魏貴春 陳俊華 申學(xué)林 陳圓圓

(中國地震局地震研究所,武漢 430071)

三峽地區(qū)震級偏差初步對比分析＊

魏貴春 陳俊華 申學(xué)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(wǎng)和湖北省數(shù)字測震臺網(wǎng)共同記錄到的發(fā)生在三峽地區(qū)的 231次地震事件 (2007年 6月—2009年 12月≥2.0),對兩個臺網(wǎng)所確定的地震震級進行對比研究,結(jié)果表明用三峽遙測地震臺網(wǎng)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(qū);遙測地震臺網(wǎng);數(shù)字測震臺網(wǎng);震級;對比分析

1 引言

中國長江三峽工程開發(fā)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(shù)字遙測地震臺網(wǎng) (圖 1,簡稱三峽臺網(wǎng))。它擁有 24個全數(shù)字化高增益遙測地震臺、3個中繼站以及 8個流動數(shù)字地震臺。在重點監(jiān)視區(qū)內(nèi),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(wǎng)是獨立于湖北數(shù)字測震臺網(wǎng) (簡稱湖北臺網(wǎng))的地區(qū)遙測地震臺網(wǎng),二者都對三峽重點監(jiān)視區(qū)進行監(jiān)測。自 2007年 6月湖北臺網(wǎng)正式投入運行以來,發(fā)現(xiàn)兩個臺網(wǎng)測定的震級存在偏差。鑒于觀測資料的一致性直接關(guān)系到地震科研預(yù)報工作的準(zhǔn)確性[1],為此,對三峽臺網(wǎng)和湖北臺網(wǎng)測定的地震震級進行對比研究,尋求兩個臺網(wǎng)之間的經(jīng)驗關(guān)系式就顯得尤為必要。三峽地區(qū)地震事件主要以三峽臺網(wǎng)測定的震級 ()為準(zhǔn),本文利用湖北臺網(wǎng)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(shù)字測震臺網(wǎng)和三峽數(shù)字遙測地震臺網(wǎng) 2007-06—2009-12的地震觀測資料 (圖 2),對這兩個臺網(wǎng)測定的三峽庫區(qū) 231次≥2.0地震事件進行定位?？紤]到臺網(wǎng)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(shù)目。用下式計算標(biāo)準(zhǔn)偏差[3]:

圖2 三峽地區(qū)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(shù)的72%。通過對比發(fā)現(xiàn):三峽臺網(wǎng)與湖北臺網(wǎng)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(wǎng)測定的震級比湖北臺網(wǎng)平均高 0.16級,標(biāo)準(zhǔn)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(shù)的24%。比較發(fā)現(xiàn)：三峽臺網(wǎng)與湖北臺網(wǎng)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(wǎng)測定的震級比湖北臺網(wǎng)平均高 0.11級,標(biāo)準(zhǔn)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(shù)的4%。三峽臺網(wǎng)測定的震級與湖北臺網(wǎng)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(wǎng)測定的震級比湖北臺網(wǎng)平均高0.04級,標(biāo)準(zhǔn)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(wǎng) 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(shù)采速度型地震計,數(shù)字地震采集器動態(tài)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(shù)字測震臺網(wǎng)的 27個測震臺站中,在三峽地區(qū)采用較多的是BBVS-120和BBVS-60型(甚)寬頻帶地震計,均為大動態(tài)范圍 24位數(shù)采速度型地震計,信號傳輸采用 IP(網(wǎng)絡(luò))方式或者無線傳輸。地震計型號的不一致可能是產(chǎn)生測定震級差的原因之一。

3.2 分析軟件

三峽臺網(wǎng)使用的分析軟件是北京港震公司的EDSP-I AS,湖北臺網(wǎng)使用的是廣東省地震局開發(fā)的MSDP-DM。EDSP-I AS和MSDP-DM是目前我國自主研發(fā)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(shù)平均值。

三峽臺網(wǎng)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(shù),S (Δ)為臺站校正值。

湖北臺網(wǎng)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(shù)平均值,R(Δ)為起算函數(shù),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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(wǎng)的地震事件發(fā)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(jié)果存在偏差。

3.3 臺網(wǎng)

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(xiàn)任選一套分析軟件對不同臺網(wǎng)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(jié)果見表 2?？梢钥闯?對于發(fā)生在三峽地區(qū)的同一地震事件,三峽臺網(wǎng)和湖北臺網(wǎng)所記錄到的波形分析結(jié)果出現(xiàn)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(wǎng)波形分析結(jié)果Tab.2 Analysis results for waveform from two networks

4 結(jié)論

1)兩個臺網(wǎng)間震級經(jīng)驗關(guān)系為：

2)三峽臺網(wǎng)所測定的震級較湖北臺網(wǎng)高,占統(tǒng)計的 77.9%,只有 6.5%的地震事件小于湖北臺網(wǎng),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(wǎng)的震級偏差縮小,達到一定震級后,可能會出現(xiàn)湖北臺網(wǎng)震級大于三峽臺網(wǎng)震級的情況。

4)地震計類型、分析軟件和臺網(wǎng)可能是造成兩個臺網(wǎng)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(zhì)和傳播介質(zhì)的地區(qū)性差別所致。由于震級系統(tǒng)的復(fù)雜性,對三峽地區(qū)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(shù)字與模擬觀測測定震級的對比[J].內(nèi)陸地震,2002,16(3)：271-275.

2 馬寶柱.烏魯木齊遙測地震臺網(wǎng)測定的地震震級偏差初步分析[J].內(nèi)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(wèi)平.現(xiàn)今震級測定偏差[J].國際地震動態(tài), 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(xué)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(xí)員,主要從事地震分析預(yù)報及微震精定位研究.E-mail：gcw1982@yahoo.cn

P315.63

A