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  地震地磁观测与研究  2018, Vol. 39 Issue (6): 130-135  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.06.019
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引用本文  

李恩来, 王承伟, 安祥宇. 辽宁测震台网地震观测报告质量分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2018, 39(6): 130-135. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.06.019.
Li Enlai, Wang Chengwei, An Xiangyu. Observation report quality analysis of Liaoning Seismic Network[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2018, 39(6): 130-135. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2018.06.019.

基金项目

中国地震局监测预报司测震青年骨干项目《地震预警震级的确定性方法分析》(项目编号:20170607);辽宁省科技厅重点项目《辽宁地区震源参数和地壳结构的详细研究》(项目编号:2017231013)

作者简介

李恩来(1983-), 男, 工程师, 硕士, 2010年毕业于中国地震局工程力学研究所, 主要从事地震监测、地震预警等相关研究工作

文章历史

本文收到日期:2018-09-26
辽宁测震台网地震观测报告质量分析
李恩来 , 王承伟 , 安祥宇     
中国沈阳 110034 辽宁省地震局
摘要:就地震分布、震相质量、深度分布以及地震震级等,对辽宁测震台网2010-2017年地震观测报告进行分析,得到辽宁地区地震波主要震相的平均传播速度,分别为:Pn震相平均传播速度为7.87 km/s,Pg震相平均传播速度为4.48 km/s,Sn震相平均传播速度为4.48 km/s,Sg震相平均传播速度为3.56 km/s,认为引起震相走时偏差较大的主要原因为地震定位误差及震相不易识别。
关键词观测报告    震相误差    传播速度    震相    
Observation report quality analysis of Liaoning Seismic Network
Li Enlai, Wang Chengwei, An Xiangyu     
Liaoning Earthquake Agency, Shenyang 110034, China
Abstract: In this paper, we analyzed the seismological observation reports of Liaoning Seismic Network in the past 2010-2017 year. The main contents of these reports are earthquake distribution, phase quality, depth distribution and magnitude. We obtained the average propagation velocity of the main seismic phases in Liaoning Province, 7.87 km/s for Pn phase, 4.48 km/s for Pg phase, 4.48 km/s for Sn phase and 3.56 km/s for Sg phase, respectively; We obtained main reason that caused large error are the location error and seismic phase are not easy to identify.
Key words: observation report    phase error    propagation velocity    seismic phase    
0 引言

地震观测报告作为地震台网日常产出,包含丰富信息,如:地震三要素(发震时刻、位置、震级)、震相信息、台站方位角等原始信息,其应用范围广泛,如:地震重定位(冯建刚等,2012)、地震震相走时表研究、震相识别、地震预报领域的应用等。地震观测报告是地球物理学研究的基础数据,大多数已知地球深部构造理论主要来自各种震相数据。1984年Dziewonski和Anderson做出的世界第一张地球横向不匀均彩色图像即为国际地震中心(ISC)几十万个震相数据的结果(赵荣国,1993)。我国最早的地震观测报告追溯到1897年,当时由日本人管理(赵荣国,1993)。目前,全球地震观测报告由ISC负责收集、整理并出版(李保昆,2010)。

随着我国地震观测技术的发展,地震台站日益增多,管理愈加规范,特别是“十五”数字化地震台网建成后,要求地震观测报告格式全国统一(刘军等,2015)。辽宁测震台网现有地震台站37个,同时接入100余个邻省台站数据,使得辽宁省地震监测能力增加。若《国家地震烈度速报和预警项目》完成,辽宁省测震台站将增加到68个,地震监测能力将进一步提高。随着地震监测能力的提高,之前某些小震被记录到,地震编目中小震数量逐渐加大,将进一步丰富地震观测报告内容。目前,辽宁测震台网每年平均编目地震约3 000个,而地震观测报告质量尚未进行系统分析,本文拟对2010—2017年辽宁测震台网地震观测报告进行系统分析,总结地震分布、震相质量、深度分布以及地震震级等存在的规律,以期对今后的地震编目工作有一定指导作用。

