吉林地震台网与中国地震台网测定东北地区深源地震震级偏差研究

选用吉林地震台网正式运行以来记录的18次东北地区mb (mB)≥4.0深源地震资料,以中国地震台网地震目录给出的震级为标准震级,进行震级偏差统计分析,得出震级校正值.分析震级差异形成的原因,为吉林地震台网测定东北深源地震震级偏差校正提供参考.     

如何正确使用地震的震级

震级是表示地震自身大小的一个量,是地震的基本参数之一,正确使用震级,对于科学研究、地震预报、地震应急等工作至关重要.本文从震级的发展过程、震级的单色性、震级统一的不可行性、震级转换的危害性、震级优选的科学性等方面,论述了震级的使用方法,以便技术人员和管理人员在实际工作中能够正确地使用地震的震级.     

中国地震台网与美国地震台网测定震级的对比(Ⅰ)--体波震级

采用正交回归的方法,利用中国地震台网和美国地震台网1983——2001年的观测资料, 对中国地震局地球物理研究所（IGCEA）和美国地质调查局国家地震信息中心（NEIC）测定的体波震级进行了比较. 从正交回归得到的结果看,IGCEA测定的体波震级mb与NEIC测定的体波震级mb不存在系统差. 如果以NEIC测定的体波震级为基准, 对于3.5~4.5级之间的地震,IGCEA测定的震级比NEIC测定的震级偏高0.2～0.1级;对于5.0~5.5级之间的地震,IGCEA与NEIC测定的体波震级没有偏差;对于6.0级以上的地震,IGCEA比NEIC偏低小于0.2级. 而IGCEA测定的体波震级与国际数据中心（IDC）测定的体波震级结果基本一致.      

根据截断的G-R模型计算东北地震区震级上限

震级上限是指一个地区可能发生地震的最大震级,其概率意义为发生超过该震级地震的概率几乎为0.在有些地区,由于对其内部的地震构造研究和认识存有局限性,很难根据构造或者地质学的原则来确定震级上限.因此,根据数学模型,采用统计手段,使用地震活动性资料来计算震级上限的估计值是一种可行的方法.本文根据截断的G-R关系模型,采用最大似然计算方法,使用东北地震区的地震目录,计算了东北地震区震级上限,结果表明东北地震区的震级上限应为M_u=7.5左右.计算中我们考虑了不同震级的转换、震级误差的修正以及计算方法的影响.最终结果表明,不论采用何种方案进行计算,东北地震区的震级上限值均始终保持在7.5左右,这说明我们采用本文中方法计算得到的东北地震区的震级上限值是合理可信的,同时也说明在以往的研究中对东北地震区震级上限的估计大都是偏小的.     

震级标度的不一致与震源的复杂性

矩震级标度是从地震矩换算过来的,换算关系中地震应力降与剪切模量估算的不准确会对矩震级标度产生影响.本文利用1976年1月~2006年12月发生在东经75°~135°,北纬15°~55°的M≥5地震的矩震级与面波震级,探讨了应力降与剪切模量的比值Δσ/μ在中国及邻区以及在不同震级下的分布特征.中国大陆及邻区的Δσ/μ值分布较分散,不同地区的Δσ/μ值明显不同,且绝大部分值大于矩震级和地震矩换算关系中使用的全球平均值.对于同一地区不同震级的地震,其Δσ/μ值也不一样,震级大,Δσ/μ值通常也大.研究认为剪切模量和地震应力降的估计对矩震级标度的影响不能忽略.     

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.     

古登堡与里克特震级-频度关系的系数研究

众所周知,大小地震之间的著名统计关系 logn(Mi)=a-bMi logN(Mi)=A-BMi 式中i=0,1,2,…,k,其中,M.为最小统计震级档,Mk为最大震级档.古登堡在统计时,是将地震按震级分档的,即n是震级为Mi+△M的地震次数,为(1)式.里克特采用按震级由强至弱累计,即N是震级大于等于Mi的地震次数,为(2)式.     

无震级上限累计b值及其回归确定方法

本文指出,目前地震危险性分析中广泛使用的用线性回归求取累计b值,然后用震级累计分布函数或概率密度函数确定地震重现关系的传统做法,理论上是错误的,实际上总是系统地高估b值,低估高震级部分的地震频次.研究区域本身的实际b值越小,回归时使用资料的震级范围越小,震级分档间隔越小,则上述系统编差越大.故对于震级上限较低的地区,若仅用历史地震线性回归求b值,由于能控制的震级下限较高,资料震级范围较小,回归所得的b值可明显偏高,从而导致地震危险性分析的系统编差.本文提出用无震级上限累计b值取代传统的有震级上限累计b值,并给出了回归求取无震级上限累计b值的实际方法.      

使用中国地震台网资料快速测定中强地震矩震级

利用中国地震台网数字地震资料,选取国内Ms≥5.3地震波形数据,采用长周期波形拟合方法,快速计算2008年至今86个中强震的标量地震矩MO和矩震级Mw,并将Mw与GCMT的测定结果及中国地震台网中心测定的面波震级Ms进行对比.结果表明：矩震级与GCMT测定一致,与中国地震台网中心测定的面波震级关系为Mw=0.86Ms＋0.63.     

