江苏数字地震台网台站震级偏差的分析

第３１卷　第２期　２０１０年　４月　

地震地磁观测与研究　ＳＥＩＳＭ０Ｌ０ＧＩＣＡＬ　ＡＮＤ　ＧＥ０ＭＡＧＮＥＴＩＣ　ＯＢＳＥＲＶＡＴ１０Ｎ　ＡＮＤ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ　Ｖ０Ｉ．３１　Ｎｏ．２　

Ａｐｔ　２０１０　

ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１ｇ０３－３２４６．２０１０．０２．００８　

江苏数字地震台网台站震级偏差的分析　

詹小艳　王　俊　缪发军　孙业君　郑江蓉　徐　戈　中国南京２１００１４江苏省地震局　摘要利用江苏数字地震台网１９９９年１月１日一２Ｏ０８年１２月３１日３个以上子台记录到的约　ｌ　５００条地震，以台网的平均震级为标准震级，详细分析了江苏数字台网子台的震级偏差原因，结果　显示：①在震中距较小时（￣１００　ｋｍ），子台测定的震级偏小，在１００　ｋｍ＜ｚ￣＜２５０　ｋｍ范围内，震级　偏差基本为零；②子台测定的震级偏差存在地域分布特征，随方位角显示趋势性变化，地区邻近的　子台之间变化特征相近或相似；③江苏数字台网子台台基类型中松散沉积对震级影响最大，偏差　均为正值，最大偏差约０．３级，灰岩类型的台基对震级测定影响最小，几乎为零。　关键词　江苏数字台网；数字地震台；震级偏差　

０　引言　震级是表征地震大小的量，是地震的基本参数之一，在地震预报和其他有关地震研究及地　震信息的提供中是一个极其重要的参数（陈运泰等，２０００）。我国目前使用的近震震级公式是　李善邦（１９５９）根据里克特地方性震级的定义和公式进行修改后提出的，并结合我国台网短周　期地震仪和中长周期地震仪，建立了适合我国的量规函数。由于近震地震波主要在地壳浅层　中传播，浅层的横向非均匀性比深层强，近震震级由于受到区域介质、地质构造差异、地震仪　器、台站方位角以及起算函数等因素的影响，使得在地震台网震级计算中的多台震级测定和单　台测定之间存在系统的偏差。子台测定震级产生偏差的原因是复杂的，不仅受到岩性的影响，　而且与发震构造、断层破裂方式以及地壳中的应力状态等有关（陈培善，１９８２；薛峰等，１９９７；孟　晓春，１９９８）；如波的振幅在破裂传播方向上放大，与破裂传播相反的方向上减小；对于垂直走　滑断层地震，在节线方向ｓ波辐射最强，Ｐ波辐射为零，在与节线成４５。角的方向，则正好相反，　此时Ｐ波辐射很强，振幅往往超过ｓ波振幅。Ｈｏｗｅｌｌ（１９７２）研究ＷＷＳＳＳ记录的浅源地震　（Ｈ＜６０　ｋｍ）的体波震级和面波震级时发现，长周期体波震级的标准偏差比短周期的小，面波　震级的标准偏差比体波震级的要小；冈本舜三（１９８９）在对南海地震和福井地震的余震观测时　发现，随着震中距加大，地面位移放大率增大。近年来，国内一些学者也对各自地震台网的震　级偏差作了详细的研究，如孟智民等（２００５）、傅再扬等（２００８）。　江苏地震台网负责江苏及南黄海地区的地震监测及资料处理，自１９７０年运行以来已记录　了大量的地震资料，特别是１９９９年后数字地震台网的运行，更是为记录高质量地震资料提供　了保障。截止到２００８年１２月正式运行的地震台共２１个，基本覆盖江苏省，部分地区的最低　

