重慶地區(qū)小地震目錄完整性分析

秦 娟，蔡輝騰，李 光，王宏超

（1.重慶市地震局，重慶 400010；2.福州大學(xué)，福建 福州 350003;3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031）

重慶地區(qū)小地震目錄完整性分析

秦 娟1，蔡輝騰2，李 光3，王宏超1

（1.重慶市地震局，重慶 400010；2.福州大學(xué)，福建 福州 350003;3.安徽省地震局，安徽 合肥 230031）

根據(jù)重慶臺網(wǎng)建設(shè)的時間階段性，在對不同震級下限地震頻度時間特征分析的基礎(chǔ)上，研究了重慶地區(qū)不同時段的G-R關(guān)系和震級分布特征，并運用z檢驗方法對不同時段地震目錄差異的顯著性進(jìn)行了分析，進(jìn)而評估了重慶地區(qū)1970年以來不同時段的地震目錄完整性，為區(qū)域地震活動性研究中地震目錄的合理運用提供參考依據(jù)。

重慶地區(qū)；不同時段；地震目錄；完整性分析

0 引言

地震目錄是地震研究的基礎(chǔ)資料，其完整性直接影響著地震工作者對地震活動規(guī)律的認(rèn)識[1]。我國自20世紀(jì)50年代開始建設(shè)區(qū)域性臺網(wǎng)，70年代建設(shè)具有小震監(jiān)測功能的區(qū)域性地震臺網(wǎng)，現(xiàn)已積累了豐富的儀器測定的地震資料。但實際上，由于我國大陸地區(qū)地震監(jiān)測能力不同。1970年以后區(qū)域地震臺網(wǎng)測定的中小地震目錄主要由各省、自治區(qū)、直轄市地震局編輯處理，形成數(shù)據(jù)庫。具體使用時，可從有關(guān)部門獲取，但必須注意對地震目錄完整性進(jìn)行分析，獲取可靠的時間域和震級域。

地震目錄完整性是指某一震級以上的地震都能被觀測或記錄到。許多地震學(xué)家對地震目錄的完整性都做過研究。黃緯瓊等[1、2]以構(gòu)造帶為對象，研究了中國大陸幾個分區(qū)，包括對幾個主要地震帶地震目錄完整性的分析以及1970年以來全國地方臺網(wǎng)監(jiān)測能力的初步分析。何宗海[3]用G-R公式，對南北地震帶中北部最小完整性震級進(jìn)行了探討，給出了不同時間段內(nèi)可靠的地震震級下限。陳龍生等[4]對中國大陸與香港及周圍地區(qū)的地震目錄進(jìn)行了完全性分析，在低活動地區(qū)獲得了較準(zhǔn)確的地震發(fā)生率。蘇有錦等[5]采用G-R關(guān)系方法對川滇地區(qū)最小完整性震級進(jìn)行了分析研究。王海濤等[6]基于震級一頻度關(guān)系，對新疆及其境內(nèi)南天山、北天山歷史地震目錄的完整性進(jìn)行分析，通過地震頻度、b值擬合以及地震遺失率估計，大致確定了不同下限震級地震的完整目錄起始時間。屠泓為等[7]對青海及鄰近區(qū)域歷史地震目錄完整性分析進(jìn)行了探討，以b值研究為基礎(chǔ)，運用多種手段對青海及鄰近區(qū)域歷史地震目錄完整性進(jìn)行了分析研究，大致確定了不同震級下限的完整目錄的起始時間。重慶地區(qū)地震活動相對較弱，小震目錄的完整性研究也是十分必要的，如地震活動圖像中條帶、空區(qū)等的識別，以及頻度、b值等的計算。此項研究目前很少有人涉及。本文擬對重慶地區(qū)不同時段小震目錄的完整性進(jìn)行研究，為區(qū)域地震活動性分析中地震目錄的合理應(yīng)用提供參考依據(jù)。

