三峽地區震級偏差初步對比分析＊

魏貴春 陳俊華 申學林 陳圓圓

(中國地震局地震研究所,武漢 430071)

三峽地區震級偏差初步對比分析＊

魏貴春 陳俊華 申學林 陳圓圓

(中國地震局地震研究所,武漢 430071)

選用三峽遙測地震臺網和湖北省數字測震臺網共同記錄到的發生在三峽地區的 231次地震事件 (2007年 6月—2009年 12月≥2.0),對兩個臺網所確定的地震震級進行對比研究,結果表明用三峽遙測地震臺網資料得到的地震震級偏大:2.0≤＜2.5的地震,比大 0.16級;2.5≤＜3.2地震,比大 0.11級;≥3.2地震,與基本相等。

三峽地區;遙測地震臺網;數字測震臺網;震級;對比分析

1 引言

中國長江三峽工程開發總公司(2009年 9月 27日更名為中國長江三峽集團公司)2000年投資興建了三峽數字遙測地震臺網 (圖 1,簡稱三峽臺網)。它擁有 24個全數字化高增益遙測地震臺、3個中繼站以及 8個流動數字地震臺。在重點監視區內,可定位的地震震級下限為ML0.5,震中定位精度可達1 km。三峽臺網是獨立于湖北數字測震臺網 (簡稱湖北臺網)的地區遙測地震臺網,二者都對三峽重點監視區進行監測。自 2007年 6月湖北臺網正式投入運行以來,發現兩個臺網測定的震級存在偏差。鑒于觀測資料的一致性直接關系到地震科研預報工作的準確性[1],為此,對三峽臺網和湖北臺網測定的地震震級進行對比研究,尋求兩個臺網之間的經驗關系式就顯得尤為必要。三峽地區地震事件主要以三峽臺網測定的震級 ()為準,本文利用湖北臺網的震級)與之進行比較。

圖1 湖北西部地震臺站分布圖Fig.1 Distribution of seis mostations in the west of Hubei province

2 震級比較

2.1 資料選取和比較方法

選用湖北數字測震臺網和三峽數字遙測地震臺網 2007-06—2009-12的地震觀測資料 (圖 2),對這兩個臺網測定的三峽庫區 231次≥2.0地震事件進行定位。考慮到臺網的布局和各臺站的實際記錄情況,在選取資料時要求每個地震至少有 5個臺站記錄,并用下式計算震級差值：

式中 n為地震事件數目。用下式計算標準偏差[3]:

圖2 三峽地區地震震中分布圖Fig.2 Distribution of earthquake epicenters in the Three Gorges area

2.2 震級比較

滿足該條件的地震事件 167個,占總數的72%。通過對比發現:三峽臺網與湖北臺網的震級差范圍為 -0.3～0.5級 (圖 3),其中,震級差為 0.2級的占 47%;三峽遙測地震臺網測定的震級比湖北臺網平均高 0.16級,標準偏差為 0.13。

圖 3 2.0≤＜2.5震級差頻次分布Fig.3 Distribution of the event frequency with different magnitude 2.0≤＜2.5

滿足該條件的地震事件有 55個,占總數的24%。比較發現：三峽臺網與湖北臺網的震級差范圍為0～0.5級(圖4),其中,震級相等的占40%;三峽臺網測定的震級比湖北臺網平均高 0.11級,標準偏差為 0.12。

圖 4 2.5≤＜3.2震級差頻次分布Fig.4 Distribution of the event frequency with different magnitude 2.5≤＜3.2

滿足該條件的地震事件有 9個,僅占總數的4%。三峽臺網測定的震級與湖北臺網測定的相差最大為 0.2級,其中,震級相等的占 67%(圖 5);三峽遙測地震臺網測定的震級比湖北臺網平均高0.04級,標準偏差為 0.07。

圖 5 ≥3.2地震事件震級差頻次分布Fig.5 Distribution of the event frequency with different magnitude≥3.2

3 原因分析

3.1 觀測儀器的類型

在三峽臺網 24個臺站中,除代石溝、長嶺、黃土坡、雙山的觀測儀器是 FSS-3型短周期地震計外,其余的均為 JCV-104型短周期地震計,該類型的儀器都是 16位數采速度型地震計,數字地震采集器動態范圍較小,信號傳輸采用無線傳輸加中繼站的方式;而湖北數字測震臺網的 27個測震臺站中,在三峽地區采用較多的是BBVS-120和BBVS-60型(甚)寬頻帶地震計,均為大動態范圍 24位數采速度型地震計,信號傳輸采用 IP(網絡)方式或者無線傳輸。地震計型號的不一致可能是產生測定震級差的原因之一。

