山西地区近震震级偏差研究

梁向军，刘林飞，张 玲，孟小琴

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西 太原 030025)

0 引言

震级是表征地震强弱程度的物理量，通过测量地震波中某个震相的振幅来获得[1]。在实际测定中，由于台基效应、仪器响应、不同区域经验校正系数设置不同，造成同一次地震震级在全球地震台网、中国地震台网、省级地震台网中测定结果不同。即使同一台网，对于一次地震不同台站测定的单台震级与整个台网的平均震级也存在一定偏差，且有的台站震级偏差较大。那么，对于震级偏差较大的台站，就需要进行适当校正[2]。在日常震情跟踪过程中，ML≥3.0地震一般会造成一定的社会影响[3]，需要启动应急响应。而如何获得准确的地震震级，对有效指导震后趋势判定及应急救援工作，显得尤为重要。因此，针对山西地区部分台站单台震级偏差较大的现象，在开展分析总结的基础上，提出量化校正范围，应用于台网震级测定工作中。

1 数据选取与处理

为获取山西测震台网同一次地震不同单台震级与台网平均震级的偏差关系，选取山西测震台网记录到的2009年1月至2015年12月山西地区的98次ML≥3.0地震[4](见第6页图1)。其中震相数据来源于全国地震编目系统的观测报告。

设定第i个地震，第j个子台的震级偏差为：

ΔMij=Mij-Mi，

式中：Mij是第j个子台测定的第i个地震的震级；Mi是台网的平均震级。

具体过程为：选取同一次地震不同单台震级偏差，一方面，通过典型震例事件，从震级偏差平面等值线图揭示偏差空间分布特点以及近台、远台对震级的可能影响；另一方面，从整体上探讨每一个台站在历次地震震级测定中的偏差分布，总结出偏差量化范围，提出校正方案。

2 单台震级偏差统计分析

2.1 震级偏差空间分布特征

通过研究3 315次震级偏差结果，显示ΔMij≤∣±0.5∣的占89%，说明测定偏差相对稳定；ΔMij>∣±0.5∣的范围则较大，个别震例中单台ΔMij达到-1.1。为更直观地分析震级偏差，特选取山西断裂带上不同地区有代表性的6次地震(见图1、第6页表1)，并通过第7页图2反映单台震级偏离台网平均震级的程度。

图1 研究区ML≥3.0地震震中分布图Fig.1 Epicenter distribution of ML≥3.0 earthquake in study area

表1 6次典型震例的地震参数Table 1 Seismic parameters of 6 typical cases

由2012年11月2日山西浮山ML3.8地震震级偏差空间分布图(见图2a)看出，浮山地震共有43个台站参加定位，所有参与定位的台站单台震级偏差绝大多数ΔMij≤∣±0.5∣，只有北部的SHZ台震级偏差较大，比平均震级小0.8，其次是位于震中附近的YUQ台偏差较大，为-0.6。

由2013年2月22日山西大同ML4.1地震震级偏差空间分布图(见图2b)可见，参与定位的台站有45个，中北部的台站偏差较大，DAX台、ZCH台、SHZ台、SZZ台围成一个低值区域，以DAX台最大，达-1.1，ZCH台为-1.0，SHZ台为-0.9，SZZ台为-0.7，其他台站除中部的YAX台、南部的ZEZ台震级偏差为0.9、0.7外，其余39个参与定位台站的ΔMij≤∣±0.5∣。

由2013年4月4日山西垣曲ML4.0地震震级偏差空间分布图(见图2c)可见，此次地震共有47个台站参加定位，测定的单台震级偏差整体较小，45个台站的ΔMij≤∣±0.5∣，其中ΔMij≤∣±0.3∣的占64%。只有北部的SHZ台的震级偏差为-0.6，中部YAX台的震级偏差为0.7。

由2013年11月12日山西朔州ML3.9地震震级偏差空间分布图(见图2d)可见，参与此次地震定位的台站有56个，这些单台震级偏差比较小，除TIY台、ZCH台、SZZ台和中部的GUJ台震级偏差为-0.7外，其余52个台站的ΔMij≤∣±0.5∣。

由2014年4月4日的山西平遥ML4.1地震震级偏差空间分布图(见图2e)可见，此次地震共有55个台站参与定位，其中53个台站的ΔMij≤∣±0.5∣。离震中最近的TAG台偏差最大，为-0.8，南部的YJI台震级偏差为-0.6。

由2015年6月2日山西太原ML3.7地震震级偏差空间分布图(见图2f)可见，此次地震共有56个台站参与定位，52个台站的ΔMij≤∣±0.5∣，震中附近的JIC台震级偏差最大，达-1.1。CHS台和TAG台为-0.6，北部的SHZ台为-0.6。

从6次典型震例的地震震级偏差空间分布图来看，山西台网单台测定震级与台网平均震级偏差较小，绝大多数ΔMij≤∣±0.5∣，这与山西台网台站的台基全部为基岩密切相关。震级偏差最大的台站是SHZ台，此台的震级低于平均震级，而且偏离平均震级值较大(造成SHZ台震级偏小的原因，可以排除仪器和场地响应的影响，具体原因有待于进一步查明)，其余台站震级偏差不大。

2.2 单台震级校正值

通过计算整理，得到山西地区各个台站估算不同震级时的平均震级偏差值和震级校正值(见表2)，在台网的实际地震定位中，将根据具体情况给予校正。

表2 各台站的平均震级偏差值和震级校正值Table 2 Average magnitude deviation value and magnitude correction value of each station

图2 6次典型震例的震级偏差横向分布图Fig.2 Transverse distribution of magnitude deviation of 6 typical cases

3 结论与讨论

通过计算2009年1月1日至2015年12月30日98次ML≥3.0近震单台震级测定值与台网平均震级之差，并绘制各次地震的单台震级偏差横向分布图，分析得到：

(1) 通过6次典型震例的单台震级横向分布图得知，山西台网各个台站的震级与地震事件的平均震级偏差较小，初步认为这与山西台网所选的台站都是基岩台密切相关。震级偏差最大的是SHZ台，其震级低于平均震级，而且偏离平均震级值较大，其余台站除震中附近个别台站偏小以外，台站震级偏差不大。

(2) 对山西台网57个台站进行了震级校正，除KEL台、YJI台、ZEZ台和SHZ台的震级偏差较大外，其余台站的震级偏差值均较小，这一研究结果将被应用到山西台网日常的地震分析工作中。