基于卷积神经网络的地震震级测定研究

地震预警震级测定是地震预警系统最重要也是最困难的部分之一.本文提出了基于卷积神经网络的地震预警震级测定方法,将震级测定问题转化为震级分类问题,即将ML＞2.0的震级分成20个不同等级类别处理.收集了福建台网2012-2019年期间记录到福建、台湾海峡及台湾共1928个地震作为研究资料,经过台站记录截取、大震样本增强、标签制作、质量筛选等预处理共得到14644条三分向地震样本记录;构建了3 s波形输入的卷积神经网络震级预测模型,并用2012-2018年震例对模型进行训练,用2019年震例对模型进行测试.结果 表明,单台震级偏差有85.6％可控制在±0.3以内,前三台平均的震级偏差有91.8％可控制在±0.3以内,其中震级较大偏差的事件多为缺乏历史样本.相较于传统方法,该模型测定的震级值更加稳定可靠,可为解决地震预警震级测定这一挑战性难题提供新的技术手段.     

单台MB和MS震级与CENC震级偏差分析

由于安庆地震台数字化测震仪及分析软件所测定的地震震级与中国地震台网中心(CENC)所测定的地震震级偏差较大,选用安庆地震台9个月的观测资料从MB震级与MS震级两个方面进行分析,在相关性较好的基础上,得出单台定位的台基校正值,并分析了偏差产生的原因,为安庆地震台单台地震分析工作提高准确度提供了一定的理论基础.     

宝昌地震台面波震级偏差分析

选取宝昌地震台2016年1月至2018年12月国内外M_S≥5.0地震震级资料,将其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震级偏差统计分析,并从震级、震中距、震中方位、震源深度等方面讨论了宝昌地震台面波震级存在偏差的原因。     

兰州台数字记录速报震级偏差的分析

震级是大震速报中最基本的参数之一,震级偏差的大小直接影响资料的使用及台站的速报质量。本文根据兰州地震台测震数字化记录3年的资料,对此期间所发生的158例中强地震的震级进行统计,与《中国地震台网观测报告》提供的标准震级进行对比,对其偏差形成的几种因素进行分析,初步得出校正值,有利于提高兰州台速报地震震级的准确性。     

福建台网速度震级与仿真震级差异分析

选用福建地震台网“十五”观测系统运行以来记录的ML≥1．0地震资料,对测定的速度震级和仿真震级进行了震级偏差统计分析,初步得出两种震级偏差值及相关系数,并分析了震级差异形成原因,为福建地震台网震级的测定提供参考。     

鹤岗地震台面波震级偏差分析

在地震震级国家标准《地震震级的规定》(GB17740—2017)发布以后,收集整理鹤岗地震台2018年1月—2020年3月测定的远震面波震级M_(S(HEG)),与中国地震台网中心地震目录中给定的面波震级M_(S(CENC))进行比较,统计二者偏差值。利用统计学方法,分析震级偏差与震级、震中距和反方位角的关系。结果表明:与中国地震台网中心地震目录发布震级相比,鹤岗地震台测定的面波震级偏高,且震级偏差与震中距表现为正相关性;震中位于鹤岗地震台站西北方位,震级偏差较小,而在其他方位,震级偏差则较大。     

库尔勒国家数字地震台近震震级偏差分析

分析库尔勒国家数字地震台2013年1月至2014年12月测定的1 403个近震事件,与新疆地震台网发布的地震目录事件进行对比,计算二者的震级偏差值,并从震级、震中距及方位角等分析二者之间的关系。结果发现,随着地震震级的逐渐增大,震级偏差也随着增大;震级偏差与震中距之间也存在着一些联系。     

利用钻孔应变观测数据测定大震震级

尝试对敦化地震台YRY-4型钻孔应变仪记录的应变地震波持续时间进行研究,以中国地震台网统一地震目录Ms≥7震级为参考震级,用最小二乘法求得参考震级公式：MF-P=1.92＋1.48 lg（F-P）.通过验证,公式有意义,为现阶段应变地震波的应用找到一条路径.     

福建地震台网与中国地震台网测定台湾地区地震震级差异分析

选用福建地震台网"十五"观测系统正式运行以来记录的台湾地区M≥4.0地震资料,以中国地震台网给出的震级为标准震级,进行了震级偏差统计分析,初步得出震级校正值。并分析了震级差异形成原因,为福建地震台网测定台湾地震震级偏差改正提供参考。     

兰州数字遥测台网面波震级的对比研究

对比了兰州数字遥测地震台网所测定的速度震级与仿真位移震级、中国地震局平均震级之间的差异,分析了它们之间的相关程度、一致性、差异性。初步结果表明,兰州数字遥测台网测定的震级比中国地震局平均震级略高0．05,这种偏差在测量误差允许范围之内,并且数字台网资料直接测定的速度震级与位移震级的一致性较好,震级测定的连续性要求基本可以保证。     

赤峰中心地震台面波震级偏差分析

地震震级是地震三要素之一,如何准确测定震级对于地震速报与应急工作至关重要。选取赤峰中心地震台2016年1月1日到2019年5月31日测定的674个地震事件的面波震级进行分析,并与中国地震台网中心发布的正式目录进行比较,并根据不同的震中距和方位角,给出面波震级偏差及校正值。结果表明:随着震级和震中距增大,震级偏差增大;赤峰中心地震台以北地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.15、-0.13,以南地区的不同方位角范围内,地震面波震级偏差分别为0.22、0.16;根据参考校正值重新计算震级,通过震级对比结果表明校正效果较好。