作者简介：詹小艳（１９８４一），女，２００６年毕业于中国科技大学地球物理专业，现主要从事地震监测　基金项目：中国地震局“三结合”课题资助　本文收到日期：２００９－１０－１１　第２期　詹小艳等：江苏数字地震台网台站震级偏差的分析　４５　监测震级下限为ＭＬ　１．０；同时，由于江苏地理位置特殊，东邻南黄海海域，无法架设地震台站，突　出了探究台网子台对测定震级偏差的原因，及提高整个台网对地震震级计算精度的现实意义。　本文将利用江苏数字地震台网１９９９年１月１　１３—２００８年１２月３１　１３期间３个子台以上　记录到的约１　５００条Ｍ　≥１．０地震资料，以台网的平均震级为标准震级，分析子台震级偏差的　原因，主要包括震级偏差分别随震中距、方位角、震级及台基类型的变化。　

１　江苏数字地震台网的概况　Ｉ．１江苏及邻区地质构造背景　江苏及邻区（２９．５。一３７．５。Ｎ，１１４．５。１２３．５。Ｅ）位于我国中东部，在大地构造位置上跨越　中朝断块、扬子断块和秦岭一大别断褶带３大　构造单元，地质构造十分复杂（张文佑等，　１９８６；徐家炜，１９８０）；区域中部有切割岩石　圈级的深大断裂郯庐断裂，次级构造是中朝　断块和扬子断块两个一级构造单元的分界　线。郯庐断裂以西地区为冀鲁断块和豫皖　断块两个次级构造，分属中朝断块区的一部　分；区域的西南地区为大别山地区，属秦岭一　大别断褶带的一部分。中东部是大陆边缘　地区，发育有裂谷带与大型裂陷盆地苏北一南　黄海盆地；西北部为胶辽断块，属中朝断块　区的一部分，近年来研究认为，该块体内包　含一性质较为特殊的块体，又称为苏鲁地　块，西以郯庐断裂为界，北部以五莲一烟台断　裂为界，南部以淮阴一响水断裂为界，东临黄　海，见图ｌ。　１．２江苏数字地震台站分布　

ａ蝇Ｊ　０－］９。腻２０－－２　９　Ｏ　３　Ｏ－。９　ｏＭ４０－－４９　０Ｍｊ０　９　Ｏ蝇６０－－６９　图１　江苏及邻区地质构造、数字台站及震中分布　注：Ｆｌ郯城一庐江断裂；Ｆｚ烟台一五莲断裂；Ｆ３淮阴一响水断　裂；Ｆ４洪泽一沟墩断裂；Ｆ５无锡一宿迁断裂；Ｆ６陈家保一小海断　裂；Ｆ７泰州断裂；Ｆ８肥中断裂　Ｆｉｇ．１　Ｔｅｃｔｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｔａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｊｉａｎｇｓｕ　ａｎｄ　ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ　ａｒｅａｓ　

江苏数字地震台网孔径东西约３００　ｋｍ，南北约４５０　ｋｍ，截止到２００８年１２月正式运行的地　震台共２１个（表１），基本覆盖江苏省。苏中及沿海边缘地区的台站分布较为稀疏，主要是由　于第四纪松散沉积覆盖层厚度达千米所限（王俊等，２００９）；其余台站较为均匀地分布于江苏全　省，见图１。其中沛县地震台（ＰＸ）和徐州地震台（ＸＺ）位于郯庐断裂带西侧的翼鲁断块构造　上；连云港地震台（ＬＹＧ）、灌云地震台（ＧＵＹ）和赣榆地震台（ＧＡＹ）位于郯庐断裂带东侧的苏　鲁地块构造上；新沂地震台（ＸＩＮ）和宿迁地震台（ＳＱ）位于郯庐断裂带附近；淮安地震台　（ＨＵＡ）、射阳地震台（ｓＹ）、盐城地震台（ＹＣ）和海安地震台（ＨＡ）位于大型裂陷苏中一南黄海　盆地区域；其他剩余台站均分布在扬子断块的苏南地区。　

２子台震级偏差的计算方法和资料处理　根据地震数字观测技术规范（中国地震局，２００１），近震震级ＭＬ使用仿真短周期（ＤＤ－１）位　移记录的ｓ波最大振幅来计算，计算公式为　４６　地震地磁观测与研究　３１卷　ＭＥ—ｌｇ（Ａ　）＋Ｒ（△）　（１）　Ａ　一（Ａｗ／Ｖ（Ｔ）　＋ＡＥ／Ｖ（Ｔ）　）１２　（２）　式中，Ａ　为两水平分向Ｓ波最大振幅的算术平均值，以　ｍ为单位；尺（△）为量规函数。根据　

