2020, Vol. 40
2. 湖北省地震局, 武汉市洪山侧路48号, 430071
随着地震分析软件的不断更新，理论震相已经融入软件系统中。虽然便于分析震相，但一般只作为震相标定的参考位置，实际的震相分析还依赖于工作人员对理论知识的掌握及工作经验的积累。
本文以中国地震局地球物理研究所编制的《震相走时便查表》中远震震相走时为数据来源进行分析，研究内容主要包括：1)不同震中距的震相走时与深度的关系; 2)不同深度的震相走时与震中距的关系; 3)基于震相理论走时规律的远震实例分析。
1 震中距、深度、震相走时的关系地震分析中，首先在垂直向找出P波，在2个水平向找出初至的S波，根据面波和体波特征量取相应的震级：仿真短周期时，读取P波准确到时，在P波初至后5 s内量取Pmz，利用软件计算得出mb震级; 仿真中长周期时，在P波初至后20 s内量取Pmz，利用软件计算得出mB震级，周期的取值范围为3.5~12 s。本文主要利用台站现有的震相走时便查表，从理论上分析不同震中距及震源深度震相的走时关系，找出其潜在的规律，方便准确地标注实际震相位置。
1.1 不同震中距下震相走时与深度的关系主要讨论震中距为10°、20°、30°、40°、50°、60°及70°时，走时表中pP、sP、PP、PPP、PcP、ScP、PcS、PS、sS、SKS、ScS及SS震相的走时随深度的变化规律，深度范围选择0~794 km，震中距间隔为10°，上限为100°，具体结果见图 1。
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图 1 不同震中距的震相走时随深度的变化关系 Fig. 1 The relationship of phase travel times and depth under different epicentral distance |
1) 图 1(a)中的pP震相和图 1(b)中的sP震相在相同震中距时，走时随深度的增加逐渐增大; 在相同深度下，随着震中距的增加，震相走时的增加幅度逐渐变小。
2) 图 1(c)和1(d)中的PP及PPP震相在相同震中距时，走时随深度的增加逐渐增大，但变化幅度不大; 在相同深度下，随着震中距的增加，震相走时的增加幅度逐渐减小。
3) 图 1(e)~1(h)中的PcP、ScP、PcS及ScS震相在相同震中距时，走时随深度的增加逐渐减小; 在相同深度下，随着震中距的增加，震相走时的增加幅度逐渐变大。
4) 图 1(i)中的PS震相和图 1(j)中的sS震相在相同震中距时，走时随深度的增加逐渐增大; 在相同深度下，随着震中距的增加，PS震相走时的变化幅度基本不变，sS震相走时的变化幅度逐渐减小。
5) 图 1(k)中的SKS震相在相同震中距时，走时随深度的增加线性减小; 在相同深度下，其震相走时的变化幅度随震中距的增加逐渐减小。
6) 图 1(l)中的SS震相在相同震中距时，走时随深度的增加基本不变; 在相同深度下，震相走时的变化幅度随震中距的增加也较为平稳。
1.2 不同深度下震相走时与震中距的关系主要讨论深度为15 km、25 km、33 km、45 km、60 km、75 km、96 km、110 km、125 km、140 km、160 km、175 km、190 km、205 km、223 km、255 km及287 km时，理论走时表中pP、sP、PP、PPP、PcP、ScP、PcS、PS、sS、SKS、ScS、SS震相走时随震中距的变化关系，取走时表中的震中距为10°~100°，结果见图 2。
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图 2 不同深度的震相走时随震中距的变化关系 Fig. 2 The relationship of phase travel times and epicentral distance under different depth |
1) 图 2(a)中的pP震相和图 2(b)中的sS震相在震源深度H≤205 km时，走时随震中距的增加变化幅度不大，当H＞205 km时，增加幅度变大; 在相同震中距下，随震源深度的增加，走时变化幅度逐渐增加，总体变化趋势与前者一样。
2) 图 2(c)中的PP震相和图 2(d)中的PPP震相在相同震源深度下，走时随震中距的增加逐渐增大，基本表现为线性变化; 在相同震中距下，走时受震源深度影响很小。