1 重慶臺網(wǎng)建設(shè)的時間階段性

現(xiàn)代小震記錄的完整性依賴于地震臺網(wǎng)的監(jiān)控能力。隨著臺網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展和完善，對小震的監(jiān)控能力會逐步提高。重慶地區(qū)建立最早的地震臺是1939年建立的重慶北碚地震臺，但該臺存在時間很短。新中國成立后，重慶地區(qū)第一個地震臺是重慶南泉地震臺，該臺建于1976年，1977年開始觀測，基本上能監(jiān)控重慶地區(qū)ML3.5級以上地震。1993年重慶建成了由5個測震臺 （包括重慶南泉地震臺）組成的測震臺網(wǎng)建，重慶地區(qū)的地震監(jiān)控能力大大增強(qiáng)。2002年啟動了 “重慶十五數(shù)字地震觀測網(wǎng)絡(luò)”項目，2006年底又啟動了“三峽庫區(qū)重慶段地震監(jiān)測系統(tǒng)”項目。到2007年， “十五項目”建成了1個國家數(shù)字地震觀測臺網(wǎng)、11個區(qū)域數(shù)字測震臺及1個現(xiàn)場流動數(shù)字地震網(wǎng)組成的地震觀測臺網(wǎng)，重慶測震臺網(wǎng)得到進(jìn)一步完善。新建成的臺網(wǎng)可以監(jiān)測到重慶市周圍ML≥2.4級、重慶市大部分地區(qū)ML≥2.2地震。隨著 “十五”項目和 “三峽”項目的建設(shè)，重慶地區(qū)的地震監(jiān)測能力大大提高。

2 研究方法

本文利用重慶臺網(wǎng)測定的1970～2010年0級以上地震目錄 （同時參考了 《重慶地震研究》中重慶地震目錄[8]）來研究重慶地區(qū)地震目錄的完整性。首先，在重慶地區(qū)不同震級下限地震頻度時序分析的基礎(chǔ)上，初步確定區(qū)域的小震目錄的時間分段。然后，分析不同時段的G-R關(guān)系和震級分布特征，并應(yīng)用 z檢驗方法，對比不同時段小地震目錄的差異特征，進(jìn)而評估重慶地區(qū)不同時段的地震目錄完整性。1970～2010年重慶地區(qū)ML≥0級地震的震中分布見圖1。

2.1年頻度時序分析

通過比較不同震級下限范圍地震年頻度時間演化特征，尋找年頻度接近的時間段，初步劃分出小地震目錄完整性分析的時間分段。

2.2 G-R關(guān)系

G-R關(guān)系是地震活動研究中一個普遍承認(rèn)和接受的關(guān)系，它表明地震的頻次與震級之間存在一定的關(guān)系，是當(dāng)前地震目錄完整性分析的主要依據(jù)[6]。

式中M為地震震級，N為是大于某個震級M的累計地震數(shù)或者是某個震級檔的地震數(shù)，a和b為統(tǒng)計常數(shù)。

由實際觀測資料導(dǎo)出的G-R關(guān)系常常在低震級端和高震級端偏離線性，在高震級端的偏離，是由于實際觀測資料中統(tǒng)計的大震事件稀少而帶來的漲落以及震級飽和引起的，從實質(zhì)上說是隨機(jī)性的反映。在低震級端的偏離，主要是由于區(qū)域臺網(wǎng)缺乏足夠的地震監(jiān)測能力，也是由于地震目錄的不完全性而引起。在實際工作中，可以將系統(tǒng)偏離直線初始點lgN所對應(yīng)的震級看作是記錄地震的下限值。

圖1 重慶地區(qū)ML≥0級地震震中分布圖 （1970～2010）Fig.1 Distribution of earthquake epicenter map with ML≥0 recorded in Chongqing district

2.3 震級年頻度分布

對于某一構(gòu)造帶，若某震級段地震目錄自某時段起基本完整，那么該震級段地震的年頻度基本上接近[2]。通過比較各時段不同震級范圍地震年頻度分布，尋找到年頻度接近的震級段，從而確定不同時段地震目錄的最小完整震級。

z檢驗通常用來檢驗來自同一序列的兩組獨立樣本平均值之間的差異。當(dāng) |z|＞2.58時，差異非常顯著；當(dāng)|z|＜1.96時，差異不顯著 。z值定義為

通過z檢驗方法，分析不同時段小地震目錄存在顯著差異的震級段，就可定量分析小地震目錄完整的起始震級。

3 重慶地區(qū)分時段小地震目錄完整性分析

在重慶地區(qū)不同震級下限地震年頻度時序分析的基礎(chǔ)上，初步確定該地區(qū)小地震目錄時間分段。然后，分析不同時段G-R關(guān)系和震級分布特征，并應(yīng)用z檢驗方法對重慶地區(qū)不同時段小地震目錄的差異特征進(jìn)行分析，進(jìn)而定量分析1970年以來不同時段的地震目錄完整性。

