2024, Vol. 45
2) 中国内蒙古自治区 750399 巴彦浩特地震监测中心站
2) BayanhotEarthquake Monitoring Center Station, Inner Mongolia Autonomous Region 750399, China
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MS≥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，MSi(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；MSi(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；ΔMSi为第i个地震事件的面波震级偏差；MS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MS(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MS(CENC)和MS(HLR)作回归分析，令MS(HLR)为自变量，MS(CENC)为因变量，得到MS(CENC)与MS(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）。
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图 1 MS(CENC)与MS(HLR)间的线性相关性 Fig.1 The linear relationship between MS(CENC) and MS(HLR) |
计算得到MS(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MS(CENC)和MS(GNH)作回归分析，令MS(GNH)为自变量，MS(CENC)为因变量，得到MS(CENC)与MS(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，MS(HLR)与MS(CENC)之间存在一定的偏差且偏差较大，而MS(GNH)与MS(CENC)之间偏差较小（图 2）。
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图 2 MS(CENC)与MS(GNH)间的线性相关性 Fig.2 The linear relationship between MS(CENC) and MS(GNH) |
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。
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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 |
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。
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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 |
（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。
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. |
刘芳, 赵艳红, 赵铁锁, 等. 内蒙古地震台网近震震级与面波震级间转换关系研究[J]. 中国地震, 2017, 33(3): 396-404. |
刘瑞丰, 陈运泰, 任枭, 等. 中国地震台网震级的对比[J]. 地震学报, 2007, 29(5): 467-476. |
刘瑞丰, 任克新, 张立文, 等. 利用宽频带数字地震资料测定地震震级的方法研究[J]. 地震地磁观测与研究, 2011, 32(3): 1-8. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2011.03.001 |
刘瑞丰, 王丽艳, 袁乃荣, 等. GB 17740—2017《地震震级的规定》宣贯教材[M]. 北京: 地震出版社, 2017: 1-9.
|
刘晓锋, 袁菲, 陈宏峰, 等. 洛阳地震台面波震级的偏差研究[J]. 中国地震, 2013, 29(4): 522-527. |
孟彩菊, 赵春华, 靳玉贞. 太原基准地震台数字地震仪震级偏差分析及校正[J]. 山西地震, 2011(3): 25-28, 43. |
席文雅, 贾宝金, 刘芳, 等. 乌兰浩特地震台与阿尔山火山地震观测站面波震级偏差分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2020, 41(1): 8-12. |
殷翔, 徐志国, 任枭, 等. 南京基准地震台与中国地震台网测定体波震级对比分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2012, 33(2): 21-26. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2012.02.004 |
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. |