地震震级的综合评述

一、引言震级是一个表征地震大小的基本参数。不言而喻,震级标度的统一和如何测准震级是一个十分重要的问题。国际上地震学和地球内部物理学协会,于1967年专门为此设立了震级分委员会。着重研究各种震级问题。     

乌鲁木齐台NCDSN长周期记录面波震级的测定及比较

引言震级是衡量地震能量大小的重要参数,对地震活动性的判定和地球物理研究起着相当重要的作用。面波震级是在国际上用得十分广泛的震级量,因此全球台网测定震级的一致性就显得十分重要。由美国地震情报中心（ＮＥＩＣ）管理的全球世界标准地震台网（ＷＷＳＳＮ）台站所装备的地震仪比较一致,测定ＭＳ的方法也较严谨,所以ＮＥＩＣ测报的ＭＳ值在国际上具有较高的权威性［１］。由于历史的原因,我国始终都没有采用ＩＡＳＰＥＩ推荐的面波震级公式,再加上地震仪频带的差异,使我国测定的面波震级普遍高出ＮＥＩＣ震级０．２～０．３级。…     

关于测定震级的两个问题

近年来国际上常使用体波震级m_b,由于其具有一定的物理意义,各种地震报告中一般都有m_b值。1956年古登堡—里克特提出体波震级公式     

震级新国标实施前后中强浅源地震速报震级差异的分析对比

目前震级新国标拟在中国地震震级测定中开始使用。 为系统评估震级新国标对中强浅源地震的速报震级影响, 基于2001—2017年中国大陆发布的5级以上浅源地震速报目录, 本文系统分析了新国标宽频带面波震级与原速报震级的差异, 并与国外面波震级结果以及国、 内外矩震级的结果进行了对比研究。 结果表明: 采用新国标, 国内、 外面波震级对6级以上地震测定结果基本一致, 但5、 6级以上地震的频次分别为原来的80%、 60%左右, 而6.5级以上地震频次差异不大。 国内、 外矩震级测定结果比较一致, 由于国际上目前采用矩震级发布, 而矩震级与面波震级之间存在系统偏差, 因此, 为保持与国际结果一致, 应加快矩震级在地震速报中的应用, 这可能会导致6、 7级地震频次进一步降低。 由于速报震级在实际工作中既有可能采用面波震级, 也有可能采用矩震级, 或两者的结合; 因此, 速报震级仅用于地震信息发布、 地震应急、 科普宣传等社会应用, 如果使用震级进行科学研究、 地震活动性统计等专业应用研究, 最好统一使用一种标度, 即面波震级或矩震级。     

地震定量的新进展综述

本文阐明了国际上定量工作的新进展,包括:面波震级 M_S逐渐趋于统一,地震矩张量和地震矩量值的测定有很大进展,以及地震定标律的研究正在逐步深入等;还扼要地介绍了我国国内地震定量的情况,及其所存在的问题,并提出了几点有关统一震级的建议和在我国进一步开展地震定量研究的设想。     

中国海域及邻区基于BP神经网络的矩震级转换模型

海域地震对我国海洋资源开发和沿海地区的经济建设形成严重威胁,开展相关地震活动性研究的重要前提是编译我国海域及邻区的地震目录。我国常用的震级标度为面波震级(MS),而国际上最新的地震活动模型多采用矩震级(MW),因此在应用这些模型时需要拟合面波震级与矩震级之间的转换关系。本文以中国海域及邻区为研究区,收集了1988—2020年中国地震台网的面波震级和全球矩心矩张量(GCMT)项目的矩震级数据,从中提取年份、深度、经度、纬度、面波震级作为影响因子,以实际记录的矩震级值作为标记,训练BP神经网络建立以GCMT的矩震级为目标的震级转换模型。同时,使用最小二乘回归和正交回归建立线性模型作为对比。结果显示,最小二乘回归和正交回归的平均绝对误差和均方根误差比BP神经网络高40%左右。此外,BP神经网络的残差绝对值更小、分布更集中。     

地球自转参数测定的更新对地震震级测定的启示

本文叙述了由于原子时的精确度大幅度提高,国际上和国内全部测时测纬的经典仪器将要停止观测,取而代之的是人卫激光测月和甚长基线干涉仪等新技术,在天测界的仪器更新换代对于地球物理、地震学界也带来一定的影响。对比之下,由于数字化地震仪的广泛使用,使得地震工作者测定不同频率范围内的谱震级将变得易于进行,预示着在测定震级工作中也将出现某种新的局面,使得当前定震级当中所存在的问题和困难较易得到解决。     

