是地震基本参数之一，在地震预报和其他有关地震研究中是一个重要的参数（陈运泰等，2004）。

20世纪70年代，地震观测系统出现数字地震仪，同传统的模拟地震仪相比，数字地震仪具有宽频带、动态范围大等特点，在利用宽频带数字记录测定传统的地方震级ML、面波震级MS等时出现一些新的问题（刘瑞丰等，2011）。2003年IASPEI震级工作组经过多年观测研究，提出新的震级标度和测量方法。IASPEI新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。本文利用内蒙古测震台网2010—2015年4级以上数字波形记录，充分利用宽频带数字记录的特点，按照新震级标度测定地方性震级ML、宽频带面波震级MS(BB)、矩震级MW，并与国家地震台网中心测定的MS进行对比，为震级测定的连续性提供可靠依据。

1 计算方法

1.1 面波震级MS

测定浅源地震（震源深度小于60 km）的面波震级MS，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周期，计算方法见公式（1）。

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

1.2 地方性震级ML

ML为地方性震级，IASPEI推荐的公式与1935年里克特提出的震级公式基本一致。为保证中国地方性震级的一致性，沿用中国传统测定方法。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，则

式中： AN、AE为北南向、东西向S波或Lg波最大振幅，单位μm； R(⊿)为近震震级的量规函数。

1.3 宽频带面波震级MS(BB)

测定浅源地震的宽频带面波震级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）。

式中： Vmax为垂直向面波质点运动速度最大值，单位μm/s；T为Vmax对应的面波周期。

1.4 矩震级MW

根据地震矩计算地震矩震级MW，计算公式为

式中，M0为标量地震矩，单位N·m。

矩震级是一个均匀的震级标度，适用于很宽的震级范围统计，对于大地震、小震甚至微震及浅源地震或深源地震，均可测定其矩震级。

2 资料选取

选取内蒙古测震台网2010—2015年34次4级以上地震数字波形（震中距在1 000 km之内），对每个地震按照新震级标度量取地方性震级ML、宽频带面波震级MS(BB)。采用波形拟合方法确定震源机制解，该方法可以采用少量地震台站的体波和面波波形来确定震源矩张量和最佳位置参数。通过计算，得到地震矩张量主应力轴的值和取向及最佳双力偶模型的2个界面解，得出标量地震矩和矩震级MW。34次地震参数见表1，地震及台站分布见图1。

图1 震中及台站分布Fig.1 The distribution map of the epicenters and stations

3 不同震级标度关系对比

根据《地震及前兆数字观测技术规范》的要求，在日常工作中，内蒙古测震台网需要测定ML震级、MS震级。IASPEI新震级标度的实施，开展了基于宽频带数字地震资料震级测定方法的研究。我们将其应用到内蒙古地震台网宽频带数字记录的分析工作中，与传统面波震级MS比较并进行分析研究，为新震级在内蒙古台网的广泛应用提供基础支持。

表1 所选地震震级对比参数Table 1 Magnitude reference parameters of selected earthquake

3.1 内蒙古测震台网新标度震级与国家台网中心MS震级对比

使用不同震级测定方法，重新测定内蒙古及周边地区4级以上地震震级，具体数值见表1，其中： ML为仿真DD-1测得的近震体波震级，MW为矩震级，MS(BB)为直接量取垂直向速度位移震级，MS为国家台网测定面波震级（表1，图2）。由表1和图2可见：在不同震级标度测定后，MW测定震级值相对较小，MS(BB)测定震级值相对较大；当MS＜ 4.5时，MS(BB)震级偏大，震级误差可达0.9级；当MS＞ 5.0时，MW震级测定值小，相差最大0.6级。

图2 ML、MS(BB)、MW与MS(CENC)对比曲线Fig.2 ML,MS(BB),MWand MS(CENC)curves

3.2 MS(BB)与MS对比

由于宽频带面波震级MS(BB)与面波震级MS采用的测定方法不同，计算公式也不同。由MS(BB)与MS对比曲线及差值统计（图3）可知，34次地震震级差符合正态分布规律，MS(BB)与MS震级误差在±0.3级范围内波动的地震占76.5%，震级误差在±0.3级以上波动的地震占23.5%。

图3 MS(BB)与MS对比曲线及差值统计Fig.3 The comparison and statistics for MS(BB)and MS

3.3 MW与MS对比

通过MW与MS对比曲线及差值统计（图4）可知，同一个地震的MW与MS震级误差在±0.3级之内波动的占地震总数76.5%，绝大部分地震的震级差在±0.3级内波动，只有23.5%的地震MW比MS震级小0.4—0.6级。

图4 MW与MS对比曲线及差值统计Fig.4 The comparison and statistics for MWand MS

4 结论

结合中国地震台网中心和内蒙古测震台网测定的4级以上震级资料，以MS(CENC)为标准震级，与内蒙古测震台网测定的新震级MS(BB)、MW作对比分析，得到以下结论：①两种震级偏差在±0.3级以内的占所选地震总数的76.5%；②当MS＜ 4.5时，MS(BB)震级偏大，震级误差可达0.9级；③当MS＞ 5.0时，MW震级测定值小，相差最大0.6级。

本文涉及的地震样本数有限，几种新标度震级测定与衔接问题需要在今后工作中进一步研究，希望本次研究结果可为今后新旧震级有效过度提供参考。

本文撰写得到中国地震局地球物理研究所刘瑞丰研究员的指导，在此深表谢意。

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.

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.

高景春，赵英萍，徐志国，等.河北省测震台网中小地震矩震级的测定[J].华北地震科学，2011，29（2）：1-5.

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，2007，29（5）：467-476.

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.

刘瑞丰，任克新，张立文，等.利用宽频带数字地震资料测定地震震级的方法研究[J].地震地磁观测与研究，2011，32（3）：1-8.

About the new magnitude scale in Inner Mongolia Seismic Network

Hao Meixian1)，Zhou Yinxing2)，Liu Ying1)，Yin Zhanjun1)，Dai Yong1)and Liu Yongmei1)
1) Earthquake Administration of Inner Mongolia Autonomous Region,Huhhot 010010,China
2) Institute of Earthquake Science,China Earthquake Administration,Beijing 100036,China

IASPEI working group on magnitude is put forward a new magnitude scale and the measuring method in allusion to wide band digital seismic records and the characteristics of large dynamic range.In this paper,earthquakes of magnitude above 4 recorded by Inner Mongolia seismic network in 2010—2015 years are selected to determined local magnitude ML,wide-band surface wave magnitude MS(BB),and moment magnitude MW.The comparative study with traditional magnitude provides reliable basis for the continuity of magnitude determination.

digital recording，IASPEI magnitude，comparison

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.05.002

郝美仙（1980—），女，蒙古族，工程师，主要从事测震台网速报工作

周银兴（1980—），男，硕士研究生，四川盐源人，工程师，主要从事数字地震台站、台网观测技术研究，负责水库大坝微震、强震台网建设工作。E-mail： zhou961236@sina.com

中国地震局2016年度测震青年专项(20160506)、2016年度三结合（160501）

本文收到日期：2016-04-25