四川地區(qū)介質(zhì)衰減、場地響應(yīng)與震級測定的討論

吳微微 蘇金蓉* 魏婭玲 吳 朋 李 俊 孫 瑋

1)四川省地震局，成都 610000 2)浙江省地震局，杭州 310000

四川地區(qū)介質(zhì)衰減、場地響應(yīng)與震級測定的討論

吳微微1)蘇金蓉1)*魏婭玲1)吳 朋1)李 俊2)孫 瑋1)

1)四川省地震局，成都 610000 2)浙江省地震局，杭州 310000

利用四川區(qū)域地震臺網(wǎng)的數(shù)字波形資料以及中國地震臺網(wǎng)中心的有關(guān)震相數(shù)據(jù)，選取互相銜接的3段地震波幾何衰減模型，利用基于遺傳算法的Atkinson和Mereu方法，分別反演四川盆地、 川西高原及攀枝花—西昌地區(qū)的介質(zhì)品質(zhì)因子。采用Brune的ω平方模型約束震源位移譜，使用Moya方法聯(lián)合多臺多地震數(shù)據(jù)求得各地震臺站的場地響應(yīng)。根據(jù)波形數(shù)據(jù)和觀測報告，計算出2009年1月1日至2015年6月30日10,535次2.5≤ML≤4.9近震單臺震級測定值與臺網(wǎng)平均震級的差，繪制各次地震的單臺震級偏差空間分布圖像。結(jié)果顯示： 四川盆地介質(zhì)衰減模型呈現(xiàn)高Q0和低衰減系數(shù)γ的特點，攀西地區(qū)表現(xiàn)出低Q0和較高衰減系數(shù)γ； 巖石臺基對地震波信號在不同頻率點的放大作用不相同； 單臺震級偏差優(yōu)勢分布基本一致，在構(gòu)造穩(wěn)定的四川盆地，介質(zhì)品質(zhì)因子高(低衰減)，地震波在該區(qū)域能有效傳播，盆地表層松軟沉積層對入射波有放大作用，造成該區(qū)域單臺震級高異常； 川西大部分地震臺站臺基增益較大，但單臺震級明顯偏低，推測與松潘-甘孜塊體地殼深度軟流圈的物質(zhì)流動及該區(qū)域低Q0異常(高衰減)有關(guān)； 攀西地區(qū)斷陷拉張、 流體侵入及沉積填充等損耗地震波能量，常使該地區(qū)臺站測定的川西藏東地震震級偏小，但同樣臺站測定的龍門山斷裂帶上中強地震震級常較臺網(wǎng)平均震級更大，可能是受盆地邊緣強烈不對稱高幅值帶的影響。從研究結(jié)果看，四川地區(qū)介質(zhì)衰減對地震射線振幅的影響較地震臺站的臺基增益大，因此校正四川區(qū)域地震臺網(wǎng)單臺震級時，應(yīng)結(jié)合介質(zhì)衰減及臺站場地響應(yīng)的空間特性進(jìn)行考慮。

Q值 場地響應(yīng) 幾何衰減函數(shù) 震級偏差

0 引言

測定震級時，無論中國數(shù)字地震臺網(wǎng)還是全球地震臺網(wǎng)，不同臺站測定的震級都會有些差異： 劉瑞豐等(2005)采用正交回歸方法，利用中國地震臺網(wǎng)和美國地震臺網(wǎng)的觀測資料，比較了中國地震局地球物理研究所和美國地質(zhì)調(diào)查局國家地震信息中心測定的體波震級和面波震級，計算了線性擬合的相關(guān)系數(shù)； 劉瑞豐等(2007)采用線性回歸和正交回歸方法，利用中國地震臺網(wǎng)1983—2004年的觀測資料，對中國地震局地球物理研究所測定的地方性震級ML、 面波震級MS與MS7、 長周期近震震級mB、 短周期近震震級mb進(jìn)行對比，給出了它們之間的經(jīng)驗關(guān)系； 任克新等(2008)應(yīng)用IASPEI新推薦的近震震級標(biāo)準(zhǔn)，選取2001—2007年國家地震臺網(wǎng)48個臺記錄的Δ<100°的564個地震事件作為研究對象，測定mB、mb，并使用正交回歸方法計算不同近震震級間的差異； 趙仲和(2013)就震級標(biāo)度的一些議題提出了自己的看法，包括震級的國家標(biāo)準(zhǔn)、 多種震級標(biāo)度的存在、 “全覆蓋”震級、 不同震級標(biāo)度之間的換算和震級校準(zhǔn)等。

