三峡地区震级偏差初步对比分析＊

魏贵春 陈俊华 申学林 陈圆圆

(中国地震局地震研究所,武汉 430071)

三峡地区震级偏差初步对比分析＊

魏贵春 陈俊华 申学林 陈圆圆

(中国地震局地震研究所,武汉 430071)

选用三峡遥测地震台网和湖北省数字测震台网共同记录到的发生在三峡地区的 231次地震事件 (2007年 6月—2009年 12月≥2.0),对两个台网所确定的地震震级进行对比研究,结果表明用三峡遥测地震台网资料得到的地震震级偏大:2.0≤＜2.5的地震,比大 0.16级;2.5≤＜3.2地震,比大 0.11级;≥3.2地震,与基本相等。

三峡地区;遥测地震台网;数字测震台网;震级;对比分析

1 引言

中国长江三峡工程开发总公司(2009年 9月 27日更名为中国长江三峡集团公司)2000年投资兴建了三峡数字遥测地震台网 (图 1,简称三峡台网)。它拥有 24个全数字化高增益遥测地震台、3个中继站以及 8个流动数字地震台。在重点监视区内,可定位的地震震级下限为ML0.5,震中定位精度可达1 km。三峡台网是独立于湖北数字测震台网 (简称湖北台网)的地区遥测地震台网,二者都对三峡重点监视区进行监测。自 2007年 6月湖北台网正式投入运行以来,发现两个台网测定的震级存在偏差。鉴于观测资料的一致性直接关系到地震科研预报工作的准确性[1],为此,对三峡台网和湖北台网测定的地震震级进行对比研究,寻求两个台网之间的经验关系式就显得尤为必要。三峡地区地震事件主要以三峡台网测定的震级 ()为准,本文利用湖北台网的震级)与之进行比较。

图1 湖北西部地震台站分布图Fig.1 Distribution of seis mostations in the west of Hubei province

2 震级比较

2.1 资料选取和比较方法

选用湖北数字测震台网和三峡数字遥测地震台网 2007-06—2009-12的地震观测资料 (图 2),对这两个台网测定的三峡库区 231次≥2.0地震事件进行定位。考虑到台网的布局和各台站的实际记录情况,在选取资料时要求每个地震至少有 5个台站记录,并用下式计算震级差值：

式中 n为地震事件数目。用下式计算标准偏差[3]:

图2 三峡地区地震震中分布图Fig.2 Distribution of earthquake epicenters in the Three Gorges area

2.2 震级比较

满足该条件的地震事件 167个,占总数的72%。通过对比发现:三峡台网与湖北台网的震级差范围为 -0.3～0.5级 (图 3),其中,震级差为 0.2级的占 47%;三峡遥测地震台网测定的震级比湖北台网平均高 0.16级,标准偏差为 0.13。

图 3 2.0≤＜2.5震级差频次分布Fig.3 Distribution of the event frequency with different magnitude 2.0≤＜2.5

满足该条件的地震事件有 55个,占总数的24%。比较发现：三峡台网与湖北台网的震级差范围为0～0.5级(图4),其中,震级相等的占40%;三峡台网测定的震级比湖北台网平均高 0.11级,标准偏差为 0.12。

图 4 2.5≤＜3.2震级差频次分布Fig.4 Distribution of the event frequency with different magnitude 2.5≤＜3.2

满足该条件的地震事件有 9个,仅占总数的4%。三峡台网测定的震级与湖北台网测定的相差最大为 0.2级,其中,震级相等的占 67%(图 5);三峡遥测地震台网测定的震级比湖北台网平均高0.04级,标准偏差为 0.07。

图 5 ≥3.2地震事件震级差频次分布Fig.5 Distribution of the event frequency with different magnitude≥3.2

