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。     

中国地震台网面波震级与矩震级的统计关系

<正>为进行地震定量分析,国内外地震学家开展了面波震级与矩震级(地震矩)的关系研究。考虑到我国地震台网测定的面波震级与国外存在一定差异,国外关于面波震级与矩震级关系的研究成果,在我国应用时尚需要论证其适用性。国内相关的研究由于5级以下和6.5级以上地震样本较少,其统计关系的应用范围受到限制;另外,由于未能给出经验关系的标准差等参数,导致无法评估计算结果的不确定性。为建立适用于中国及邻区的面波震级与矩震级的统计关系,拟利用1990—2014年中国地震台网地震     

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。     

传统地震目录中增加矩震级及震源机制解的必要性分析

本文梳理了我国地震目录的产出现状,对于我国近几年应急机构和区域台网产出的震源机制解、矩震级进行了比较研究。结果表明:中国地震局地球物理研究所和地震预测研究所对于国内陆地地区6级以上地震的地震矩张量解的产出率为100%,5级以上地震的地震矩张量解产出率为81%。这两个研究所给出的3种矩张量结果和GCMT给出的矩张量结果较为一致,类型统计一致率分别达到71%、86%和66%,其中P、T轴空间夹角优势分布在15°左右。产出的矩震级和GCMT解得到的矩震级相差不大,偏差在0.1以内的比率分别为46%、86%和71%,偏差在0.3以内的比率分别为85%、100%和97%。结果表明对于我国内陆地区的5级以上地震,这两个研究所产出率较高、结果较为一致。而由各台网据震源参数得出的5级左右地震的矩震级和GCMT求解的矩震级比较起来明显偏小。由此探讨了在传统地震目录中增加震源机制解及矩震级的必要性。     

建立尾波持续时间震级统一标度的设想

本文从地震矩和尾波掠过时间(Lapse time)的关系,提出与矩震级标度一致的尾波持续时间震级统一标度公式 M_w=logτ+0.1(△/τ)+F(τ)。它适用于各台测定 M_L≤5.0级地震的矩震级。     

关于1920年海原大地震震级高估的讨论

1920年海原大地震作为史料记载以来中国大陆震级最高、伤亡最多的极具破坏性的地震之一,开启了我国用现代地震学方法研究大地震的新篇章,在我国地震研究史上具有里程碑的意义。最新研究结果表明,1920年海原大地震的矩震级为M_W(7.9±0.2),与文献和大众广泛接受的M8(1/2)的数值相差较大。本文通过对震级标度及其演化历史的总结和梳理,阐述了仪器记录早期阶段基于地震波波形振幅和频率的震级标定存在系统偏差的问题,这与仪器限制、台站稀疏、标定不统一等因素有关,也使得1920年海原大地震和同时期世界上其它一些重要大地震的震级不同程度被高估。在各种震级标度中,矩震级M_W与地震破裂面积和位移等物理参数关联,是地震震级的最佳标定方法。震级作为表述地震大小和能量的重要参数,被广泛地用于评估断层未来的地震潜势;震级的偏差对地震活动时空分布样式的研究会产生重要影响,并造成基于历史地震资料的地震危险性评价和灾害评估等产品的可信度降低。因此,本文倡导对历史地震震级进行检验和修订,并建议1920年海原大地震的震级采用矩震级M_W(7.9±0.2)表...     

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.     

中强地震能量震级测定

本文根据地震波衰减特性,开展了利用宽频带地震波形数据测定地震波能量E_S和能量震级M_e的方法研究。利用震中距处于20°—98°范围内的宽频带远震P波波形数据,测定了4次国外和4次国内中强震的能量震级M_e,并对其面波震级M_S、矩震级M_W及能量震级M_e进行了分析对比。结果表明:面波震级M_S表示的是地震在某一固定频率所辐射的地震波能量大小;矩震级M_W与地震所产生的断层长度、断层宽度、震源破裂的平均位错量等静态构造效应密切相关;而能量震级M_e反映的是震源动态特征,与地震震源的动力学特性密切相关。由于地震是以地震波形式辐射,能量主要集中在震源谱的拐角频率附近,因此能量震级M_e更适合描述地震的破坏性。由此可见,联合测定面波震级M_S,矩震级M_W和能量震级M_e对于地震定量研究以及地震灾害与风险评估具有重要作用。      