四川省位于中國南北地震帶中段，是中國大陸構(gòu)造地震非常活躍的區(qū)域，也是中國強震監(jiān)測的重要地區(qū)之一。隨著國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺的建設(shè)，四川區(qū)域地震臺網(wǎng)逐漸匯接鄰省地震臺站的實時波形數(shù)據(jù)，與臺網(wǎng)直接管理的地震臺站并網(wǎng)觀測，極大提高了地震監(jiān)測能力，數(shù)字地震波形數(shù)據(jù)的不斷積累，也使四川區(qū)域地震臺網(wǎng)具備了較系統(tǒng)探討和研究震級問題的條件?；诖?，我們收集整理了四川區(qū)域地震臺網(wǎng)的數(shù)字波形資料和中國地震臺網(wǎng)中心的有關(guān)震相數(shù)據(jù)，選取互相銜接的3段地震波幾何衰減模型，利用基于遺傳算法的Atkinson和Mereu方法(Atkinsonetal.，1992)，分別反演四川不同構(gòu)造單元的介質(zhì)品質(zhì)因子Q(f)。采用Brune的ω平方模型(Brune，1970)約束震源位移譜，使用Moya方法(Moyaetal.，2000)聯(lián)合多臺多地震數(shù)據(jù)求得各地震臺站的場地響應(yīng)。根據(jù)波形數(shù)據(jù)和觀測報告，計算2009年1月1日至2015年6月30日10,535次2.5≤ML≤4.9近震單臺震級測定值與臺網(wǎng)平均震級的差，繪制各次地震的單臺震級偏差空間分布圖像。然后，基于上述研究討論介質(zhì)衰減、 地震臺站場地響應(yīng)對地震臺網(wǎng)震級測定的影響，使震級校正更合理。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 構(gòu)造分區(qū)

四川省位于中國西南腹地，地形起伏劇烈，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，鮮水河斷裂帶、 龍門山斷裂帶以及安寧河-則木河斷裂帶共同組成 “Y”字型構(gòu)造帶，控制著青藏高原東部地區(qū)的基本構(gòu)造格架和強震分布發(fā)育。龍門山斷裂帶東側(cè)的四川盆地是相對穩(wěn)定的揚子地塊，具有明顯的沉積坳陷特征，地殼物質(zhì)較堅硬。西側(cè)川西高原新構(gòu)造運動強烈，在青藏高原向E及SE方向擠壓和推動下，極易破裂，引發(fā)強烈破壞性地震。四川南部攀枝花—西昌地區(qū)(下文簡稱 “攀西地區(qū)”)地處青藏高原東南緣、 云貴高原、 四川盆地和橫斷山系之間的過渡位置(姚海濤等，2007)，是中國大陸中強地震最活躍的地區(qū)之一。上述地球物理探測研究均表明，四川地區(qū)介質(zhì)橫向不均勻性強烈，這種不均勻性直接導(dǎo)致地震波穿過不同地塊時會表現(xiàn)出不同的衰減特征。因此，將四川劃分成四川盆地、 川西高原和攀枝花—西昌地區(qū)，分別采用各自單元內(nèi)的地震和臺站計算介質(zhì)衰減特征和地震臺站場地響應(yīng)(圖1)。

圖1 Q值分區(qū)及射線路徑圖Fig. 1 Map showing the divisions of Q and the ray distribution of the survey area.三角形代表參加震級偏差分析的四川區(qū)域地震臺網(wǎng)寬頻帶固定臺站，空心三角形代表未參加Q值和場地響應(yīng)計算的臺站，黑色、 紅色及藍(lán)色三角形分別代表16 個位于四川盆地、 12個位于川西高原及8個位于攀西地區(qū)的參加Q值和場地響應(yīng)計算的臺站； 圓代表被選中參加Q值和場地響應(yīng)計算的地震，不同圓的顏色隨震源深度增加由綠變褐； DEM(Digital Elevation Model)地形數(shù)據(jù)來自全球30弧秒的高程數(shù)據(jù)集GTOPO30