3.1年頻度時序分析

圖 2是 1970～2010年重慶地區(qū)分別以 ML1.0、ML1.5、ML2.0、ML2.5、ML3.0、ML3.5、ML4、ML4.5作為震級下限，1年為時間窗、1年為步長的地震頻度圖。圖中豎線劃分出3個地震頻度時段。從圖中可看出，1970～1992年，不同震級下限的地震始終發(fā)生次數(shù)很少。1993年以后，ML2.5以下地震數(shù)量上明顯增多，表明臺網(wǎng)建立后，地震監(jiān)測能力有較大提高。1993年以來，ML2.0級以上地震頻度相對較穩(wěn)定，而ML1.0、ML1.5級地震頻度呈現(xiàn)明顯的起伏變化趨勢，說明此波動與地震監(jiān)測能力無關(guān)而與地震活動有關(guān)。2007年以來，ML2.0級以上地震頻度相對變化不大，ML1.0級地震數(shù)量陡增，ML1.5級地震頻度呈現(xiàn)出起伏變化，ML2.0級以下地震的頻度起伏變化，反映了隨著臺網(wǎng)進(jìn)一步完善，監(jiān)測能力進(jìn)一步提高，同時也反映了地震活動的情況。

綜上，1993年以來，ML2.0級以上地震的記錄是可靠的。

圖2 重慶地區(qū)不同震級下限地震頻度時序圖 (1.0≤ML≤4.5)Fig.2 Frequency curves for different magnitude thresholds in Chongqing district(1.0≤ML≤4.5)

3.2 G-R關(guān)系分析

依據(jù)上面對重慶地區(qū)年頻度時序分析，將臺網(wǎng)在該區(qū)的小地震記錄能力劃分為1970～1992年 、1993～2006年和 2007～2010年3個階段。首先，按0.1震級檔作出震級-頻度分布圖，然后用G-R關(guān)系取不同的震級下限進(jìn)行擬合，擬合的標(biāo)準(zhǔn)偏差通常是隨不同的震級下限Mi的增大而減小，當(dāng)Mi=Mc（最小完整性震級）時達(dá)到最小值，然后又隨Mi的增大而逐漸增大。在通過多次計算統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，分析比較后給出了重慶地區(qū)不同時段震級-頻度分布及標(biāo)準(zhǔn)偏差圖。圖3a是重慶地區(qū)1970～1992年震級-頻度分布及標(biāo)準(zhǔn)偏差圖。從圖上可以看到，Mi=3.6時的震級-頻度擬合情況，當(dāng)Mi=3.6時，標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，因此取3.6為最小完整性震級。圖3b是重慶地區(qū)1993～2006年震級-頻度分布及標(biāo)準(zhǔn)偏差圖。當(dāng)Mi=1.2時的震級-頻度擬合，標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，因此取1.2為最小完整性震級。圖3c是重慶地區(qū)2007～2010年震級-頻度分布及標(biāo)準(zhǔn)偏差圖。當(dāng)Mi=1.1時的震級-頻度擬合，標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，因此取1.1為最小完整性震級。表1為重慶地區(qū)G-R關(guān)系擬合的最小完整性震級、b值和標(biāo)準(zhǔn)差表?？傮w來說，1970年以來，重慶地區(qū)ML3.6以上地震記錄是可靠的。

圖3 重慶地區(qū)不同時段震級-頻度分布及標(biāo)準(zhǔn)偏差圖Fig.3 Magnitude-frequency and standard deviation maps for different periods in Chongqing district

3.3 地震年頻度分布

年頻度時序分析顯示，重慶臺網(wǎng)地震記錄能力存在階段性。通過對比分析各時段不同震級檔小地震頻度的差異性，就可以定量分析不同時段研究區(qū)地震目錄的最小完整震級。