（１）式可以求得第ｉ个地震在第Ｊ个子台的震级Ｍ　，并根据所有记录到第ｉ个地震的Ｎ个子　台的震级来求台网的震级平均值（即标准震级）　和标准误差　，及各子台的震级　相对于　标准震级Ｍ　的偏差△Ｍｌ　，计算公式分别如下　

Ｍ　一（∑　）／Ｎ　（Ｎ≥３）　（３）　Ｊ一１　Ⅳ　一（∑（　一　）。／（Ｎ一１））“　（４）　

＝１　△Ｍ　—Ｍ　—Ｍｉ　（５）　本文选取江苏数字台网自１９９９年１月１日一２ＯＯ８年１２月３１日３个子台以上记录到的ＭＬ≥　Ｉ．０地震为计算样本，共约１　５００条，震中分布见图１，各子台分别记录到的地震样本数见表１。　

表１台站基本信息　Ｔａｂｌｅ　１　Ｂａｓｉｃ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｔａｔｔｉｏｎｓ　

３结果分析　３．１震级偏差随震中距变化　为了得到子台测定的震级偏差随震中距的变化特征，将２１个子台所求得的震级偏差数　据，按震中距１０　ｋｍ间隔求平均　Ｎ　△ＭＫ一　△ＭＪ／Ｎ　（６）　

Ｊ＝１　式中Ｋ为间隔序列数（Ｋ一１，２，３，…），Ｎ为某个间隔区间内地震总数，计算结果见图２。　

图２中结果显示：在震中距较小时（≤１００　ｋｍ），震级偏小；在震中距约５０　ｋｍ时，偏差最　大，随后震级偏差随震中距的增大而减小。主要原因是：现在所用的量规函数反映全国大区域　第２期　詹小艳等：江苏数字地震台网台站震级偏差的分析　４７　地震波衰减特性，在震中距较小时偏小；在０　１００　ｋｍ＜△＜２５０　ｋｍ范围内，所有子台的震０　级偏差基本为零；随着震中距的进一步增大，０　子台的震级偏差显示出在零线附近扰动的变　化特征。　一０　３．２震级偏差随方位角变化　・０　由于地震波辐射的方向性、地层岩性的横　・０　向不均匀及断裂带等影响，在台站的不同方位　一０　上，地震波衰减具有差异性。尤其是近震，其　一０　地震波主要在地壳浅层中传播，浅层的横向非　均匀性比深层强。因此，发震构造、破裂方向、　局部区域构造等对子台震级测定的影响更为　显著。为了分析各子台测定的震级偏差　随　震中方位角的变化特征，具体做法为：将子台方　

；；一一　一　

。ｅ　。　

／…一Ｖ　～　

０　５Ｏ　１ＯＯ　１５Ｏ　２００　２５０　３ＯＯ　３５０　４００　４５０　５００　△／ｋｍ　图２江苏数字台网子台测定的震级　

偏差随震中距变化　Ｆｉｇ．２　Ｔｈｅ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｅｐｉｃｅｎｔｒａ１　ｄｉｓｔａｎｃｅ　ａｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　Ｊｉａｎｇｓｕ　ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｆｉｅｔｗｏｒｋ　

位按１ｏ。为间隔分成３６块扇形区域，对每个扇形区域中的震级偏差经震中距校正后，求平均值。　Ｎ　△　一∑（△　＋ａＭＩＫ）／Ｎ　（７）　

ｆ　１　式中，△Ｍ　为单台震级偏差，△－Ｋ震中距校正值，Ｎ为扇形区内单台记录到地震样本数，计算　

结果见图３，横坐标为子台方位角，纵坐标为震级偏差。　

图３震级偏差随　Ｆｉｇ．３　Ｔｈｅ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ｄｅｖｉａｔｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ａｚｉｍｕｔｈ　ｏｆ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｓｔａｔｉｏｎｓ