云南测震台网台站场地响应与ML震级测定的讨论

利用2016年云南测震台网记录到的地脉动数据,运用H/V谱比法计算分析了47个测震台站在0.1～20.0Hz频段内的场地响应。选取2012～2016年期间云南测震台网记录到的ML≥2.5地震做单台震级偏差统计分析,挑出受场地放大作用而出现单台震级大于台网平均震级的台站做去场地放大校正,然后重新统计单台震级偏差情况。计算结果显示云南测震台网的台站受台基条件和所处位置等地质构造因素影响,均存在一定程度的场地放大作用,大部分台站场地响应的卓越频率为1～6Hz,放大倍数为2～4倍。受场地放大作用的影响,大姚、芒市等19个台站的单台ML震级大于台网平均震级。在去除场地放大作用后,台站单台震级与台网平均震级的偏差有所减小。     

内蒙古地区场地响应区域特征分析

本文以内蒙古地区台站分布、地质构造和地震活动性为基础,将内蒙古的大部地区划分为三个研究区域分别进行了场地响应研究。对近几年积累的大量ML≥3.0级以上地震,共计39个台站记录到的124次地震事件的785条波形,根据S波的观测振幅谱,采用遗传算法分别反演了三个区域的介质非弹性衰减系数和台站场地响应,并对其进行了讨论。本文得到的介质衰减模型和台站场地响应,将对台网测定ML震级需要考虑的量规函数、台站校正值等提供重要参考。研究结果表明:除个别台站存在场地放大或缩小的响应外,绝大多数台站的场地响应表现出一定的区域性特征;西部区域(除极个别台站外)对高频存在明显衰减;中东部区域对整个频段的反映都比较稳定;东部区域对整个频段存在明显放大,这与该区域覆盖层厚度大相吻合。     

面波震级与体波震级、地方震震级间的经验关系及不确定性评价.

利用中国大陆、台湾和中国周边3个地理区域内实测的IASPEI面波震级MS、古登堡体波震级mb和地方震震级ML,建立了MS与mb、MS与ML之间的经验关系,那就是MS=0.9884mb－0.0420和MS=0.9919ML－0.1773．MS与mb的关系由292次(964~1996年)大陆地震、291次(1964~1995年)台湾地震和170次中国周边地震,共计753次事件的震级数据求得,其标准偏差为0.445．MS与ML的关系由36次大陆地震、293次台湾地震和212次周边地震,总计541次事件的震级数据求得,其标准偏差为0.4673． 利用余累积分布函数的概念和方法,对不同震级区间拟合的面波震级值评价其不确定性．MS-mb关系中,取震级的不确定范围为0.25级,在mb位于4.0～4.9级时,MS取值小于(MS－0.25)和大于(MS+0.25)的概率分别为17%和27%;位于5.0～5.9级时,相应概率为34%和20%;而位于6.0～6.9级时,相应的概率为11%～47%．MS-ML关系中,如仍取不确定性范围为0.25,则MS取值小于(MS－0.25)和大于(MS+0.25)的概率,在ML位于4.0～4.9级时为22%和38%;ML位于5.0～5.9级时,相应的概率为20%和15%;ML位于6.0～6.9级时,相应概率为15%和29%． 本研究建立的经验关系可以方便地用于不同标度震级间的归算,而文中的不确定性评价则更客观地反映了原始数据中本来存在的离散性差别,并可以一定概率水平评价这些归算的不确定性,这比通常的剩余标准差给出的不确定性范围更精细,给出的相应概率水准也更便于与地震危险性总体评定的不确定性校正接轨．      