两种震级标度讨论

分析论述了我国在测报近震震级和面波震级业务中存在的种种问题，用现行起算函数测算的ML随震中距存在系统偏差，近场偏低，远场偏高；此函数系统建立的方法有不合理之处，它不适于DD-1仪。用现行公式测算的MS与国际上震级水平不一致，总体趋势偏高；在90(距离上震级零点严重失控；用单一水平向记录计算MS是个原则性差误。需要用新的起算函数系统代替R1(()计算ML; 需要用新的公式取代现行公式计算MS。     

面波震级和它的台基校正值

本文叙述了我国现行的北京地震台面波震级 Ms 公式的由来, 所使用的公式为Ms=log(A/T)max+(△)系以古登堡-里克特(Gutenberg-Richter)对帕萨迪纳(Pasadena)地震台测定的面波震级为标准, 由国际上与该标准一致的六个著名地震台的面波平均震级制定出北京地震台测定面波震级的起算函数(△).当震中距离△=8-130得到公式(△)=(1.660.09)log△+(3.500.14)对于△=130-180之间的公式, 我们结合中国地震观测的实际情况将吸收系数项作了改进, 求得半经验半理论公式为(△)=6.775+1/2[(2.147e-0.04465△+1.325)(△-90)10-2logsin△+1/3(log△-1.954)]为了提高面波定震级的精确度, 将北京地震台的面波震级标准推广到全国十二个基准台, 利用360个地震的数据算出了各台的台基校正值, 提高了测定面波震级的一致性.      

统一震级标度问题

震级是地震的一个重要震源参数。它无论对于社会还是地震学界本身,都是一个非常敏感的问题。在当前的研究中,除了试图建立更加合理、精确、适用的新标度外,主要集中在巳有标度及其精度两方面的问题。前者是震级水平的相对标准,其重要环节之一是零点控制问题。后者是震级的均匀化程度,由起算函数决定。我国在震级研究中已取得了许多进展。但就目前的情况而论,在实用化方面似乎还有在标度、符号与名称的不统一现象,也存在与国际上不很一致的情形。因而有必要对一些问题加以澄清,甚至应该做出一些统一的规定,以避免某些方面的混乱现象。     

山西地震台网监测能力研究

该研究运用国际上新近发展的"基于概率的完整性震级"(PMC)方法,计算获得山西及邻区区域地震台网44个台站对周边地震事件的检测概率及台网检测概率。发现,因台网布局等影响,山西中部断陷盆地展布区域及两侧隆起区大部分地区的最小完整性震级为MP≤1.5,山西西部边缘地区和最北端与内蒙古自治区、河北省交界地区震级达到1.5≤MP≤2.0,山西最南端的晋陕交界MP为3.0级左右。研究表明,为进一步提高山西地区整体监测能力,在山西西部边缘地区、最北端和最南端可增设台站或引入更多邻省台站。     

震中距△<20°面波震级的测定

根据面波传播理论分別导出了对763长周期仪和SK地震仪的面波震级的量规函数σ_(763)(△)和σ_(SK)(△)。这两个量规函数在20°—160°的范围内,与国际上通用的IASPEI公式一致。而且它们比IASPEI公式具有更大的震中距适用范围(3°—177°)。选出了1985—1986年间发生在我国及邻区M_S≥5的全部地震,用σ_(SK)(A)测定了它们的震级M_(SC),结果表明,M_(SC)与美国NEIC用世界标准台网测定的震级M_(SZ)之间无系统差,两者的差值大部分在±0.2级之间。     

南北地震带地震台网监测能力评估的不同方法比较研究

为探讨不同地震台网监测能力评估方法的结果差异性及其原因,本文选用目前国际上比较前沿的“基于概率的完整性震级”(PMC)方法和“完整性震级范围”(EMR)方法,以及中国地震台网常规采用的“震级-最大距离”方法,对2008年10月1日—2015年9月17日南北地震带地区表征地震监测能力的最小完整性震级进行了比较研究.研究中考虑了以往关注不够的地震观测质量一致性问题,统一采用至少3个台站记录的地震资料.结果显示,3种方法的结果差异显著,最小完整性震级的差值在南北地震带个别地区甚至可达M_L2.0,其中,PMC方法获得的最小完整性震级M_p值在32°N以北地区显著低于其它两种方法,震级-最大距离方法获得的最小完整性震级M_r低值结果仅与高台站密度地区有关,与包括EMR方法获得的最小完整性震级M_cEMR相比较在统计均值上则呈M_cEMR < M_p < M_r.进一步对各地震台站的地震检测能力进行评分,结果显示,台站运维水平和对记录地震分析的完整程度,是造成M_p值显著不同于其它方法结果的主要原因,而是否选用相同的记录台站数量等数据质量约束标准,会造成EMR方法与其它方法结果的显著差异.因此,考虑到地震台网运行的实际情况和不同评估方法的计算原理,推荐PMC方法用于地震监测能力的评估.      