论地幔波震级：—CDSN应用系列论文四

收集了1977—1990年间用 CMT 方法测定的地震矩 M_0和 NEIC 测报的面波震级 M_s 及1900—1976年间一些巨大地震的 M_0、M_s数据,得到 M_s与 lgM_0之间线性—非线性—M_s 最终达到饱和的图象。利用合理的地震运动学模型所相应的地震定标律可以深刻揭示该图象的物理本质。矩震级M_W 与特大地震的 M_s 趋势相一致,表征高于拐角频率时远场位移谱与地震矩 M_0之间的定量关系。本文基于面波的激发和传播理论,提出了测定地幔波震级 M_m 的新方案,并用 CDSN-LPZ 信道中的面波资料测定了1987—1990年间全球 M_s6.6以上浅源大地震的 M_m;同时对 Okal 和 Talandier(1989)的测定结果作了校正。结果表明,这样测定的地幔波震级与中小地震的 M_s 趋势相一致,表征低于拐角频率时远场位移谱与地震矩 M_0之间的定量关系。     

基于频谱分析的矩震级测定方法——以山西地震带为例

矩震级M_W是目前量度地震大小最理想的物理量,已成为国际地震学界开展研究的首选震级。对于中强地震事件,矩震级M_W通常可以利用长周期地震波,基于矩张量反演计算获得;对于约3级以下的地震事件,直接进行矩张量反演有时会产生较大误差。本文以山西地震带为例,利用山西地震台网数字波形资料,开展研究区Q值函数模型的分析评估与基于频谱分析的矩震级测定。研究结果表明,基于Q值函数Q(f)=299.4f^0.563计算的频谱M_W更接近矩张量反演的M_W,与Q值模型参数Q₀、α和κ的优化组合结果存在较好吻合;对于3.6≤M_L≤5.1地震事件,基于频谱分析计算得到的矩震级与基于矩张量反演矩震级较接近。在已具有详细的区域非弹性衰减模型基础上,基于频谱分析快速测定中小地震的矩震级具有可行性。     

中国历史大地震的矩震级

本文把地震矩和地面加速度之间的理论关系与地震烈度和该加速度之间的经验关系结合起来,导出了使用Ⅵ度等震线平均半径估算我国历史大地震矩震级的公式。 我们使用这一公式给出了53个大地震的矩震级,并对其它震源参数作了计算和讨论。从本文的结果来看,板内地震的矩震级不大于9.0。     

内蒙古中西部地区中小地震矩震级研究

基于S震相"S窗"内的波形信号识别、品质因子Q(f)和22个台站场地响应,利用2009~2016年3月内蒙古中西部地区地震的波形资料,反演了182次中小地震的震源波谱参数,得到这些小震的零频幅值及其拐角频率,据此计算了这些地震的地震矩M_0、矩震级M_W和应力降Δσ。利用回归分析方法得到了近震震级与矩震级、矩震级与应力降的关系式。分析表明,近震震级与矩震级、矩震级与应力降呈线性关系。可见,将矩震级纳入地震的快报与正式目录中,可以丰富地震观测报告内容,更好地为地震应急和地震科研服务。     

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。     

应用近场速度记录快速估算川滇地区中强地震强度

采用Wu等(2004)提出的地震强度测定方法,应用近场速度波形记录,测定地震参数M_(ew),实现了川滇地区中强地震(M_W≥5.7)强度近实时快速测定。M_(ew)是一个与矩震级M_W对接的地震参数,与传统的应用振幅测定震级的方法相比,不会存在震级饱和问题,与全球矩心矩张量(GCMT)的矩震级M_W具有较好的一致性。该方法解决了应用近场波形资料和矩张量反演方法求取大地震矩震级比较困难的问题,可为区域中强地震速报提供近实时矩震级提供参考,从而提高地震速报的时效性和准确性,同时为强震加速度数据的应用奠定基础。     