3 原因分析

3.1 观测仪器的类型

在三峡台网 24个台站中,除代石沟、长岭、黄土坡、双山的观测仪器是 FSS-3型短周期地震计外,其余的均为 JCV-104型短周期地震计,该类型的仪器都是 16位数采速度型地震计,数字地震采集器动态范围较小,信号传输采用无线传输加中继站的方式;而湖北数字测震台网的 27个测震台站中,在三峡地区采用较多的是BBVS-120和BBVS-60型(甚)宽频带地震计,均为大动态范围 24位数采速度型地震计,信号传输采用 IP(网络)方式或者无线传输。地震计型号的不一致可能是产生测定震级差的原因之一。

3.2 分析软件

三峡台网使用的分析软件是北京港震公司的EDSP-I AS,湖北台网使用的是广东省地震局开发的MSDP-DM。EDSP-I AS和MSDP-DM是目前我国自主研发的交互分析软件,测定近震震级均采用水平振幅水平分量最大算术平均值。

三峡台网日常分析工作中使用速度地震震级,计算公式为[4,5]：

其中,V为速度值,T为周期,R(Δ)为起算函数,S (Δ)为台站校正值。

湖北台网震级计算使用的公式为:

其中,Aμ为两水平向地动位移的算数平均值,R(Δ)为起算函数,S(Δ)为台站校正值。

两套分析软件对同一地震 (2008年 9月 27日郭家坝ML3.8地震)的分析结果见图 6和表 1。

从图 6可以看出,EDSP-I AS所得震级较MSDPDM的小,除利川、潜江和随州台的结果小 0.3级外,其余大部分都小 0.1级。说明分析软件的不同对震级有一定的影响。

图 6 不同软件同一地震事件分析结果Fig.6 Analysis results for the same earthquake events by using different software

表1 EDSP-I AS和M SDP-DM分析结果比较Tab.1 Comparison between the results with EDSP-IAS andM SDP-DM

同时,从表 1可以看出,EDSP-I AS和MSDP-DM对分析相同台网的地震事件发震时刻相差 1 s,震中距相差约 0.75 km,震级相差 0.1级,说明 EDSP-I AS和MSDP-DM在分析同一地震事件波形时的结果存在偏差。

3.3 台网

通过对两套地震分析软件的比较可知,在分析同一地震事件时两套软件所确定的震级存在差异,现任选一套分析软件对不同台网所记录到的同一地震事件进行比较。选取 6个地震事件进行比较,结果见表 2。可以看出,对于发生在三峡地区的同一地震事件,三峡台网和湖北台网所记录到的波形分析结果出现偏差,但随着震级的增大震级差值有减小的趋势。

表 2 两个台网波形分析结果Tab.2 Analysis results for waveform from two networks

4 结论

1)两个台网间震级经验关系为：

2)三峡台网所测定的震级较湖北台网高,占统计的 77.9%,只有 6.5%的地震事件小于湖北台网,震级偏差主要集中在＜3.2的震级档,且随着震级的增大,两个台网的震级偏差缩小,达到一定震级后,可能会出现湖北台网震级大于三峡台网震级的情况。

4)地震计类型、分析软件和台网可能是造成两个台网震级偏差的主要原因。

影响震级偏差的因素很多,诸如台址、震相选择等,也可能是震源错动的运动性质和传播介质的地区性差别所致。由于震级系统的复杂性,对三峡地区地震事件震级偏差问题仍需作进一步的探讨和研究。

1 杜文平.新疆巴楚地震台数字与模拟观测测定震级的对比[J].内陆地震,2002,16(3)：271-275.

2 马宝柱.乌鲁木齐遥测地震台网测定的地震震级偏差初步分析[J].内陆地震,2004,18(4)：348-352.

3 孟玉梅.中国速报震级与国际通用震级的初步对比分析[J].地震,1994,(6)：61-68.

4 赵荣国,李卫平.现今震级测定偏差[J].国际地震动态, 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

国家自然科学基金重点基金(407303172011);中国地震局地震研究所所长基金(IS200856070)

魏贵春,男,1982年生,硕士,研究实习员,主要从事地震分析预报及微震精定位研究.E-mail：gcw1982@yahoo.cn

P315.63

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