1 地震分布

辽宁省有多条断裂分布,发生的地震较多,类型多样,且分布广泛,其中营口—海城老震区及辽宁西部的辽—蒙交接地区为地震多发区,抚顺、阜新为矿震多发地区,本溪等地爆破事件多有发生。辽宁测震台网承担本省及周边地区天然地震及矿震、爆破等非天然地震事件的分析工作。其中:天然地震包括辽宁省陆地地震及周边省份和渤海、黄海等地发生的地震。

据统计,2010—2017年,辽宁测震台网编目地震共计26 920余个,分析震相共计319 190余条,主要震相为Pn、Pg、Sn、Sg等近震震相,最大地震为2013年1月23日12时18分辽宁灯塔M 5.1地震。地震分布见图 1

图 1 2010—2017年辽宁测震台网编目地震分布 Fig.1 Cataloging earthquake distribution of Liaoning Seismic Network
2 观测报告质量分析

利用辽宁测震台网观测报告中的震相到时、震源深度、震级等信息,对地震观测报告进行分析。对于到时类震相,使用全部数据进行拟合,求取各震相平均走时曲线,分析偏离平均走时曲线10 s以上的异常数据,确定为错误震相后予以剔除,分析其他异常震相原因,并计算其平均传播速度。

2.1 Pn震相质量分析

Pn震相为地震波在莫霍面全反射形成的震相,根据辽宁地区地壳速度结构,该震相约在震中距1°时出现。2010—2017年,辽宁测震台网分析Pn震相16 495条,见图 2,可见Pn震相质量较高,除个别震相外,随震中距线性分布。

图 2 Pn震相分布 (a)震中距和Pn震相走时走时关系分布;(b)剔除变差较大震相后分布及拟合走时曲线 Fig.2 Pn phase distribution

图 2可见,2个震相偏离回归曲线较远:①辽宁营口单台记录事件,tS-P = 2.2 s(图 3),震中距约20 km,在理论和实际记录的波形上均不可能出现Pn震相,应为分析错误所至;②孤山台记录的2010年7月9日黄海海域地震(图 4),震中距153 km,记录的地震波形中可能出现Pn震相,但不清晰,不能准确确定其位置,按规定不应进行分析。因此,出现在震中距100 km范围内的个别Pn震相,应为分析错误所致。

图 3 辽宁营口单台地震记录 (a)原始波形;(b)事件波形放大记录 Fig.3 Seismogram of single earthquake recorded by Yingkou Seismic Station
图 4 孤山台记录的2010年7月9日黄海海域地震波形 Fig.4 The seismogram of Yellow Sea earthquake recorded by Gushan Seismic Station on July 9, 2010

在去掉偏差较大Pn震相后,拟合震中距和走时的关系,可以得到辽宁地区的平均Pn震相速度为7.87 km/s(图 2)。

2.2 Pg震相质量分析

Pg震相为地震波直达震相,大多数地震台站记录比较清楚。2010—2017年,辽宁测震台网分析清晰Pg震相140 117条,见图 5,可见大多数Pg震相随震中距增加线性增加,少量Pg震相偏差较大。

图 5 Pg震相分布 (a)震中距和Pg震相走时走时关系分布;(b)剔除变差较大震相后分布及拟合走时曲线 Fig.5 Pg phase distribution

据统计,Pg震相偏差较大的地震事件主要是海域地震和矿震,如:2016年8月25日营口海域地震,地震报告中发震时刻为02时16分03秒,定位后实际发震时刻为02时17分21秒,发震时刻错误导致实际震中距和走时关系偏离拟合曲线;2010年7月9日黄海地震,记录波形质量信噪比低,很多地震台站无明显Pg震相记录(图 6),导致标注的Pg震相误差较大;2010年5月8日辽宁阜新地震,重新定位发现,地震观测报告给出的震中距与MSDP定位震中距不符,可能在生成统一观测报告时出现错误。

图 6 2010年7月9日黄海地震辽宁测震台网部分台站记录 Fig.6 Records of the Yellow Sea earthquake recorded by some stations in Liaoning Seismic Network on July 9, 2010

在去掉偏差较大Pg震相后,拟合震中距和走时的关系,得到辽宁地区Pg震相平均速度,为6.06 km/s。

2.3 Sn震相质量分析

Sn震相为地震波在莫霍面全反射形成的震相,一般不易识别。Sn震相到来前一般出现Pn或Pg震相。2010—2017年,辽宁测震台网分析Sn震相5 361条,见图 7。由图 7可见,Sn震相基本随震中距增加呈线性分布,无偏差较大震相,个别100 km范围内出现的Sn震相为分析错误所致。拟合震中距和走时的关系,得到辽宁地区Sn震相平均速度,为4.48 km/s。