3) 图 2(e)~2(g)中的PcP、ScP及PcS震相在相同震源深度下，走时随震中距的增加逐渐减小，总体变化趋势基本一致; 在相同震中距下，随着震源深度的增加，走时变化幅度基本不变。
4) 图 2(h)中的PS震相在相同震源深度下，走时随震中距的增加逐渐增大，且当震源深度在25 km以内时，走时基本一致，当震源深度大于33 km或等于25 km时，相同震中距的走时变化幅度出现大幅上升，之后的变化趋势保持一致。
5) 图 2(i)中的sS震相在相同震源深度下，走时随震中距的增加而增大，但在不同震源深度，走时的增加幅度并不大，总体变化趋势一致; 在相同震中距下，随着深度的增加，走时增加的幅度不大。
6) 图 2(j)中的SKS震相在不同震源深度下，走时随震中距的变化逐渐增加，变化趋势基本一致; 在相同震中距下，随着震源深度的增加，走时的增加幅度逐渐减小。
7) 图 2(k)中的ScS震相在震中距为50°左右出现逆转，但在不同震源深度时，走时随震中距的变化趋势基本一致; 在相同震中距下，走时的变化幅度较小。
8) 图 2(l)中的SS震相在相同震源深度下，走时随震中距的增加逐渐增大; 在相同震中距下，走时的变化幅度较小。
2 地震波形分析特征举例 2.1 斐济群岛M8.1地震波形分析北京时间2018-08-19 08:19:37斐济群岛地区(18.08°S，178.06°W)发生M8.1地震，震源深度570 km。该地震属于深震，且面波并不发育[1-4]，不需要量取面波震级，只需要量取体波震级。对于深震，一般P波和S波的起始幅度都比较大，初始方向也比较清晰，可依次仿真短周期标注P波初至，紧跟P波初至后5 s内量取体波震级，再仿真长周期标注S波震相并初步定位，得到大致震中距为82.9°，此时SKS与S震相基本重合，可以只标注S震相。仿真长周期，依据图 1(a)和1(b)可知，pP与P波到时差约为120 s，sP与P波到时差约为180 s，结合二者的震相特征可以确定这2处振幅和周期变化的波是深度震相，根据图 1(j)中的sS震相和图 1(l)中的SS震相走时变化关系大致标注其位置。对于深度震相一般选取300 km以上，如果实际地震事件中还有其他周期及振幅变化的波形组，也可根据图 1的规律进行标注，具体结果见图 3。
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图 3 斐济群岛M8.1地震震相标注 Fig. 3 Phase marking of the Fiji Islands M8.1 earthquake |
北京时间2017-11-13 02:18:19伊拉克(34.90°N，45.75°E)发生M7.8地震，震源深度20 km。该地震P波及S波的起始振幅不大，由此推断该地震为浅源地震，一般选择深度为33 km作为定位的约束条件，在标注P、S震相之后进行定位，以判断震中距的大致范围。初步定位的震中距为55.4°，结合图 1(b)和1(c)可知，PP震相到时差约为120 s，sP震相到时差约为10 s，具体结果见图 4。
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图 4 伊拉克M7.8地震震相标注 Fig. 4 Phase marking of the Iraq M7.8 earthquake |
本文主要统计了不同震中距时，震相走时与震源深度的关系及在不同深度下震相走时与震中距的关系，结果表明：1)在不同震中距时，pP及sP震相的走时随震源深度的增加逐渐增大，PcP、ScP、PcS、ScS及SKS震相的走时随震源深度的增加逐渐减小，PP、PPP、PS及sS震相的走时随震源深度的增加逐渐增大，但变化幅度较小，总体变化趋势较平缓; 2)在不同震源深度下，随着震中距的增加，pP及sP震相走时的变化幅度较小，总体趋势较平坦，而PP、PPP、PS、sS、SKS及SS震相走时逐渐增大，呈正相关性，PcP、ScP及PcS震相走时逐渐减小，ScS震相走时也减小，但在震中距为55°左右时出现逆转。总体而言，核面震相PcP、ScP及PcS的走时受震中距影响较大，其他震相受震源深度影响较大。理论走时表在测震台站工作中只能起到辅助作用，实际操作中需结合工作经验及实际波形特点进行进一步分析。
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2. Hubei Earthquake Agency, 48 Hongshance Road, Wuhan 430071, China