1.2 數(shù)據(jù)資料

為求得所選地震的地面運動位移譜，首先把臺站記錄校正到零基線。定義S波開始到包含S波總能量90%的時間段為 “S窗”。震源很近時，“S窗”內(nèi)只含直達(dá)波； 震源較遠(yuǎn)時，窗內(nèi)包含來自殼內(nèi)間斷面和莫霍面的反射波； 震源更遠(yuǎn)時，窗內(nèi)含Sn或Lg震相，或是兩者疊加，在500km的震中距范圍內(nèi)，Sn、 Lg震相并不容易區(qū)分。為了簡單起見，我們統(tǒng)一分析 “S窗”內(nèi)所有可識別的S震相，以此減小剪切波頻譜總體的形狀畸變。用延遲時間窗方法計算EW分量和SN分量的記錄譜(Atkinsonetal.，1992)，經(jīng)波形旋轉(zhuǎn)、 濾波、 去儀器響應(yīng)、 去噪等，合成2分量并除以2πf(f為頻率)得到水平分量的觀測位移譜和噪聲譜。

表1列出了參與計算的36個工作狀態(tài)正常、 噪聲較小、 波形記錄好的地震臺站所在構(gòu)造單元、 臺基巖性以及使用的地震計型號。為了確保計算精度，要求每個地震至少被3個臺站記錄、 每個臺站至少記錄到3次地震，震級范圍ML2.5～4.5，震源深度≤30km，信噪比≥1.5dB，經(jīng)地震目錄篩選和波形考察后，挑選出71條地震用于反演。圖1 是參加計算的地震震中、 臺站分布及射線路徑圖，可以看出除缺少地震臺站的西北角外，研究區(qū)域整體的射線覆蓋較為均勻。

表1 臺站信息表

Table1 Relevant information of the regional stations used in this study

ID臺站名地震計型號臺基巖性構(gòu)造單元ID臺站名地震計型號臺基巖性構(gòu)造單元1QCHCMG-3ESPC志留系千枚巖四川盆地19JLOCMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原2PWUCMG-3ESPC志留系變質(zhì)板巖四川盆地20BTACTS-1E二疊系礫巖川西高原3XCOCMG-3ESPC白堊系砂巖四川盆地21DFUCMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原4MBICMG-3ESPC侏羅系砂巖四川盆地22GZICMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原5BZHCMG-3ESPC白堊系砂巖四川盆地23XCECTS-1E三疊系灰?guī)r川西高原6WMPCMG-3ESPC三疊系砂巖四川盆地24XJICMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原7LBOCMG-3ESPC二疊系灰?guī)r四川盆地25LTACMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原8MDSCMG-3ESPC白堊系砂巖四川盆地26YJICMG-3ESPC三疊系板巖川西高原9YZPCMG-3ESPC白堊系砂巖四川盆地27RTACMG-3ESPC三疊系灰?guī)r川西高原10JYACMG-3ESPC白堊系砂巖四川盆地28HSHCMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原11JLICMG-3ESPC二疊系灰?guī)r四川盆地29SMKCMG-3ESPC砂板巖攀西地區(qū)12ZJGCMG-3ESPC三疊系白云巖四川盆地30YYCCMG-3ESPC三疊系砂巖攀西地區(qū)13HYSCMG-3ESPC三疊系灰?guī)r四川盆地31HLICMG-3ESPC侏羅系砂巖攀西地區(qū)14WCHCMG-3ESPC志留系白云巖四川盆地32PGEBBVS-60二疊系厚層灰?guī)r攀西地區(qū)15HWSCMG-3ESPC石英砂巖四川盆地33YYUCMG-3ESPC三疊系泥質(zhì)灰?guī)r攀西地區(qū)16TQUBBVS-60砂礫巖四川盆地34MLIBBVS-60二疊系結(jié)晶灰?guī)r攀西地區(qū)17SMICMG-3ESPC花崗巖川西高原35MGUBBVS-60白云質(zhì)灰?guī)r攀西地區(qū)18REGCMG-3ESPC三疊系砂板巖川西高原36LGHCMG-3ESPC白云質(zhì)灰?guī)r攀西地區(qū)