中国地震台网面波震级与矩震级统计关系

基于1990-2016年中国地震台网地震目录中面波震级和全球矩心矩张量（GCMT）项目的矩震级数据,使用加权最小二乘法,给出中国地震台网面波震级与矩震级的统计关系,分析该统计关系与实际数据之间的残差分布,并将其与已有统计关系进行对比,结果表明,本研究所得统计关系式具有较好的无偏性,更能体现中国地震台网面波震级与矩震级的对应关系。     

矩震级及其计算

简要叙述地震震级概念的提出及其历史发展。文中指出,矩震级M_W是目前量度地震大小最理想的物理量。与传统上使用的其他震级标度相比,矩震级不会饱和,对于所有地震,无论大小、深浅,无论使用远场、近场地震波资料,大地测量和地质资料中的何种资料,均可测量矩震级,并能与熟知的震级标度如面波震级M_S相衔接。矩震级是一个均匀的震级标度,适于震级范围很宽的统计。矩震级是国际地震学界选定的首选震级,负责向公众发布地震信息的部门优先采用的发布的震级。文中介绍了计算矩震级所用的公式,详细解说了具体的计算步骤,分析了由于采用的计算矩震级公式的不同,采取的具体的数值计算步骤的不同引起的问题以及解决这些问题的相关的规定。     

胶东半岛地区震源波谱参数研究

利用山东数字地震台网记录到的胶东半岛及附近地区2010年以来的地震波形资料,采用Brune模型,并结合遗传算法反演了本区134次2.0级以上地震的震源波谱参数.结果表明胶东半岛地区中小地震的地震矩在9.76×1011～5.9×1014N·M之间;应力降范围在0.017～25MPa之间,均值是0.97MPa;视应力范围在0.06～10.2MPa,平均应力水平在0.396MPa.地震矩、应力降和视应力都与震级呈正相关关系,拐角频率与震级的关系不是很明显;地震矩和拐角频率成负相关关系.根据本区震源参数和震级的定量统计关系,去除震级影响,通过应力降和视应力随时间的变化得到目前正处于应力的释放时期.     

中国强震的震级下限确定及有关震源参数的讨论

本文提出了能量达到一定阈值时震源断层面宽度在孕震层内达到饱和的观点。由此观点结合实际地震资料得到中国大陆大震的下限震级为7.1,相应的孕震层厚度为20km。在具有同样介质强度条件下,推得不同断层面宽度情况下震源体线性尺度与震级的关系式。研究表明我国浅源地震震源断层面宽度和长度是互补的,因此震源断层面积A、镨动幅度D和地震矩m_0与震级的关系在整个震级范围内(M=5—8.5)具有统一的表达式。     

长春地震台用最大振幅和持续时间联合确定的矩震级公式

根据《中国地震台网观测报告》,选取1983—1986年期间的109次地震(5.5≤Ms≤8.5;10°≤Δ≤105°)资料。在宽频带中周期SK地震图上,量取两个水平向尾波振幅减少到S波最大值三分之一处的持续时间,再取它与震中距和最大地动位移的乘积。取对数作为地震矩Mo然后与Ms进行线性拟合,并应用最小二乘法分别计算出我国和NEIS的矩震级公式。从统计结果看,我国和NEIS的矩震级公式的标准偏差分别的0.2400和0.3046。其相关系数均达0.83以上。利用最大振幅和持续时间联合确定的矩震级公式实用性强,能解决巨大震级的饱和问题;同时,对面波限幅的地震解决了计算震级的困难。     

日本丛震地震矩—复发间隔分布及余震回归

<正>1研究背景古登堡—里克特定律（log N=a-bM）揭示了震级和累积地震次数之间的关系,即地震发生频次的对数随地震震级数呈线性变化。矩震级比例定律解释了地震矩和地震释放的能量之间的关系（Kanamori,1983）。