3.2 分析軟件

三峽臺網使用的分析軟件是北京港震公司的EDSP-I AS,湖北臺網使用的是廣東省地震局開發的MSDP-DM。EDSP-I AS和MSDP-DM是目前我國自主研發的交互分析軟件,測定近震震級均采用水平振幅水平分量最大算術平均值。

三峽臺網日常分析工作中使用速度地震震級,計算公式為[4,5]：

其中,V為速度值,T為周期,R(Δ)為起算函數,S (Δ)為臺站校正值。

湖北臺網震級計算使用的公式為:

其中,Aμ為兩水平向地動位移的算數平均值,R(Δ)為起算函數,S(Δ)為臺站校正值。

兩套分析軟件對同一地震 (2008年 9月 27日郭家壩ML3.8地震)的分析結果見圖 6和表 1。

從圖 6可以看出,EDSP-I AS所得震級較MSDPDM的小,除利川、潛江和隨州臺的結果小 0.3級外,其余大部分都小 0.1級。說明分析軟件的不同對震級有一定的影響。

圖 6 不同軟件同一地震事件分析結果Fig.6 Analysis results for the same earthquake events by using different software

表1 EDSP-I AS和M SDP-DM分析結果比較Tab.1 Comparison between the results with EDSP-IAS andM SDP-DM

同時,從表 1可以看出,EDSP-I AS和MSDP-DM對分析相同臺網的地震事件發震時刻相差 1 s,震中距相差約 0.75 km,震級相差 0.1級,說明 EDSP-I AS和MSDP-DM在分析同一地震事件波形時的結果存在偏差。

3.3 臺網

通過對兩套地震分析軟件的比較可知,在分析同一地震事件時兩套軟件所確定的震級存在差異,現任選一套分析軟件對不同臺網所記錄到的同一地震事件進行比較。選取 6個地震事件進行比較,結果見表 2。可以看出,對于發生在三峽地區的同一地震事件,三峽臺網和湖北臺網所記錄到的波形分析結果出現偏差,但隨著震級的增大震級差值有減小的趨勢。

表 2 兩個臺網波形分析結果Tab.2 Analysis results for waveform from two networks

4 結論

1)兩個臺網間震級經驗關系為：

2)三峽臺網所測定的震級較湖北臺網高,占統計的 77.9%,只有 6.5%的地震事件小于湖北臺網,震級偏差主要集中在＜3.2的震級檔,且隨著震級的增大,兩個臺網的震級偏差縮小,達到一定震級后,可能會出現湖北臺網震級大于三峽臺網震級的情況。

4)地震計類型、分析軟件和臺網可能是造成兩個臺網震級偏差的主要原因。

影響震級偏差的因素很多,諸如臺址、震相選擇等,也可能是震源錯動的運動性質和傳播介質的地區性差別所致。由于震級系統的復雜性,對三峽地區地震事件震級偏差問題仍需作進一步的探討和研究。

1 杜文平.新疆巴楚地震臺數字與模擬觀測測定震級的對比[J].內陸地震,2002,16(3)：271-275.

2 馬寶柱.烏魯木齊遙測地震臺網測定的地震震級偏差初步分析[J].內陸地震,2004,18(4)：348-352.

3 孟玉梅.中國速報震級與國際通用震級的初步對比分析[J].地震,1994,(6)：61-68.

4 趙榮國,李衛平.現今震級測定偏差[J].國際地震動態, 1997,(12)：1-8.

5 Gordon D W.Surface-wave versus body-wave magnitude [J].Earthquake Notes,1971,42(3/4)：20-28.

PRIMARY COM PARATIVE ANALYSIS OFMAGNITUDE DEVIATION IN THREE GORGES AREA

Wei Guichun,Chen Junhua,Shen Xuelin and Chen Yuanyuan
(Institute of Seism ology,CEA,W uhan 430071)

A comparative analysisof the 231 earthquakes(≥2.0)in the Three Gorges area recorded by both the telemetry seis mic network in Three Gorges and the digital seismological network of Hubei province from June 2007 to December 2009 was carried out.The results show that the average magnitude from the telemetry seismic network in the Three Gorges is larger than that from the digital seis mological net work of Hubei province,as 2.0≤＜2.5,is larger thanby 0.16 magnitude;as 2.5≤＜3.2,is larger thanby 0.11 magnitude; as≥3.2,al most equals to.

the Three Gorges area;telemetered seismic network;digital seis mic network;magnitude;comparative analysis

1671-5942(2010)Supp.(Ⅰ)-0022-04

2009-12-24

國家自然科學基金重點基金(407303172011);中國地震局地震研究所所長基金(IS200856070)

魏貴春,男,1982年生,碩士,研究實習員,主要從事地震分析預報及微震精定位研究.E-mail：gcw1982@yahoo.cn

P315.63

A