云南地区近震震级与面波震级转换关系研究

利用云南地区数字地震台站记录的云南及周边地区2000～2011年4.0级以上可同时测定近震震级ML和面波震级MS的433个地震波形数据,将速度数据进行仿真,即近震震级ML在仿真短周期地震仪DD-1记录上测定,面波震级MS在仿真中长周期地震仪SK记录上测定,对全部人工重新测定的ML和MS,采用线性回归和正交回归方法,得到了它们之间的转换关系式。结果表明,自20世纪70年代使用至今的公式MS = 1.13ML － 1.08与云南地区实际情况存在系统偏差,已不适用于云南地区。考虑到区域差异,认为采用关系式MS = 1.13ML － 0.86作为新的转换关系更合理适用。同时,对云南地震台网和国家地震台网都有记录的地震数据进行对比,发现云南台网和国家台网测定的绝大多数地震ML差值为－ 0.2～ 0.4,差值为0.2的地震数量最多;MS差值为－0.4～0.2,差值为－0.2的地震数量最多。     

中国地震台网震级的对比

采用线性回归和正交回归方法,利用中国地震台网1983-2004年的观测资料,对中国地震局地球物理研究所测定的地方性震级ML、面波震级MS与MS7、长周期体波震级mB、短周期体波震级mb进行对比,给出了它们之间的经验关系式.研究结果表明:①由于不同的震级标度反映了地震波在不同周期范围内辐射地震波能量的大小,因此对于不同大小的地震,使用不同的震级标度更能客观地描述地震的大小.当震中距小于1 000 km时,用地方性震级ML可以较好地测定近震的震级.当地震的震级M＜4.5时,各种震级标度之间相差不大.当4.5＜M＜6.0时,mB＞MS,MS标度低估了较小地震的震级,因此用mB可以较好地测定较小地震的震级.当M＞6.0时,MS＞mB＞mb,mB与mb标度均低估了较大地震的震级,用MS可以较好地测定出较大地震(6.0＜M＜8.5)的震级.当M＞8.5时,MS出现饱和现象,不能正确地反映大地震的大小;②在我国境内,当震中距＜1 000 km时,ML与区域面波震级MS基本一致,在实际应用中无需对它们进行震级的换算;③虽然MS与MS7同为面波震级,但由于所使用的仪器和计算公式不同,MS比MS7系统地偏高0.2～0.3级;④对于长周期体波震级mB和短周期体波震级mb,虽然使用的计算公式相同,但由于使用的地震波周期不同,对于mB=4.0左右的地震,mB与mb几乎相等,而对于mB≥4.5的地震,则mB＞mb.     

新疆地区近震震级与面波震级经验关系初步研究

利用线性回归方法对2010～2018年Ms≥3.5的500个地震事件为研究对象,重新量取计算近震震级ML和面波震级Ms,并对新疆地区分区域进行对比分析,得出不同区域近震震级与面波震级之间的关系,为定量研究地震震级奠定基础.同时,将新疆台网和中国地震台网都存在的震级数据进行对比,结果表明:新疆台网和中国地震台网测定的ML...     

山西数字台网震级测定方法研究

震级是表示地震本身大小的一个量度,也是地震的基本参数之一。利用山西数字测震台网2009-2016年ML≥3.5以上宽频带数字地震资料,对近震震级ML、面波震级MS、宽频带面波震级Ms(BB)和矩震级Mw的震级测定方法进行讨论研究和对比,认为新震级标度能发挥宽频带数字地震资料的优越性,有利于资料的交换利用及对外发布。     

分析云南地震资料给出的近震震级ML和面波震级Ms

云南省区域数字地震遥测台网自1999年建成以来,记录了大量地震波形资料,从2000年1月至2006年2月,云南省及邻区共发生ML≥4.0地震168次,对这些地震的震级重新进行了测定,结果表明,对于云南省的区域地震,近震的体波震级ML和面波震级MS之间不满足昆明地震台网多年使用的MS=1.13ML-1.08这一换算公式,且发现ML也不一定大于MS。     