震级的标度

本文简要地介绍了自1935年里克特提出原始震级标度以来,震级标度向近距离、远距离和深震的推广,由此原始震级标度分化为 M_L,M_s 和 m_b 的震级标度。阐明了震级标度标准化的过程与结果,并简略介绍了均匀震级系统的原理。最后讨论了 Duda and Nuttli 提出的“单色震级”的观点,以及持续时间震级和矩震级的前景。     

全球大震和中国及邻区中强震地震活动(2011年9-10月)

本目录中的地震参数来自"中国地震台站观测报告"(简称"月报").其中,国内及邻区给出M≥4.7的事件,全球给出M≥6.0的事件、"月报"由中国地震台网中心按月做出.本目录中的发震时刻采用协调世界时(UTC);为了方便中国读者,也给出北京时(BTC).震中位置除给出经纬度外,还给出参考地区名,它仅用作查阅参考,不包含任何政治意义;还给出测定震源位置的台数(n)和标准偏差(SD).面波震级Ms是对中周期宽频带SK地震仪记录,采用北京台1965年面波震级公式Ms=lg(AH/T)+1.66 lg(△) +3.5(1°＜△＜130°)求得.AH是两水平分向最大面波位移的矢量合成位移.Ms7是对763长周期地震仪记录,采用国际上推荐的面波震级公式Ms7 =lg(Av/T)+1.66 lg(△)+3.3(20°＜△＜160°)求得.Av是垂直向面波最大地动位移.mb是短周期体波震级,ML是近震震级.为避免混乱,震级之间一律不换算.为方便读者,还给出美国NEIC定出的面波震级Msz和短周期体波震级mb.     

关于震级标度的讨论

就震级标度的一些议题提出看法,包括震级的国家标准、多种震级标度的存在、“全覆盖”震级、不同震级标度的换算、震级的校准等.文中还对改善震级测定工作提出了建议.     

全球大震和中国及邻区中强震地震活动(2012年3-4月)

本目录中的地震参数来自"中国地震台站观测报告"(简称"月报").其中,国内及邻区给出M≥4.7的事件,全球给出M≥6.0的事件."月报"由中国地震台网中心按月做出. 本目录中的发震时刻采用协调世界时(UTC);为了方便中国读者,也给出北京时(BTC).震中位置除给出经纬度外,还给出参考地区名,它仅用作查阅参考,不包含任何政治意义;还给出测定震源位置的台数(n)和标准偏差(SD). 面波震级Ms是对中周期宽频带SK地震仪记录,采用北京台1965年面波震级公式Ms=lg(AH/T)+1.66lg(△)+3.5(1°＜△＜130°)求得.AH是两水平分向最大面波位移的矢量合成位移.Ms7是对763长周期地震仪记录,采用国际上推荐的面波震级公式M7=lg(Av/T)+1.66lg(△)+3.3(20°＜△＜160°)求得.Av是垂直向面波最大地动位移.mb是短周期体波震级,ML是近震震级.为避免混乱,震级之间一律不换算.为方便读者,还给出美国NEIC定出的面波震级Msz和短周期体波震级mb.     

山西台网新国家标准震级标度与传统震级标度测定地方性震级的对比分析

选用2018年山西数字地震台网的观测资料,分别对新国家标准震级标度与传统震级标度测定的地方性震级进行了对比分析。结果表明,新国标ML震级与传统ML震级一致性较高,震级偏差在0.1之内。新国家标准震级标度很好地继承和衔接了传统震级标度,使用分区量规函数测定的ML单台震级偏差和平均标准偏差值均较小,新震级标度测定的近震震级更加准确。     

地震的震级

简要介绍了地方性震级Mi、体波震级mb、面波震级Ms和矩震级Mw的定义及其测定方法,分析了它们的优点和缺点,并对震级饱和效应及其产生的原因作了介绍和解释。文章指出,矩震级是一个表征地震绝对大小的量,它与地震震源的物理过程直接关联,不会饱和;与传统上使用的其他震级标度相比,矩震级具有明显的优点,是当今国际地震学界推荐优先使用的震级标度。     

震级谱及其工程应用

为使震级概念更好地适应工程需要，本文在谱震级和震级谱概念的基础上，提出了震级时程曲线和峰值震级的概念，并讨论了它们在工程上的应用。