图 7 Sn震相分布 (a)震中距和Sn震相走时走时关系分布;(b)剔除变差较大震相后分布及拟合走时曲线 Fig.7 Sn phase distribution
2.4 Sg震相质量分析

Sg震相属后续震相,一般振幅较大,是区域测震台网分析较多震相之一。2010—2017年,辽宁测震台网分析Sg震相156 347条,见图 8。由图 8可见,部分Sg震相偏差较大,多集中出现在海域地震和矿震中,如:①2016年8月25日营口海域地震,地震报告中发震时刻为02时16分03秒,而定位后实际发震时刻为02时17分21秒,发震时刻错误导致实际震中距和走时关系偏离拟合曲线;②2010年5月8日辽宁阜新地震,重新定位发现,地震观测报告给出的震中距与MSDP定位震中距不符,可能在生成统一观测报告时出现错误;③2010年7月9日黄海地震,记录波形质量信噪比低,很多台站无明显Sg震相记录,导致标注的Sg震相误差较大。在整理Sg震相、剔除偏差较大数据后,回归得到辽宁地区Sg震相平均速度,为3.56 km/s。

图 8 Sg震相分布 (a)震中距和Sg震相走时走时关系分布;(b)剔除变差较大震相后分布及拟合走时曲线 Fig.8 Sg phase distribution
2.5 震源深度分布统计

震源深度是难以确定的地震基本参数之一,目前发展多种方法来确定震源深度,如深度震相方法、波形拟合方法等。作为台网的日常产出,震源深度可在地震定位过程中确定,由图 9可见,辽宁测震台网编目的地震震源深度均在10 km范围内,其中震源深度0 km表示某些非天然地震的震源深度,系在编目时认为震源深度固定所致;编目给出的震源深度与真实震源深度分布不符,偏差较大。

图 9 2010—2017年辽宁测震台网编目地震震源深度分布 Fig.9 Depth distribution of earthquakes recorded by Liaoning Seismic Network from 2010 to 2017
2.6 震级分布统计

2010—2017年,辽宁省行政边界内仅发生1次5级以上地震,即2013年1月23日的辽阳灯塔地震。就地震数量而言,绝大部分为1—3级地震,少量0级以下及4级以上地震(图 10)。

图 10 2010—2017年辽宁测震台网地震震级分布 Fig.10 Distribution of magnitude and seismic quantity from 2010 to 2017
3 结论

通过对辽宁测震台网2010—2017年地震观测报告进行分析,可以得到以下结论。

(1)辽宁测震台网2010—2017年地震观测报告整体质量较好,无明显错误,个别震相的震中距和走时有一定偏差,主要为正式地震观测报告中发震时刻、震中距错误以及震相不易识别所致。

(2)根据震相走时和震中距的关系,得到辽宁地区地震波形主要震相平均传播速,分别为:Pn震相平均传播速度为7.87 km/s,Pg震相平均传播速度为4.48 km/s,Sn震相平均传播速度为4.48 km/s,Sg震相平均传播速度为3.56 km/s。

(3)地震的震源深度分布在9 km范围内,与实际深度尚有较大偏差,应与地震定位方法、地壳速度结构以及地震台站分布等关系较大,今后应研究本地区地壳三维速度结构和三维定位算法,以期减小地震编目中震源深度误差。

(4)辽宁测震台网编目地震,小地震占绝大多数。《国家烈度速报和预警工程项目》建成后(正在实施),测震台站将增加一倍,可记录的小震数量将呈几何倍数增加,快速准确地分析地震事件将是今后面对并亟待解决的问题。

参考文献
冯建刚, 蒋长胜, 韩立波, 等. 1970年以来甘肃台网地震观测报告收集整理及其重新定位研究[J]. 西北地震学报, 2012, 34(3): 289-293. DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2012.03.0289
李保昆. ISC概况和ISC观测报告的编辑与出版[J]. 地震地磁观测与研究, 2010, 31(6): 126-130. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2010.06.024
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