基于场地响应和量规函数对唐山5.1级地震的震级校正

利用2010年以来河北省测震台网记录到的654个M_L≥2.5地震波形数据,使用Moya方法联合反演计算震源谱及各台站场地响应。河北省测震台网实时接收168个台站数据,最终反演得到151个测震台站场地响应结果。结果显示,频率1～20Hz内各台站均存在不同程度的场地放大效应,随着频率的变化,各类基岩台的场地响应变化较为复杂。位于第四系沉积类的台站场地响应在低频段1～8Hz内放大效应显著,在高频段8～20Hz内呈现快速衰减趋势。选取2017年以来河北省测震台网记录的M_L≥2.0地震数据,对各台站单台震级与台网平均震级进行对比统计、分析,最终得出代表河北地区的地方性震级M_L新量规函数。针对2020年7月12日河北唐山5.1级地震,利用本文得到的台站场地响应结果对震级偏大且有放大作用的台站进行放大作用消除,再分别用现用地方性震级M_L量规函数和河北地区地方性震级M_L新量规函数对单台震级进行重新计算,结果显示震级偏差均有所减小。     

华北中北部地区震源参数和场地响应的联合反演

利用遗传算法反演华北中北部地区27个地震震源谱的低频水平、拐角频率和25个台站的场地响应。具体方法是利用研究区的平均衰减模型对记录谱进行路径校正，然后假定每一个地震的ω^2模型，调整低频水平和拐角频率使所有台站场地响应的标准偏差最小，最后给出参与计算的每个台站的场地响应。结果表明，17个基岩台中11个台的场地响应在1～20Hz范围内接近1，6个基岩台的场地响应部分频段放大或缩小3倍以上。8个井下摆台站的场地响应形态相同，表现为低频放大，高频部分迅速衰减。地震矩与震级的关系为logM0=17．1 1．13ML，地震矩与震源半径的关系为logM0=19．4 0．0052r。     

Discussion on the Relationship between Different Earthquake Magnitude Scales and the Effect of Seismic Station Sites on Magnitude Estimation

Based on the earthquake catalog reported by the Chinese digital seismic network in recent years, we select the earthquakes with both surface wave magnitude and local magnitude and fit them into a relationship between the two magnitudes. The systematic difference is found from the formula which has been used for 30 years. Because of a large dynamic range and wide frequency range of the current digital observation system, in addition to a larger number of stations and earthquakes being used compared to before, the relation obtained in this paper seems more reliable. Our calculation shows that there is no significant difference before and after magnitude conversion so we suggest the abandonment of magnitude conversion. The site response of a station consists of amplification at different frequencies. The amplification is equal to about 1 and changes little with frequency at stations located on basement rock, and it is greater than 1 at low frequency ranges and less than 1 at high frequency ranges at stations located on sediment layers. The difference between magnitudes from single station located on sediment layer and the average magnitude from the whole network increases from negative to positive with period. It seems that there is no fixed station correction factor and the station correction method does not work to improve the accuracy and magnitude estimates.     

福建省“九五”地震监测台网台站震级校正及单台震级应用研究

首先介绍了福建省地震监测台网的建设和发展情况,在总结震级计算方法的基础上,分析了福建省"九五"地震监测台网中29个台站的平均震级偏差对台网震级确定造成的影响,并以此为依据对台网内单台测定震级进行校正。然后分网内和网外两种情况,分别回归得到了由单台(首台)震级确定最终震级的关系,并对单台震级测定所需时间进行了统计。结果表明,对平均台间距60 km的网内地震,一般在单台P波到达后的10 s内即可由单台震级估计出最终震级。     

汾渭地震带区域地震目录最小完整震级分析.

