陸態網淮北連續重力映震能力統計分析

尹傳兵 丁雨

摘? 要：通過淮北連續重力2015年1-6月份所記錄到的地震開展分析，得到淮北連續重力映震能力公式，連續重力儀器對觀測點周邊有感地震的映震能力較為敏感，對遠大地震能記錄到較為完整的震相特征，淮北連續重力對地震有很強的映震能力。

關鍵詞：連續重力;映震能力;有感地震

中圖分類號：P315.7? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）30-0081-03

Abstract： Based on the analysis of the earthquakes recorded by Huaibei continuous gravity from January to June 2015， the seismic reflection ability formula of Huaibei continuous gravity is obtained. The continuous gravity instrument is more sensitive to the seismic reflection ability of the felt earthquakes around the observation point. For the relatively complete seismic phase characteristics of great earthquakes， Huaibei continuous gravity has a strong ability to reflect earthquakes.

Keywords： continuous gravity; earthquake reflection ability; felt earthquake

引言

地殼在變形過程中密度發生改變，該過程中還可能有質量的遷入遷出，引起重力發生變化。地震在孕育、發生的過程中最直接變化即是大地形變。當前，地震監測基本實現了數字化觀測，可直接監測到震時地殼發生的垂直方向的傾斜變化、水平方向的應力變化以及地球自身密度改變產生的重力加速度變化，由地震波激發產生上述變化被稱為同震形變波或震時形變波，它不同于地震波。能夠記錄到震源破裂信息、傳播過程中地質構造等大部分信息。因此，通過對同震形變波物理特性、響應特征的研究，分析反演得到地震震源參數，有助于研究短臨地震前地殼形變的異常動力特性。由于同震響應具有廣區域性、易識別性等優點，也是地震預報中了解地震認識地震最直接的資料依據，已成為研究的熱點。

地震觀測映震能力的研究得到研究者的關注。本文通過對陸態網淮北連續重力記錄到的地震進行統計分析，從震級、震中距、最大振幅等地震參數開展關聯分析，從連續重力記錄到的近震、遠震的同震形變波開展差異分析，從而得到淮北連續重力儀器的映震能力。

1 基本情況

淮北地震臺位于安徽省北部，建于相山背斜南翼，肩負著監測蘇魯豫皖交界處震情形式變化，距離著名的郯廬大斷裂西側僅120km，觀測點所在地勢從西北向東南方向趨勢下降，雨季時雨水沿斜坡向東南凹地聚集，形變觀測受降雨影響明顯，山體巖石主要由是寒武和奧陶系地層形成的，巖層裂隙發育，角度近似直立。2009年10月，連續重力基準站建成并投入觀測，觀測儀器采用美國Micro-g LaCoste公司gPhone型彈簧連續重力儀，觀測室位于形變觀測山洞內，數據采樣率為1次/S，儀器核心傳感器采用零長彈簧系統，儀器采用真空的雙層恒溫結構，有較強的抗干擾能力，儀器觀測環境穩定。

2 淮北連續重力映震能力

遴選連續重力儀記錄到的地震資料，讀取地震的觸發時間、最大幅度等參數，分析連續重力儀對周邊近震和遠震的記錄能力。

2.1 資料選取原則

本文統計地震均為淮北連續重力儀記錄到的地震，采用中國地震臺網和安徽省地震臺網的地震目錄，對連續重力記錄地震事件進行識別。震級參考地震目錄統一采用面波震級Ms，近震采用以下公式進行換算：

Ms=1.59mb-3.97? （1）

觀測點震中距計算公式為

cos△=cosφecosφssinφesinφscos（λe-λs）? ? ? ? （3）

式中，△為臺站震中距，λe為震中經度，λs為觀測點經度，φe為震中地心余緯度，φs為觀測點地心余緯度。地心余緯度為

φ=90°±ψ（北緯為-，南緯為+，下同）? ? ? ? ? ?（4）

式中，ψ是地心緯度，與地理緯度φ′的關系如下：

tanψ=（1- ）2tanφ'? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

式中，? 為地球的扁率，? =1/298.25≈0.003，若其忽略不計，則ψ=φ′，即可將ψ近似看成φ′，于是

φe=90°+φe'? ?（6）

φs=90°+φs'? ? ? ? ? （7）

其中，φe'為震中地理緯度，φs'為觀測點地理緯度，則

cos△=cos（90°±φe'）cos（90°±φs'）+sin（90°±φe'）sin（90°±φe'）cos（λe-λs）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

若觀測點震中距△用長度D可表示為

D=R△? ? ? ? ? ? ? ?（9）

式中，R為地球平均半徑，取6371km，△單位為弧度。

2.2 映震能力分析

統計2015年1月至6月連續重力儀記錄到的所有地震，按照上述公式計算得到地震的震級Ms、震中距D。連續重力對地震的記錄能力，主要反映的是震級與震中距的關系。圖1為淮北連續重力映震能力，圖以同震變化的震中距對數lgD為橫坐標，以地震震級Ms為縱坐標，繪出陸態網淮北連續重力震級與震中距的散點圖。

從圖1顯示，所有觀測到有同震形變波的地震標點大數分布在圖的左上部，在直線上取兩點，其坐標為點01（3.34，4.4）、點02（4.28，6.4），將這2個地震標點的橫、縱標數值代入直線方程：M=（lgD-lgD1）（M2-M1）/（lgD2-lgD1）+M1，式中lgD1、M1為第一標點的地震參數，lgD2、M2為第二標點的地震參數。推導出淮北連續重力映震能力公式： M=2.11lgD-11.466。

統計資料顯示見表1，所記錄的最小地震為2015年5月17日10：17安徽省滁州市天長市2.8級地震，震中距150km。記錄的最遠地震為2015年6月20日10：10智利6.4級，震中距19027km。震級較小且震中距較大的地震為2015年4月28日19：38秘魯5.4級，震中距16077km。

記錄到的震級最小和最大震中距范圍的地震如表1所示，2～3.9級有感地震、中等地震能記錄到的多為近地震;4～5.9級中強地震多為遠地震，最遠地震的震中距為18599km。6.0級以上地震的最小震中距為1211km，振幅為38605×10-8m·s-2，各級震級對應震中距表中有三對同震級不同震中距的地震。

3 結論

本文通過震級與震中距的關系，得到淮北連續重力映震能力公式：M=2.11lgD-11.466。淮北連續重力儀能記錄到周邊有感地震，地震波主要為多點突跳，不能完全展示地震特征。遠震記錄能力較為突出，較大地震能記錄到較為完整地震震相特征。同震記錄變化幅度與震級成正比，與震中距成反比，因地震波傳播路徑不同、震源深度等差異，存在個例的地震記錄特征。

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