1.3 計算方法

通常利用震源假設(shè)或譜相除方法從攜帶有震源信息、 臺站信息的波形記錄中分離衰減項，得到射線路徑及其周圍區(qū)域隨頻率變化的平均Q值。1992年Atkinson等(1992)提出區(qū)域范圍射線傳播路徑上的幾何衰減隨震中距變化的3段地震波幾何衰減模型，采用多臺多地震聯(lián)合迭代反演，研究了加拿大東南部地震波衰減規(guī)律。計算原理是： 首先設(shè)定所有臺站場地響應(yīng)為1，對給定的非彈性衰減系數(shù)c(f)，通過校正臺站記錄的幾何擴(kuò)散和非彈性衰減，得到相應(yīng)地震的震源譜振幅，再調(diào)整c值使各臺站得到的同一地震的震源譜振幅殘差最小； 其次設(shè)定某次地震的震源譜是不同臺站震源譜振幅的平均值，各臺站場地響應(yīng)的對數(shù)就是該臺站得到的震源譜振幅對數(shù)與該地震的震源譜振幅對數(shù)之差的平均值； 最后考慮各臺站得到的場地響應(yīng)，重新計算各臺站經(jīng)過校正后的震源譜振幅，通過調(diào)整c值，使對同一地震得到的震源譜振幅的殘差最小(劉杰等，2003)； 經(jīng)過反復(fù)迭代反演，就可以得到該區(qū)域的非彈性衰減系數(shù)c(f)，進(jìn)而擬合得到頻率依賴的區(qū)域介質(zhì)品質(zhì)因子Q(f)。

在計算地震臺站場地響應(yīng)時，本研究采用Brune的ω平方模型(Brune，1970)約束震源位移譜，在已知幾何衰減和非彈性衰減的條件下，假設(shè)場地響應(yīng)只取決于臺站附近地表地層介質(zhì)的特性，并且由任何一次地震事件求得的臺站場地響應(yīng)結(jié)果均相同，利用遺傳算法和多臺多地震數(shù)據(jù)尋找不同的震源譜參數(shù)，使由不同事件得到的臺站場地響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小。

基于上述方法，國內(nèi)許多專家已經(jīng)在不同地區(qū)展開了大量工作，詳細(xì)計算步驟參見文獻(xiàn)(黃玉龍等，2003； 劉杰等，2003； 王勤彩等，2004； 華衛(wèi)等，2009； 趙翠萍等，2011； 唐蘭蘭等，2011)。

2 反演結(jié)果

2.1 衰減模型Q(f)

通常用Q(f)=Q0fγ的形式來擬合Q與頻率f的關(guān)系，系數(shù)γ反映Q對頻率f的依賴程度，當(dāng)γ=0時，Q與頻率f無關(guān)。圖2 是四川地區(qū)平均衰減模型的雙對數(shù)坐標(biāo)圖，f≥2Hz時各構(gòu)造單元的logQ與logf均有較好的線性關(guān)系。1～2Hz頻段上，四川盆地的Q值在雙對數(shù)坐標(biāo)中較大地偏離了線性關(guān)系，可能是因為2Hz以下的譜對地震計標(biāo)定參數(shù)的敏感所造成的不確定性(Hartzelletal.，1996)。因此，對四川盆地采用頻率高于2Hz的結(jié)果進(jìn)行擬合(圖2)。擬合后3個構(gòu)造單元的衰減模型分別是： 四川盆地Q1(f)=450.6f0.513,4，川西高原Q2(f)=136.6×f0.581,3，攀西地區(qū)Q3(f)=101.9f0.666,3。結(jié)果顯示: 四川盆地的介質(zhì)衰減具有高Q0和低衰減系數(shù)γ的特征，攀西地區(qū)表現(xiàn)出低Q0和較高衰減系數(shù)γ，1～10Hz頻段上川西高原介質(zhì)品質(zhì)因子比攀西地區(qū)略高，10Hz以上的高頻段兩者幾乎一致。

圖2 各區(qū)域Q(f)的擬合曲線Fig. 2 Fitted Q(f)curves of the studied regions.

