0 引言

震级的准确测定在地震科学研究和地震应急工作中具有重要意义（刘瑞丰等, 2007, 2011, 2014；殷翔等，2012；刘晓锋等，2013；刘芳等，2017）。赤峰地震监测中心站（CIF）位于赤峰市红山区东部，是国家数字地震台网主要构成台站之一，距天山口—八里罕断裂带仅几千米。该站地震监测设备安装在红山脚下的观测山洞内，山洞深约40 m，摆墩建于花岗岩上（郭延杰等，2020）。阿古拉地震监测站（AGL）为国家无人值守台站，同样是国家数字地震台网主要构成之一，位于内蒙古自治区通辽市科左后旗。该站地震计安装在观测摆房内，摆墩同样建在花岗岩上。阿古拉地震监测站位于赤峰地震监测中心站东北方向，二者直线距离约400 km。

赤峰地震监测中心站地震计使用CTS-1EF型数字甚宽频带地震计，数据采集器为24位EDAS-24GN型。阿古拉地震监测站地震计使用ITC－120A型数字甚宽频带地震计，数据采集器为EDAS-24IP型。上述监测设备均工作正常，监测数据真实有效。对于上述2个台站，选取418个地震事件进行分析，将震级结果与中国地震台网中心发布的正式目录中的震级进行比对，并统计面波震级偏差。

1 资料选取与数据处理公式 1.1 资料选取

选取2019年2月1日至2021年2月1日赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站记录到的波形清楚且M≥4.5的418个地震事件，应用Hyposat定位方法，对其重新分析，得出面波震级。

1.2 数据处理公式

面波是沿着地球表面或岩层分界面传播的地震波，面波震级用M_S表示（于海英，2007），计算公式如下

${{M}_{\text{S}}}=\lg \left(\frac{A}{T} \right)+1.66\lg \Delta +3.5\quad \left({{2}^{{}^\circ }}<\Delta <{{130}^{{}^\circ }}, 3~\text{s}<T<25~\text{s} \right)$

(1)

式中，A为水平向面波地动位移的最大振幅；T为A对应的周期；Δ为震中距。

面波震级偏差及平均偏差为

$\Delta {{M}_{\text{S}}}=M_{\text{S}}^{i}-M_{\text{S}}^{j}$

(2)

$\text{d}{{M}_{\text{S}}}=\frac{1}{n}\sum\limits_{i=1}^{n}{\Delta }{{M}_{\text{S}}}$

(3)

其中，ΔM_S为面波震级偏差。M_Sⁱ为中国地震台网中心发布的正式目录中面波震级；M_S^j为赤峰地震监测中心站或阿古拉地震监测站实测第i个地震事件的面波震级。

标准偏差S为

$S=\sqrt{\frac{\sum\limits_{i=1}^{n}\left(\mathrm{~d} M_{\mathrm{S}}-\Delta M_{\mathrm{S}}\right)^{2}}{n-1}}$

(4)

2 偏差及相关性计算

对赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站记录的418个地震事件重新进行面波震级分析，将所得结果与中国地震台网中心发布的面波震级进行比对，得到震级偏差（表 1）。

由表 1可知，赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站测得的震级偏差主要集中在-0.3—0.3，仅有少数偏差的绝对值大于0.8。造成震级偏差较大的因素较复杂，如震源错动的运动与传播性质、震级测定中震相不同的选择等。通过上述计算得到，对于418个地震，赤峰地震监测中心站震级平均偏差为0.178，标准差为±0.312；阿古拉地震监测站平均偏差为0.194，标准差为±0.387。

通过线性回归方法得到赤峰地震监测中心站面波偏差M_S(CIF)与阿古拉地震监测站面波偏差M_S(AGL)间的关系（图 1）。回归方程为

${{M}_{\text{S}(\text{CIF})}}=0.945{{M}_{\text{S}(\text{AGL})}}+0.236$

(5)

计算得出M_S(CIF)与M_S(AGL)间的线性相关系数为0.938，说明二者震级偏差离散程度相对较小，有较强的线性相关性。

3 震级偏差分析 3.1 震级平均偏差与震级间的关系

统计2个测震台站418个地震的偏差与震级间的关系（表 2）。由表 2可见，赤峰地震监测中心站所测震级平均偏差为0.25— -0.24，其中，4.5≤M_S＜5.5的105个地震震级平均偏差为0.13；5.5≤M_S＜6.5的182个地震为-0.16；6.5≤M_S＜7.5的126个地震为-0.24；M_S≥7.5的5个地震为0.25。阿古拉地震监测站所测震级平均偏差为0.28— -0.23，其中，4.5≤M_S＜5.5的105个地震的震级平均偏差为-0.11；5.5≤M_S＜6.5的182个地震为-0.23；6.5≤M_S＜7.5的126个地震为0.21；M_S≥7.5的5个地震为0.28。2个台站的震级偏差变化趋势均为随震级增加而增大。

3.2 面波震级平均偏差与震中距间的关系

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°）等类型，为更好地解释震中距与震级偏差间的关系，本文又将远震分为10°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜60°、60°≤Δ＜105°等3种类型（郭延杰等，2020），统计面波震级偏差与震中距间的关系（表 3）。由表 3可见，当1°≤ Δ＜10°时，赤峰地震监测中心站所测1个地震的震级偏差为0.05，阿古拉地震监测站1个地震的为0.07；当10°≤Δ＜30°时，赤峰地震监测中心站152个地震的震级平均偏差为0.14，阿古拉地震监测站146个地震的为-0.22；当30°≤Δ＜60°时，赤峰地震监测中心站182个地震的震级平均偏差为0.18，阿古拉地震监测站185个地震的为0.15；当60°≤Δ＜105°时，赤峰地震监测站69个地震的震级平均偏差为-0.24，阿古拉地震监测站71个地震的为-0.26；当Δ≥105°时，赤峰地震监测中心站14个地震的震级平均偏差为0.26，阿古拉地震监测站15个地震的为0.19。由此可见，赤峰地震监测中心站震级偏差随震中距的增加而增大，阿古拉地震监测站震级偏差与震中距间没有明显相关性。

3.3 面波震级平均偏差与方位间的关系

赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站震级偏差与方位之间的关系见表 4。以台站为中心，水平的正东向定为0°，正北向定为90°，以此类推，赤峰地震监测中心站以北地区的震级平均偏差分别为0.13、-0.17；以南地区分别为0.25、0.19。阿古拉地震监测站以北地区的震级平均偏差为-0.16、0.24；以南地区分别为0.17、-0.22。

4 结论与讨论

针对赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站监测的418个地震事件，分析2个台站所测震级与中国地震台网中心发布震级间的偏差，得出以下结论。

（1）赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站的面波震级平均偏差分别为0.178、0.194，标准差分别为±0.312、±0.387；二者面波震级平均偏差相差0.016。

（2）通过线性回归方法计算得到，M_S(CIF)与M_S(AGL)间的线性相关系数为0.938，二者震级偏差离散程度相对较小，有较强的线性相关性。

（3）赤峰地震监测中心站、阿古拉地震监测站震级偏差均与震级、震中距、方位角有关。赤峰地震监测中心站震级偏差随震级、震中距的增加而增大；而阿古拉地震监测站震级偏差亦随震级增加而增大，但与震中距间没有明显对应关系。赤峰地震监测中心站以北地区震级平均偏差为0.13、-0.17，以南地区为0.25、0.19；阿古拉地震监测站以北地区为-0.16、0.24，以南地区为0.17、-0.22。2个台站震级偏差与震级、震中距、方位角间的关系，进一步表明震级偏差与台基、地震波传播路径等有关。