利用基于G-R关系基础之上的MBS法和GFT法,对比分析了1970年以来汾渭地震带台站建设各阶段ML≥1.0的地震目录的完整性.结果表明:在基础地震台站建设阶段(1970-1977年),ML2.4-ML2.5级以上地震基本完整;在地震台站调整以及遥测台站建设阶段(1978-1997年),最小完整震级为ML2.2;在地震台站数字化阶段(1998年—至今),ML2.0-ML2.1级以上地震目录基本完整.从时间尺度上看,随着时间的推移,汾渭地震带相同起始震级所对应的拟合优度值基本呈稳定增加趋势,表明汾渭地震带的地震监测能力在逐步提高.文中采用改进的b值标准差法对b值基本稳定时所对应的震级进行了识别和评价,提高了最小完整震级识别的准确性,同时还分析了汾渭地震带最小完整震级的空间分布情况.结果表明,汾渭地震带北部Mc较中南部偏低.研究结果为汾渭地震带地震活动性研究、地震台网优化布置提供了基本依据.     

广西测震台网台站地方性震级偏差分析

选用广西数字化测震台网2008—2020年记录的广西及邻区1 251个M_L ≥ 2.0地震事件震相资料,采用震级残差统计方法,获取广西51个地震台单台震级与台网平均震级的平均偏差和标准差,分析观测仪器类型、台基场地响应和震中距等因素对震级偏差的影响,进而提出台基校正值,修正区域量规函数。结果发现,南宁、天等、北海等15个地震台站的震级偏大,桂林、贺州、天峨等16个地震台站的震级偏小,崇左、灵山、平果等20个地震台站震级适中;在单台震级共14 784个样本中,震级偏差集中在-0.4—0.4,呈正态分布;震级偏差受台基场地响应和震中距因素影响明显,当场地响应值大于1.0时震级偏大,小于1.0时震级偏小,等于1.0时震级较为适合,当震中距在70 km范围内时单台震级偏小,当震中距在70—300 km时单台震级较为适合,当震中距在300—550 km时,单台震级稍有偏大。修正后的区域量规函数和台基校正值,可有效提高广西测震台网测定震级的准确性。     

DISCUSSION ON ATTENUATION CHARACTERISTICS,SITE RESPONSE AND MAGNITUDE DETERMINATION IN SICHUAN

The attenuation characteristics and site response are calculated respectively for each individual tectonic unit in Sichuan (Sichuan Basin,west Sichuan plateau and Panzhihua-Xichang area),using digital waveform data recorded by regional seismic networks and relevant seismic phase data collected from China Seismograph Network.The frequency dependent Q(f) is obtained by the iterative grid-search technique described by Atkinson and Mereu based on trilinear geometrical spreading model.The source spectra are determined by the model of Brune and the site responses of seismic stations are derived by Moya's method using genetic algorithms.Comparison to conventional M_L estimates shows that the network local magnitude bias is quite significant at low and intermediate magnitudes.The bias at the j^th station for the i^th event is defined as ΔM_ij=M_ij-M_i, where ΔM_ij is the station magnitude and M_i the network-average value.For comparison,we mapped the spatial distribution of biases by digital seismograms recorded from 10535 earthquakes of magnitude 2.5≤M_L≤4.9 that occurred in Sichuan from January 1,2009 to June 30,2015.Based on the above data,the attenuation characteristics,site response and their effects on magnitude determination in Sichuan are analyzed.Our results demonstrate that the associated model for regional quality factor for frequencies can be expressed as Q₁(f)=450.6f^{0.513 4} for Sichuan Basin,Q₂(f)=136.6f^{0.581 3} for west Sichuan Plateau and Q₃(f)=101.9f^{0.666 3} for Panzhihua-Xichang area.Site response results indicate that different stations show different amplifications.Maps of biases appear to be different,but with similar dominant spatial distribution.For stations in Sichuan Basin,their greater magnitudes are functions of low attenuation in structure and amplification effects of both seismic stations and basin effects.For stations in west Sichuan Plateau,the possible causes of these lower magnitudes are severe dependence upon source region due to extreme lateral variations in either structure or path effect attenuation.For stations in Panzhihua-Xichang area,broken medium caused by strong tectonic activity or large earthquakes and heat flow up-welling along active faults may be the main reasons of low magnitude values when earthquakes occur in western Sichuan and eastern Tibetan region.And the greater magnitudes for earthquakes along the Longmen Mountains appear to be well correlated with edge effect of sedimentary basin on strong ground motion.In our study,stations magnitude biases appear to be extremely correlated with tectonic structures and different regions when seismic rays passing through,magnitudes are affected significantly by lateral variations in attenuation characters rather than site responses.     

