0 引言

呼和浩特地震监测中心站是国家数字地震台网中主要台站之一，位于呼和浩特市西北郊大青山脚下。台站地处阴山地震构造带的中段，该区域基本地形为长条状，北面为山脉，南面为盆地，分布着多条地震带和隐伏断层。台站地震计安装在观测山洞中，洞深46.25 m，台基为石英流纹岩。洞体有多道密封门与外界隔绝。测震摆房洞室的温度年变幅0.9 ℃，日温变幅0.08 ℃，相对湿度59%。

震级是表示地震大小的量，是地震的基本参量之一，通常用字母M表示（陈运泰等，2004）。地震台站监测预报基础工作之一就是地震震级测定，但在实际测定震级工作中，由于各种原因，目前震级测定普遍存在一定的偏差。1945年古登堡根据周期约为20 s的面波振幅确定了地震震级，从而提出了面波震级标度。但地震震源较深时，面波发育不显著，这使得测定的震级偏差较大；此外，不同震中距、不同方位的地震，其震级都存在着偏差（郭履灿等，1986）。在面波经过的路径上，由于受地壳和上地幔构造的不均匀性、地震面波辐射的方向性、地震台站的台基响应等因素的影响，不同地震台站测定的震级间都存在一定的偏差（陈培善, 1982, 1998；）

自1972年建台以来，呼和浩特地震监测中心站测震模拟仪器有SK、DD-1、DK-1型三分量记录仪和FBS-3型数字地震仪，分别产出纸介质、磁介质资料。2000年6月开始运行JCZ-1型超宽频带数字地震计，2012年5月开始使用JCZ-1T型超宽频带地震计。2009年安装使用EDAS-24IP型24位数据采集器进行数据采集。该台站地震观测系统经过多年来的运行，完整记录了大量的数据资料。为了提高测定地震震级的准确性，选取符合条件的726个地震的面波震级，与中国地震台网中心发布的正式地震目录进行对比，以期提高单台的测震水平。

1 资料选取与面波震级计算

选取2016—2021年采用震中距计算公式重新计算和核校后的726个M_S≥4.5地震，采用面波震级计算公式测定M_S震级；通过比较呼和浩特地震监测中心站存在的几种震级偏差情况，将由不同区域地震特征所测算的面波震级与中国地震台网中心（CENC）地震数据管理与服务网站公布的标准震级进行对比，分别计算出相应面波的校正值。

据震级国家标准GB17740 — 2017《地震震级的规定》（刘瑞丰，2017），面波震级测定公式为

$ M_{\mathrm{S}}=\lg (A / T)_{\max }+\sigma({\mathit{\Delta}}) $

(1)

当Δ = 2°—130°时，T = 3—25 s，σ(Δ) = 1.66lgΔ+3.5。

2 震级偏差的计算与统计 2.1 数据处理公式

利用下式计算震级偏差

$ \Delta M_{\mathrm{S}}=M_{\mathrm{S}}(\mathrm{CENC})-M_{\mathrm{S}}(\mathrm{HHC}) $

(2)

$ \mathrm{d} M_{\mathrm{S}}=\frac{1}{n} \sum\limits_{i=1}^n \Delta M_{\mathrm{S}} $

(3)

式中，ΔM_S为面波震级偏差；M_S（CENC）为中国地震台网中心发布的正式目录中面波震级；M_S（HHC）为呼和浩特地震监测中心站实测面波震级；dM_S为面波震级平均偏差。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)

2.2 面波震级偏差统计

对选取的2016—2021年，采用震中距计算公式重新计算和核校后的726个M_S≥4.5的地震，分别计算面波震级偏差ΔM，将对应地震频次进行统计（表 1）。由表 1可见，震级偏差为-0.2—0.4的地震占总数的89%，故呼和浩特地震监测中心站面波震级偏大。由表 1结果绘制出面波震级线性回归结果（图 1）。由图 1可见，面波震级整体符合线性回归。

3 震级偏差的分析 3.1 面波震级偏差与震级间的关系

对726个地震面波震级偏差与震级间的关系进行统计，每间隔1.0个震级，将所选地震分为5个区间进行分析（表 2）。由表 2可见，呼和浩特地震监测中心站测定的面波震级偏差为-0.17—0.11，与中国地震台网中心正式目录给定的面波震级相近。

3.2 面波震级偏差与震中距间的关系

已知震源经纬度和台站经纬度，计算震中距。对于选定的震例样本，在1°≤Δ＜10°、10°≤Δ＜20°、20°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜105°、105°≤Δ＜180°等5个不同震中距范围内，计算震级平均偏差并统计地震次数（表 3）。

由表 3可见，在1°≤Δ＜10°、10°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜60°、60°≤Δ＜105°、105°≤Δ＜180°等5个震中距范围内，震级偏差平均值较大的为1°≤Δ＜10°、60°≤Δ＜105°、105°≤Δ＜180°等3个范围，故需要进行校正。10°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜60°范围内，震级偏差平均值较小。当震中距不同时，对应的震级偏差也不同。原因可能为：①随着震中距的增大，地震波到达台站的路径延长，穿过的地层也随之增多，地震波在地层中发生的反射、折射次数也增加，能量损失加大，因此造成台站面波记录在幅度和振幅周期上均出现失真现象（田文德等，2012）；②震中距大于105°的远震事件数量较少，且单台震级测定的起算函数与多台站不同。

3.3 面波震级偏差与方位角间的关系

统计726个地震面波震级偏差与对应的不同方位角范围间的关系。表 4为以90°为间隔呼和浩特地震监测中心站不同方位的平均震级偏差。由表 4可见，呼和浩特地震监测中心站以北地区，不同方位角范围内地震面波震级偏差分别为0.164、-0.146；以南地区不同方位角范围内地震面波震级偏差都为0.235、0.119。

4 结论

通过对呼和浩特地震监测中心站726个地震面波震级偏差进行分析，可以得出以下结论。

（1）测定的面波震级M_S为4.0 — 8.9，与中国地震台网中心发布的面波震级相比，震级偏大；震级偏差平均值小于0.2，符合规范要求。

（2）震中距10°≤Δ＜30°、30°≤Δ＜60°区间为最优区间；在105°≤Δ＜180°范围内震级偏差较大。震中距对震级偏差的影响呈现随震中距的增大，震级先减小后增大的趋势。

（3）震中位于呼和浩特地震监测中心站西南方向的地震，震级偏差较大；而东北、东南方向的偏差较小；由于数据较少，西北方向无法判断是否有影响。

由于数据较少，本文主要讨论了呼和浩特地震监测中心站测定震级与中国地震台网中心（CENC）地震数据管理与服务网站公布震级间出现偏差的原因，故所得结论存在一定局限性。今后，将利用多台资料，对所得结论进行进一步的验证及讨论。