根河地震台、海拉尔地震台面波震级偏差分析

地震地磁观测与研究

2024, Vol. 45

Issue (1): 23-26 DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2024.01.003

引用本文

吴桐, 叶子青, 堵伟鹏, 等. 根河地震台、海拉尔地震台面波震级偏差分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2024, 45(1): 23-26. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2024.01.003.

WU Tong, YE Ziqing, DU Weipeng, et al. Analysis of magnitude deviation of surface wave at Hailar Seismic Station and Genhe Seismic Station[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2024, 45(1): 23-26. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2024.01.003.

基金项目

内蒙古自治区地震局局长基金（项目编号：2022JC12）

通讯作者

叶子青（1995—），男，助理工程师，主要从事地震监测工作。E-mail：957317626@qq.com

作者简介

吴桐（1997—），女，助理工程师，主要从事地震监测工作。E-mail：1498971840@qq.com

文章历史

本文收到日期：2023-07-14

Contents Abstract Full text Figures/Tables PDF

根河地震台、海拉尔地震台面波震级偏差分析

吴桐 ¹⁾ 叶子青 ²⁾ 堵伟鹏 ¹⁾ 周金玲 ¹⁾ 金志辉 ¹⁾ 邹鑫慈 ¹⁾ 丁修毅 ¹⁾ 王怡 ¹⁾ 申影 ¹⁾

1) 中国内蒙古自治区 021000 海拉尔地震监测中心站;
2) 中国内蒙古自治区 750399 巴彦浩特地震监测中心站

本文收到日期：2023-07-14

基金项目：内蒙古自治区地震局局长基金（项目编号：2022JC12）

作者简介：吴桐（1997—），女，助理工程师，主要从事地震监测工作。E-mail：1498971840@qq.com.

通讯作者：叶子青（1995—），男，助理工程师，主要从事地震监测工作。E-mail：957317626@qq.com.

摘要：选取海拉尔地震台、根河地震台均记录到的2022年M_S≥5.5且波形清晰的156个地震事件，分别比较海拉尔地震台、根河地震台测定的面波震级M_S与中国地震台网中心正式目录的面波震级M_S之间的震级偏差，分析震级、震中距与面波震级偏差间的关系。结果表明，海拉尔地震台面波震级偏差较大，较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏小约0.35级；根河地震台面波震级偏差较小，较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏小0.01级。海拉尔地震台震级为6.6—7.0级时震级偏差最小，而根河地震台震级偏差随震级的增大而增大。2个台震级偏差均随震中距的增大而增大。

关键词：震级偏差面波震级震级震中距

Analysis of magnitude deviation of surface wave at Hailar Seismic Station and Genhe Seismic Station

WU Tong ¹⁾ YE Ziqing ²⁾ DU Weipeng ¹⁾ ZHOU Jinling ¹⁾ JIN Zhihui ¹⁾ ZOU Xinci ¹⁾ DING Xiuyi ¹⁾ WANG Yi ¹⁾ SHEN Ying ¹⁾

1) Hailar Earthquake Monitoring Center Station, Inner Mongolia Autonomous Region 021000, China;
2) BayanhotEarthquake Monitoring Center Station, Inner Mongolia Autonomous Region 750399, China

Abstract: Using 156 earthquake events with M_S ≥5.5 and clear waveforms recorded by both the Hailar Seismic Station and Genhe Seismic Station between January 1, 2022 and December 31, 2022, to compare the magnitude deviations between the surface wave magnitude M_S measured by the Hailar Seismic Station and Genhe Seismic Station and the surface wave magnitude M_S published by the China Earthquake Networks Center, and analyze the relationship between the magnitude and the epicenter distance with the deviation. The results show that the magnitude deviation of surface wave at the Hailar Seismic Station is relatively large with about 0.35 magnitude smaller than the magnitude of surface wave in the official catalogue of China Earthquake Networks Center. The magnitude deviation of the surface wave at the Genhe Seismic Station is relatively small with about 0.01 magnitude from the magnitude of the surface wave recorded in the official catalogue of the China Earthquake Networks Center. The magnitude deviation at the Hailar Seismic Station is the smallest when the magnitude is in the range of 6.6-7.0, while that at the Genhe Seismic Station increases with the magnitude. The magnitude deviation of the Hailar Seismic Station and the Genhe Seismic Station increases with the increase of epicenter distance.

