2020, Vol. 41
2. 中国北京 100085 中国地震局地壳应力研究所;
3. 中国呼和浩特 010010 内蒙古自治区地震局
2. The Institute of Crustal Dynamics, China Earthquake Administration, Beijing 100085, China;
3. Earthquake Agency of Inner Mongolia Autonomous Region, Hohhot 010010, China
赤峰中心地震台是国家数字地震台网的主要构成之一，位于赤峰市东郊红山脚下，距天山口—八里罕断裂带仅几千米。地震计安装在观测山洞中，洞深约40 m，台基为花岗岩。
震级是地震三要素之一，准确的测定地震震级对于地震速报和应急工作具有重要意义（刘瑞丰等，2014）。由于台基、震源、地质构造等存在差异，造成测定的地震震级存在偏差（刘瑞丰等，2011；刘芳等，2016；李晓东等，2017；刘芳等，2017）。赤峰中心地震台于2013年安装CTS-1EF型数字甚宽频带地震计，使用EDAS-24GN型24位地震数据采集器进行数据采集，目前，地震监测系统工作状态良好，观测资料保存完整，资料真实可靠。为了更准确地测定地震震级，选取符合条件的674个地震面波震级，与中国地震台网中心发布的正式目录进行对比分析，以提高单台测震水平。
1 资料选取与数据处理公式 1.1 资料选取选取赤峰中心地震台CTS-1EF甚宽频带地震计于2016年1月1日至2019年5月31日记录的674个M≥4地震，为了保证对比结果的精度，采用Hyposat定位方法，对所选地震进行重新定位。所选地震分布见图 1，图中△为台站所在地，○为地震事件。
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图 1 地震分布 Fig.1 Earthquake distribution map |
面波震级偏差及平均偏差计算公式为
| $ \Delta {M_{\rm S}} = {M_{{\rm S(CENC)}}} - {M_{{\rm S(CIF)}}} $ | (1) |
| $ {\rm d}{M_{\rm S}} = \frac{1}{n}\sum\limits_{i = 1}^n {\Delta {M_{\rm S}}} $ | (2) |
式中，ΔMS为面波震级偏差；MS(CENC)为中国地震台网中心发布的正式目录中面波震级；MS(CIF)为赤峰中心地震台实测面波震级；dMS为面波震级平均偏差。
标准偏差s为
| $ s = \sqrt {\frac{{\sum\limits_{i = 1}^n {{{({\rm d}{M_{\rm S}} - \Delta {M_{\rm S}})}^2}} }}{{n - 1}}} $ | (3) |
以MS(CENC)为因变量，以MS(CIF)为自变量，根据674个地震的震级建立二者的回归方程，得
| $ {M_{{\rm S(CENC)}}} = 0.986{M_{{\rm S(CIF)}}} + 0.103 $ | (4) |
通过回归分析，得到MS(CENC)和MS(CIF)的关系，结果见图 2。
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图 2 MS(CENC)与MS(CIF)的线性相关性 Fig.2 The linear relationship between MS(CENC) and MS(CIF) |
计算得到MS(CENC)与MS(CIF)的线性相关系数为0.962，说明二者之间具有较强的线性相关性，利用公式（2）和公式（3）计算面波震级平均偏差和标准偏差，其中平均偏差为0.159，标准偏差为±0.361。对震级偏差和频次进行统计，结果见表 1。由表 1可知，赤峰中心地震台所记录的地震事件面波震级偏差呈正态分布，偏差为0.1的地震次数较多，分布曲线形态以ΔMS = 0.1为对称轴。
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表 1 面波震级偏差统计 Table 1 Statistics of surface wave magnitude deviations |
对674个地震面波震级偏差与震级大小的关系进行统计，结果见表 2，可知赤峰中心地震台测定的面波震级偏差在-0.15— 0.12，接近中国地震台网中心发布的正式目录中给定的面波震级。
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表 2 面波震级偏差与震级大小的关系 Table 2 The relationship between surface wave magnitude and magnitude deviation |
根据震中距的不同，地震可以分为地方震（Δ＜1°）近震（1°≤Δ＜10°）、远震（10°≤Δ＜105°）、极远震（Δ≥105°），为了能够更好的解释震中距与震级偏差的关系，本文又将远震分为10°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜60°、60°≤Δ＜105°这3个区域。统计674个地震的面波震级偏差与震中距的关系，结果见表 3。
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表 3 面波震级偏差与震中距的关系 Table 3 The relationship between surface wave magnitude and epicentral distance |
震级受地震波传播路径、地质构造、台基等影响，其中面波振幅大小受传播路径影响较大（王鑫等，2015）。统计674个地震面波震级偏差与对应的不同范围方位角的关系，结果见表 4。由表 4可见，赤峰中心地震台以北地区，不同方位角范围内地震面波震级偏差分别为0.15和-0.13；以南地区不同方位角范围内地震震级偏差都为0.22和0.16。
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表 4 面波震级偏差与方位角的关系 Table 4 The relationship between surface wave magnitude deviation and azimuth |
基于以上分析和统计结果，给出赤峰中心地震台测定的面波震级与中国地震台网中心正式目录中发布的面波震级偏差参考校正值，结果见图 3。应用校正值再次对所选取的674个地震进行震级校正，计算得到MS(CENC)和MS(CIF)的线性相关系数为0.988，说明二者线性相关性增强，校正效果较好。
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图 3 震级在不同震中距及不同方位的参考校正值 Fig.3 The correction values for different epicentral distances and azimuths |
对赤峰中心地震台2016年1月1日到2019年5月31日记录的674个地震事件进行统计分析，并与中国地震台网中心发布的正式目录中面波震级进行比对，得到以下结果：①面波震级偏差与震级、震中距均为正相关关系，即震级增大，震中距增大，震级偏差也增大；②赤峰中心地震台以北地区的不同方位角范围内，地震面波震级偏差分别为0.15和-0.13，以南地区的不同方位角范围内，地震面波震级偏差分别为0.22和0.16；③根据面波震级偏差关系，给出面波震级偏差参考校正值，重新对比后，可得MS(CENC)和MS(CIF)的线性相关系数为0.988，表明震级校正效果较好。
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刘芳, 刘瑞丰, 张帆, 等. 2016. 内蒙古东部地区面波震级与近震震级转换关系[J]. 地震地磁观测与研究, 37(5): 1-9. |
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