祁连山中东段地区非弹性衰减系数、震源参数和场地响应研究

利用甘肃数字地震台网的波形记录,基于遗传算法,首先用Atkinson方法计算非弹性衰减系数,在此基础上用Moya方法同时反演震源参数和场地响应。反演结果表明,祁连山中东段地区非弹性衰减Q值与频率的关系为:Q(f)=687.9f0.460;除了湟源台(HYQ)外,其余台站的场地响应均有不同程度的放大效应;研究区地震的应力降范围为2~40 bar,优势分布在2~20 bar;震源参数拐角频率与地震矩、地震矩与震级之间存在依赖关系。     

川滇地区烈度计台站测定震级校正分析

烈度计台与测震台的布设环境、仪器类型不同,所测定的震级值存在一定差异。收集2017-2019年川滇地区301个烈度计台站记录的46次M_L 3.0以上地震,进行震级校正。统计烈度计实测震级值与测震台网平均震级值的偏差,对原量规函数进行修正,进而做台站校正。综合修正后,利用量规函数和台站校正值重新计算烈度计震级,结果表明：在震中100 km范围内,烈度计测定震级偏差平均值由校正前的0.145降低至0.033,标准差由0.382降低至0.295,离散度减小;校正后的烈度计震级结果较优,说明本研究获得的量规函数和台站校正值更加适用于川滇地区烈度计台站的震级计算。     

Lateral variations of the local magnitude at Ebre station,Northeastern Iberian Peninsula

Since 1984, a seismic surveillance at the Baix Ebre Region (NE of the Iberian Peninsula) has been carried out from a seismic network consisting of two digital and one analog stations. Large discrepancies between the recorded amplitudes and the magnitude estimates given by different agencies have been observed. To explain these discrepancies, that consist of a large reduction of amplitude and a strong dependence of the azimuth, a local magnitude formula for the area has been computed, using the analog records obtained at EBR short-period station. Global results show an average station correction factor between the computed local magnitude and the reported magnitude of the order of 1, presenting large variations around the mean value with a clear dependence on the azimuth. A detailed analysis of this variation around the mean value reveals that earthquakes can be classified according to their location in different geological units, thus obtaining for each zone a distinct station correction factor that can fluctuate as much as 0.6 around the average. These large lateral variations of the magnitude are in good agreement with previous studies of coda-Q attenuation.     

新疆北天山非弹性衰减、场地响应及其震源参数研究

本文利用新疆北天山22个数字地震台的地震波形资料,首先采用Atkinson方法得到了北天山Q值随频率f的关系式为Q(f)=465.2f^0.53; 其次采用Moya方法反演得到了22个台站的场地响应,结果显示,绝大多数台站的场地响应在1附近,其中5个台站的场地响应表现出不同程度的放大效应,可能与台基岩性和仪器工作状态有关; 最后用ω平方震源模型计算了161次地震的震源参数,结果表明,在单对数坐标下,161次地震震级(M_S)与地震矩的对数、震源破裂半径、矩震级呈正相关关系、与拐角频率呈负相关关系、与应力降并无明显的依存关系,进而利用震源参数中的应力降时序图,分析了研究区内2次6级地震前后应力降随时间的变化特征: 表现为震前出现高应力异常,震后趋于低值的变化过程。     

乌鲁木齐遥测台网震级与乌鲁木齐地震台震级相关分析

选取乌鲁木齐地震台和克拉玛依地震台震级资料为标准样本，分析对比了遥测数字台网与模拟遥测地震台的震级相关性，求出乌鲁木齐遥测地震台网各子台震级与标准样本震级的回归方程，给出了标准样本震级与子台震级的换算值。