Key words: magnitude deviation surface wave magnitude magnitude epicenter distance

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；殷翔等，2012；刘晓锋等，2013；刘芳等，2017；郭延杰等，2022）。由于受多种因素的影响，一般情况下单台测定的震级都会有较大的偏差，而震级偏差的大小则影响了资料的使用及台站的数据产出质量（孟彩菊等，2011；席文雅等，2020）。海拉尔地震台（HLR）位于内蒙古自治区东部呼伦贝尔市海拉尔区的西北郊，是对呼伦贝尔及邻区地震活动进行监测的国家测震台网重要台站，基岩属安山岩。根河地震台（GNH）位于呼伦贝尔市根河市敖鲁古雅乡西山南坡下，为内蒙古自治区纬度最高的台站，是国家无人值守台站之一，基岩属安山岩。本文选取2个台站记录的156个地震事件，将台站测定的面波震级与中国地震台网中心（CENC）正式目录的震级进行比较，统计震级偏差。

1 资料选取

选取2022年海拉尔地震台、根河地震台均记录到的M_S≥5.5且波形清晰的地震事件156个。

2 数据分析原理

根河地震台、海拉尔地震台均使用MSDP地震分析处理软件，通过对数字地震波形仿真，量取三分项最大振幅及对应周期，得到面波震级（赵瑞等，2017）。根据GB 17740—2017《地震震级的规定》（刘瑞丰等，2017）可知面波震级计算方法如下

$M_{\mathrm{S}}=\lg \left(\frac{A}{T}\right)_{\max }+1.66 \lg \varDelta+3.5 \quad\left(2^{\circ}<\varDelta<130^{\circ}\right)$

(1)

式中，A为两水平向面波地动位移的矢量和；T为相应的周期；Δ为震中距。

对选取的156个地震事件进行处理，分别计算台站测定的面波震级与中国地震台网中心正式目录的面波震级偏差，再取其平均偏差。对每一个地震事件按照下式计算面波震级偏差

$\Delta M_{\mathrm{S} i}=M_{\mathrm{S} i(\mathrm{HLR} / \mathrm{GNH})}-M_{\mathrm{S} i(\mathrm{CENC})} \quad \quad(i=1, 2, 3, \cdots, 156)$

(2)

计算面波震级平均偏差的公式为

$\bar{M}_{\mathrm{S}}=\frac{1}{n} \sum\limits_{i=1}^n \Delta M_{\mathrm{S} i} \quad(n=156)$

(3)

式中，M_Si(CENC)为中国地震台网中心正式目录中第i个地震事件的面波震级；M_Si(HLR/GNH)为海拉尔地震台（或根河地震台）测定的第i个地震事件的面波震级；ΔM_Si为第i个地震事件的面波震级偏差；M_S为面波震级平均偏差；n为地震事件的总数。

3 计算与分析 3.1 震级平均偏差

利用式（1）—（3）计算得到M_S(HLR)为-0.351，即海拉尔地震台测定的面波震级较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏小约0.351级；再对M_S(CENC)和M_S(HLR)作回归分析，令M_S(HLR)为自变量，M_S(CENC)为因变量，得到M_S(CENC)与M_S(HLR)间的回归方程为

$M_{\mathrm{S}(\mathrm{CENC})}=0.613\;3 M_{\mathrm{S}(\mathrm{HLR})}+2.588$

(4)

由式（4）可知，二者间的线性相关系数为0.613 3（图 1）。

图 1 M_S(CENC)与M_S(HLR)间的线性相关性 Fig.1 The linear relationship between M_S(CENC) and M_S(HLR)

计算得到M_S(GNH)为0.012，即根河地震台测定的面波震级较中国地震台网中心正式目录的面波震级偏大约0.012级。再对M_S(CENC)和M_S(GNH)作回归分析，令M_S(GNH)为自变量，M_S(CENC)为因变量，得到M_S(CENC)与M_S(GNH)间的回归方程为