四川盆地是構(gòu)造穩(wěn)定的揚子地塊，克拉通巖石基底，在諸多研究中均表現(xiàn)出低衰減(高Q0值)異常(馬宏生等，2007； 汪素云等，2007)； 川西高原下地殼S波低速異常、 地殼泊松比高，具有下地殼流的深部環(huán)境(王椿鏞等，2008)； 攀西地區(qū)構(gòu)造活躍，上地殼結(jié)構(gòu)極不均勻，P波速度垂向分布呈不連續(xù)梯度過渡、 或常速度層加梯度過渡帶(熊紹柏等，1986)。雖然產(chǎn)生地震波衰減橫向變化顯著的機(jī)制還需進(jìn)一步探討，但觀測結(jié)果均表明裂隙發(fā)育和介質(zhì)破碎的構(gòu)造活動區(qū)，其地震波衰減明顯偏高(馬宏生等，2007)。

2.2 場地響應(yīng)

地震臺站場地響應(yīng)與臺站附近近地表地層介質(zhì)阻抗ρc(ρ為介質(zhì)密度，c為波速)的平方根成反比。不同基巖風(fēng)化程度、 不同沉積層類型或厚度，都可能造成基巖臺站或沉積層臺站場地響應(yīng)的差異?；贛oya方法(Moyaetal.，2000)，在各構(gòu)造單元分別挑選波形記錄質(zhì)量好、 地震和臺站分布均勻的地震事件參與聯(lián)合反演，最終得到36個地震臺站的場地響應(yīng)(圖3)，縱坐標(biāo)是場地放大系數(shù)，橫坐標(biāo)是頻率(單位Hz)，16個地震臺站位于四川盆地，12個地震臺站位于川西高原，8個地震臺站位于攀西地區(qū)。

圖3 反演所得36個臺站的場地響應(yīng)Fig. 3 The site response of 36 stations obtained by genetic algorithm.

圖4 研究區(qū)震中分布圖Fig. 4 Distribution of earthquakes and seismic stations.圓代表2009 年1月1日至2015年6月30日2.5≤ML≤4.9的10,535次地震震中，不同圓的顏色隨震源深度增加由綠變褐； 紅色五角星代表12 個典型震例

表2 典型震例的基本參數(shù)

Table2 Parameters of typical earthquakes

編號中國地震臺網(wǎng)統(tǒng)一地震目錄ML微觀震中震例說明發(fā)震時間φN/(°)λE/(°)深度/km12010-03-01 14：24：54．332．33105．04144．7四川青川龍門山斷裂北段震例22013-03-09 20：23：57．531．35103．50204．7四川汶川龍門山斷裂中段震例32013-05-26 21：01：59．830．26102．97174．6四川蘆山龍門山斷裂南段震例42009-02-16 05：13：57．329．40105．01104．4四川富順?biāo)拇ㄅ璧貣|南腹地震例52012-11-10 22：19：33．629．32105．22254．7四川隆昌四川盆地東南腹地震例62013-04-25 06：12：51．028．45104．9554．7四川長寧四川盆地南緣震例72012-04-15 04：31：21．729．28100．08104．5四川稻城川滇塊體內(nèi)部震例82013-08-19 00：38：06．431．6899．05204．8四川德格川滇塊體西北邊界震例92014-11-21 11：15：25．533．04101．42194．9四川阿壩巴顏喀拉塊體內(nèi)部震例102012-11-14 19：42：56．026．49102．52134．7四川會東川滇塊體東邊界以西震例112012-12-13 02：58：25．527．04102．75104．7四川寧南川滇塊體東邊界震例122014-12-21 13：09：37．027．88101．48114．6四川鹽源麗江-小金河斷裂震例

圖6 四川地區(qū)介質(zhì)衰減、 地震臺站場地響應(yīng)空間特性Fig. 6 Map showing the divisions of site response.三角形代表參加Q值和場地響應(yīng)計算的寬頻帶固定臺站，黑三角代表臺站場地增益較大，白三角代表臺站場地增益在1～2之間平穩(wěn)變化； DEM(Digital Elevation Model)地形數(shù)據(jù)來自全球30弧秒的高程數(shù)據(jù)集GTOPO30

研究表明，巖石臺基對地震波信號在不同頻率點的放大作用并不相同(圖3)。在近震震級卓越頻段1～4Hz上： 四川盆地臺站場地增益為1.04～8.99倍，龍門山斷裂帶北中段的QCH、 PWU、 YZP和WCH地震臺場地放大倍數(shù)在1～2之間平穩(wěn)變化，南段的MDS、 TQU地震臺及盆地腹地沉積層臺站BZH、 JYA、 WMP、 LBO和HWS等均增益明顯。實際震級測定中，盆地單臺震級普遍偏高(圖5)； 川西臺站場地增益為0.83～6.01倍，除REG、 RTA地震臺外，大部分臺站增益明顯，與該地區(qū)單臺震級明顯偏低的現(xiàn)象并不吻合； 攀西臺站場地增益為1.13～6.93倍，MGU、 PGE和SMK地震臺場地增益較大，YYU、 YYC地震臺場地放大倍數(shù)在1～2之間平穩(wěn)變化，LGH地震臺場地響應(yīng)隨頻率增大而快速衰減。測定震級時發(fā)現(xiàn)攀西地區(qū)單臺震級偏差特征隨震中位置的不同而變化。