由圖4可見，1993～2006年，0≤ML≤3.5年頻度明顯高于1970～1992年年頻度，ML≥3.6兩個時間段內(nèi)地震頻度變化不大，說明1970年以來ML≥3.6地震頻度基本穩(wěn)定，目錄相對完整。1993～2006年的年頻度最大值是ML1.9。2007～2010年，0＜ML≤1.8年頻度明顯高于1993～2006年，2007～2010年1.8≤ ML＜2.0年頻度比1993～2006年年頻度低，這和監(jiān)測能力關(guān)系不大，主要是地震活動的影響。1993～2006年和2007～2010年ML≥2.1地震頻度變化不大。1993～2006年的年頻度最大值是ML1.9，2007～2010年年頻度最大值是ML1.2。

圖4 重慶地區(qū)不同時段各震級檔年頻度分布圖Fif.4 Annual frequency distribution map in different periods in Chongqing district

z檢驗表明 (表2)，1970～1992年、1993～2006年兩個時段 0≤ML≤3.5地震的年頻度差異非常顯著，而兩個時段ML≥3.6的年頻度差異并不顯著。1993～2006年、2007～2010年兩個時段0≤ML≤2.0地震的年頻度差異非常顯著，而兩個時段M≥2.1地震的年頻度差異并不顯著。

由此得出，1970年以來，重慶地區(qū)ML3.6以上地震記錄是可靠的；1993年以來，ML2.1級以上地震的記錄是可靠的。

表2 重慶地區(qū)不同時段各震級檔年頻度z值Table.2 z value for the different magnitude scale and different phases in Chongqing district

4 結(jié)論

（1）運用地震年頻度時序分析、G-R關(guān)系和地震年頻度分布特征，根據(jù)重慶臺網(wǎng)建設(shè)的時間階段性，給出了重慶地區(qū)1970年以來不同時段的地震目錄最小完整性震級，并用z檢驗方法對重慶地區(qū)不同時段地震目錄差異的顯著性進(jìn)行了分析。

（2）重慶地區(qū)1970年以來，3.6以上地震記錄較為完整；1993～2006年2.1級以上地震的記錄較為完整。

[1]黃瑋瓊，李 文香，曹學(xué)鋒．中國大陸地震資料完整性研究之一 [J]．地 震 學(xué)報，1994，16(03)：273-280．

[2]黃瑋瓊，李文香，曹學(xué)鋒．中國大陸地震資料完整性研究之二 [J]．地震學(xué)報，1994，16(4)：423-432．

[3]何宗海.中國南北地震帶中北部最小完整性震級的探討 [J]．西北大學(xué)學(xué)報，1994，24(5)：411-416.

[4]陳龍生，陳棋福 ，陳凌．中國大陸與香港及周圍地區(qū)的地震目錄完整性分析 [J]．中國地震，1997，3(4)： 3-12．

[5]蘇有錦 ，李永莉，李忠華，等．川滇地區(qū)區(qū)域地震目錄完整性最小震級分析 [J]．地震研究，2003，26(增刊)： 10-16．

[6]王海濤，李瑩甄，屠泓為．新疆歷史地震目錄完整性分析 [J]．內(nèi)陸地震，2006，2O(1)：10-17．

[7]屠泓為，李智敏，李文巧.青海省及鄰近區(qū)域歷史地震目錄完整性分析探討 [J]．高原地震，2010，22(3)： 7-15．

[8]丁仁杰，李克昌.重慶地震研究[M].北京：地震出版社，2004.

Catalogue Completeness Analysis of the Small Earthquakes In Chongqing District

Qin juan1,Cai Huiteng2， Li Guang3， Wang Hongchao1
(1.Earthquake Administration of Chongqing Province,400010;2.Fuzhou University,350003;3.Earthquake Administration of Anhui Province,Hefei 230031,china)

According to the network construction time period of Chongqing,based on the analyses of the frequency character with the different magnitude threshold in Chongqing area,the author study the G-R relation and magnitude distribution characteristics in different periods,applying the Z Test Method to analyze the difference between the small earthquake catalogue in different periods,then we evaluate the catalogue completeness of small earthquakes in different periods since 1970．The result may provide reference for people to apply reasonably the earthquake catalogue to the regional seismicity research．

Chongqing district； different periods； completeness analysis of the small earthquake catalogue

P315.730.5

A

1001-8662（2012）01-0061-07

2011-08-11

秦 娟，女，1979年生，工程師.主要從事地震活動性、工程地震研究工作.E-mail：qj5550@163.com.