$M_{\mathrm{S}(\mathrm{CENC})}=0.622\;1 M_{\mathrm{S}(\mathrm{GNH})}+2.260\;7$

(5)

由式（5）可知，二者间的线性相关系数为0.622 1。通过分析可知，M_S(HLR)与M_S(CENC)之间存在一定的偏差且偏差较大，而M_S(GNH)与M_S(CENC)之间偏差较小（图 2）。

图 2 M_S(CENC)与M_S(GNH)间的线性相关性 Fig.2 The linear relationship between M_S(CENC) and M_S(GNH)

3.2 震级偏差的影响因素 3.2.1 震级

将地震事件按震级的不同划分为5.5—6.0级、6.1—6.5级、6.6—7.0级、7.0级以上等4个区间，分别计算每个区间内地震的平均面波震级偏差（表 1）。由表 1可知，海拉尔地震台测定的面波震级较中国地震台网中心正式目录的面波震级均偏小。其中，5.5—6.0级地震面波震级偏差较大，偏小约0.37级；6.6—7.0级偏差较小，偏小约0.22级。而根河地震台测定的面波震级与中国地震台网中心正式目录的面波震级相比较小。其中，6.5级及以下地震面波震级偏差约为0.0级；6.6—7.0级偏大约0.18级；7.0级以上偏小约0.23级。

表 1 不同震级地震的面波震级平均偏差 Table 1 The average deviation of surface wave magnitude for different magnitude earthquakes

3.2.2 震中距

将地震事件按震中距的不同划分为Δ＜30°、30°≤Δ＜60°、60°≤Δ＜105°、Δ≥105°等4个区间，分别计算每个区间内地震的平均面波震级偏差（表 2）。由表 2可知，海拉尔地震台测定的面波震级较中国地震台网中心正式目录的面波震级均偏小。其中，60°≤Δ＜105°时地震面波震级偏差较大，偏小约0.51级；Δ＜30°时偏差较小，偏小约0.13级。而根河地震台测定的面波震级与中国地震台网中心正式目录的面波震级相比偏差较小。其中，Δ＜30°时地震面波震级偏差较大，偏小约0.25级；60°≤Δ＜105°时偏差较小，偏小约0.12级；30°≤Δ＜60°、Δ≥105°时偏差小于0.1级。

表 2 不同震中距地震的面波震级平均偏差 Table 2 The average deviation of surface wave magnitude with different epicenter distances

4 结论

（1）海拉尔地震台、根河地震台测定的地震面波震级与中国地震台网中心正式目录的面波震级平均偏差分别为-0.351、0.012。可以看出，海拉尔地震台的面波震级偏差较大。

（2）海拉尔地震台、根河地震台测定的地震面波震级与中国地震台网中心正式目录的面波震级偏差均受震级、震中距的影响：①海拉尔地震台地震震级为6.6—7.0级时面波震级偏差较小，为-0.22，其他震级均为-0.35左右；而根河地震台面波震级偏差随震级的增大而增大，6.5级及以下地震面波震级偏差约为0.0级，6.5级以上地震约为0.2级。②海拉尔地震台、根河地震台面波震级偏差均随震中距的增大而增大，震中距＜30°时面波震级偏差约为-0.1；震中距[30°，60°）时约为-0.25；震中距≥60°时约为-0.5。

参考文献

郭延杰, 包莹, 齐彬彬, 等. 赤峰地震监测中心站与阿古拉地震监测站面波震级偏差及相关性分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2022, 43(1): 37-41.

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赵瑞, 李俊超, 万禹, 等. 钟祥地震台面波震级测定[J]. 地震地磁观测与研究, 2017, 38(4): 49-52.

图 1 M_S(CENC)与M_S(HLR)间的线性相关性 Fig.1 The linear relationship between M_S(CENC) and M_S(HLR)

图 2 M_S(CENC)与M_S(GNH)间的线性相关性 Fig.2 The linear relationship between M_S(CENC) and M_S(GNH)

表 1 不同震级地震的面波震级平均偏差 Table 1 The average deviation of surface wave magnitude for different magnitude earthquakes

表 2 不同震中距地震的面波震级平均偏差 Table 2 The average deviation of surface wave magnitude with different epicenter distances

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