3 震級偏差

為了討論介質(zhì)衰減、 臺站場地響應(yīng)與震級測定的關(guān)系，選取2.5≤ML≤4.9地震進(jìn)行分析，限定震中距為80～600km，對于2.5≤ML<4.0地震，使用四川省地震監(jiān)測中心的觀測報告，對于4.0≤ML≤4.9地震，使用Loc3D重新測定震級(吳建平等，2009； 房立華等，2013)。圖4 是2009年1月1日至2015年6月30日25°～35°N、 97°～109°E范圍內(nèi)10 535次2.5≤ML≤4.9地震的震中分布圖。設(shè)定第i個地震，第j個子臺的震級偏差為

(1)

Mij是第j個子臺測定的第i個地震的震級，Mi是臺網(wǎng)平均震級。圖5 給出不同構(gòu)造單元上部分代表性震例的橫向變化圖像，用不同顏色表示單臺震級偏離臺網(wǎng)平均震級的程度，綠色表示單臺震級較臺網(wǎng)平均震級高，褐色表示單臺震級較臺網(wǎng)平均震級低。典型震例的基本參數(shù)如表2 所示，震中位置見圖4。

盡管10,535次地震的橫向變化圖像形態(tài)各異，但震級偏差的優(yōu)勢分布基本一致，即四川盆地明顯高，部分震例中單臺高達(dá)+0.8； 川西高原地區(qū)低，個別震例中單臺低至-1.0； 攀西地區(qū)單臺震級偏差隨震中位置不同而變化，即測定龍門山斷裂帶地震震級時，常偏大，而測定川西藏東地區(qū)地震時，普遍偏小。

綜合分析圖5、 6，認(rèn)為四川盆地構(gòu)造穩(wěn)定，介質(zhì)品質(zhì)因子高(低衰減)，地震波在該區(qū)域能有效傳播，盆地表層松軟沉積層對入射波有放大作用，地震臺站場地增益明顯，各因素相互耦合，表現(xiàn)為盆地單臺震級高異常； 在川西高原，區(qū)域單臺震級明顯偏低，而大部分地震臺站場地增益較大，兩者似乎并不吻合，推測與松潘-甘孜塊體地殼深度軟流圈的物質(zhì)流動和川西高原低Q0異常有關(guān)； 攀西地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，即使是較臨近的MLI、 LGH和YYC 3個地震臺站也表現(xiàn)出迥異的場地特征(圖3)，單臺震級偏差似乎與臺站場地關(guān)系不大，考慮到區(qū)域內(nèi)斷陷拉張、 流體侵入及沉積填充等都可能極大損耗地震波能量，這也許是該區(qū)單臺測定川西藏東地震時震級常偏小的原因，而同樣臺站測定的龍門山斷裂帶上中強地震震級常較臺網(wǎng)平均震級更大，可能是受盆地邊緣強烈不對稱高幅值帶的影響(謝禮立等，2001； 李小軍，2001； 王海云，2011)。

4 結(jié)論

以上研究獲得四川盆地、 川西高原及攀西地區(qū)的介質(zhì)衰減模型分別為Q四川盆地(f)=450.6×f0.513,4、Q川西高原(f)=136.6f0.581,3、Q攀西地區(qū)(f)=101.9f0.666,3，四川盆地介質(zhì)衰減模型呈現(xiàn)高Q0和低衰減系數(shù)γ的特點，攀西地區(qū)表現(xiàn)出低Q0和較高衰減系數(shù)γ，1～10Hz頻段上川西高原介質(zhì)品質(zhì)因子較攀西地區(qū)略高，10Hz以上的高頻段兩者幾乎一致。

場地方面，巖石臺基對地震波信號在不同頻率點的放大作用并不相同，在近震震級的卓越頻段上(1～4Hz)盆地臺站場地增益為1.04～8.99倍，川西臺站場地增益為0.83～6.01倍，攀西臺站場地增益為1.13～6.93倍。臺站場地地質(zhì)環(huán)境的好壞與其所在區(qū)域的平均Q0值似乎不存在聯(lián)系，場地響應(yīng)隨頻率變化的曲線形態(tài)各有差異，空間分布上沒有明顯規(guī)律。

10,535次2.5≤ML≤4.9地震的單臺震級偏差優(yōu)勢分布基本一致。在構(gòu)造穩(wěn)定的四川盆地，介質(zhì)品質(zhì)因子高(低衰減)，地震波在該區(qū)域能有效傳播，盆地表層松軟沉積層對入射波有放大作用，造成該區(qū)域單臺震級高異常； 川西大部分地震臺站臺基增益較大，但單臺震級明顯偏低，推測與松潘-甘孜塊體地殼深度軟流圈的物質(zhì)流動及該區(qū)域低Q0異常(高衰減)有關(guān)； 攀西地區(qū)斷陷拉張、 流體侵入及沉積填充等損耗地震波能量，使該地區(qū)臺站測定的川西藏東地震震級常偏小，但同樣臺站測定的龍門山斷裂帶上中強地震震級常比臺網(wǎng)平均震級更大，可能是受盆地邊緣強烈不對稱高幅值帶的影響。

從研究結(jié)果看，四川地區(qū)介質(zhì)衰減對地震射線振幅的影響比地震臺站的臺基增益大，因此校正四川區(qū)域地震臺網(wǎng)單臺震級時，應(yīng)結(jié)合介質(zhì)衰減及臺站場地響應(yīng)的空間特性進(jìn)行考慮。

致謝 中國地震局預(yù)測研究所華衛(wèi)研究員、 趙翠萍研究員、 王勤彩研究員，中國地震臺網(wǎng)中心劉杰研究員，河北省地震局高景春副局長提供了介質(zhì)衰減及場地響應(yīng)的反演程序，并指導(dǎo)相關(guān)計算； 研究得到四川省地震局阮祥、 喬慧珍、 張永久、 陳天長、 戴仕貴，寧夏省地震局金春華，內(nèi)蒙古地震局王鑫，山西省地震局梁向軍，云南省地震局李丹寧，遼寧省地震局李恩來及江蘇省地震局王俊、 康清清等同事的大力支持與幫助； 審稿專家對本文提出了建設(shè)性意見，讓筆者獲益良多： 在此一并表示衷心感謝。

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

WU Wei-wei1)SU Jin-rong1)WEI Ya-ling1)WU Peng1)LI Jun2)SUN Wei1)

1)EarthquakeAdministrationofSichuanProvince，Chengdu610000，China2)EarthquakeAdministrationofZhejiangProvince，Hangzhou310000，China

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 dependentQ(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 conventionalMLestimates shows that the network local magnitude bias is quite significant at low and intermediate magnitudes. The bias at the jthstation for the ithevent is defined as ΔMij=Mij-Mi，where ΔMijis the station magnitude andMithe network-average value. For comparison，we mapped the spatial distribution of biases by digital seismograms recorded from 10535 earthquakes of magnitude 2.5≤ML≤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 asQ1(f)=450.6f0.513,4for Sichuan Basin，Q2(f)=136.6f0.581,3for west Sichuan Plateau andQ3(f)=101.9f0.666,3for 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.

Qvalue，site response，geometrical spreading function，magnitude deviation

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.016

2015-10-16收稿，2016-05-05改回。

中國地震局地質(zhì)研究所基本科研業(yè)務(wù)專項(IGCEA1502)、 四川省地震局科技專項(LY1603)與中國地震局監(jiān)測預(yù)報司測震臺網(wǎng)青年骨干培養(yǎng)專項(20140321)共同資助。
*通訊作者： 蘇金蓉，女，高級工程師，E-mail: sujr0816@163.com。

P315.3+2

A

0253-4967(2016)04-1005-14

吳微微，女，1982年生，2009年于中國地震局地球物理研究所獲地球探測與信息技術(shù)專業(yè)碩士學(xué)位，川滇國家地震預(yù)報實驗場四川分中心高級工程師，主要從事地震監(jiān)測、 數(shù)字地震學(xué)應(yīng)用等方面的研究工作，電話： 13882255716，E-mail: wuweiwei06@mails.gucas.ac.cn。