震級(jí)與破裂長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)關(guān)系研究*

孫銀濤　徐國(guó)棟，*　龍海云　許立紅

1) 中國(guó)河北三河065201防災(zāi)科技學(xué)院2) 中國(guó)北京100045中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心

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震級(jí)與破裂長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)關(guān)系研究*

孫銀濤1)徐國(guó)棟1)，*龍海云2)許立紅1)

1) 中國(guó)河北三河065201防災(zāi)科技學(xué)院2) 中國(guó)北京100045中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心

矩震級(jí)面波震級(jí)破裂長(zhǎng)度斷層類型

本文在收集整理分析中國(guó)大陸1902—2014年132次板內(nèi)淺源地震事件的相關(guān)數(shù)據(jù)(包括震級(jí)、發(fā)震時(shí)間、地點(diǎn)、斷層類型、地震矩、地表破裂長(zhǎng)度、余震分布長(zhǎng)度、波譜反演得到的震源處破裂長(zhǎng)度等)的基礎(chǔ)上，給出了震級(jí)與震源破裂長(zhǎng)度和余震分布長(zhǎng)度的經(jīng)驗(yàn)公式，并對(duì)震級(jí)與破裂長(zhǎng)度之間的相關(guān)性進(jìn)行了分析． 表1給出了本文所用部分地震序列的相關(guān)參數(shù)．

表1　本文所用部分地震序列及其相關(guān)參數(shù)

注：M0為地震矩，L1表示地表破裂長(zhǎng)度，L2表示余震長(zhǎng)度，L3表示基于波譜方法得到的震源處破裂長(zhǎng)度．

本文所用面波震級(jí)有兩種： 一種是采用中國(guó)記錄的面波震級(jí)(下文簡(jiǎn)稱為中國(guó)面波震級(jí))MS-China，另一種是采用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和全球地震矩張量(global centroid moment tensor，簡(jiǎn)寫為GCMT)目錄所記錄的面波震級(jí)(下文簡(jiǎn)稱為美國(guó)面波震級(jí))MS-US，數(shù)據(jù)均從USGS和GCMT網(wǎng)站上下載所得，其中1976年以前的MS-US引自USGS，1976年以后的MS-US引自GCMT． 所用矩震級(jí)也分為兩部分： 1976年以后的地震事件矩震級(jí)MW引自GCMT，1976年之前的矩震級(jí)MW引自USGS，GCMT和相關(guān)文獻(xiàn)． 所有矩震級(jí)均保留一位小數(shù)，參與回歸分析．

圖1a給出了美國(guó)面波震級(jí)MS-US與矩震級(jí)MW的回歸關(guān)系，可以看出：MS-US為5.5—7.7時(shí)，其值與MW基本相等；MS-US為4.5—5.5時(shí)，其值較MW整體偏??；MS-US>7.7時(shí)，其值較MW整體偏大． 圖1b給出了中國(guó)面波震級(jí)MS-China與矩震級(jí)MW的回歸關(guān)系，可以看出，MS-China為4.5—8.6時(shí)，MS-China>MW，但隨著震級(jí)的增大，這種差距在減?。?圖1c給出了MS-China與MS-US的對(duì)比，可以看出，二者的相對(duì)平均偏差為5.5%，最大絕對(duì)偏差為0.19，而且相對(duì)偏差大于10%的MS-China主要集中在4.5—6.0之間．

圖1　美國(guó)面波震級(jí)(MS-US)、中國(guó)面波震級(jí)(MS-China)及矩震級(jí)(MW)的關(guān)系(a) MS-US與MW的關(guān)系； (b) MS-China與MW的關(guān)系； (c) MS-China與MS-US的關(guān)系Fig.1　Relationship among surface wave magnitude of US (MS-US)，surface wave magnitude of China (MS-China) and moment magnitude MW(a) MS-US versus MW; (b) MS-China versus MW; (c) MS-China versus MS-US

震源破裂長(zhǎng)度的估算方法中，有兩種應(yīng)用得較多． 其一，采用余震空間分布的方法來確定； 其二，采用地震波資料反演震源參數(shù)，通過P波或S波的時(shí)頻特性來求解震源的破裂參數(shù)(沈建文等，1990)． 鑒于MS<6.0地震所造成的破裂不明顯或位移不顯著，本文選取MS6.0—8.6地震事件用于擬合震級(jí)與斷層破裂長(zhǎng)度的關(guān)系．

從表2可以看出： 地表破裂長(zhǎng)度與面波震級(jí)的相關(guān)性優(yōu)于其與矩震級(jí)的相關(guān)性； 余震破裂長(zhǎng)度和基于波譜反演所得地下破裂長(zhǎng)度與矩震級(jí)的相關(guān)性優(yōu)于其與面波震級(jí)相關(guān)性． 圖2a比較了本文所得經(jīng)驗(yàn)公式與鄧起東等(1992)給出的經(jīng)驗(yàn)公式(以下簡(jiǎn)稱鄧式)，可以看出，當(dāng)MS為6.4—8.6時(shí)鄧式所對(duì)應(yīng)的地表破裂長(zhǎng)度L1始終小于本文結(jié)果，并且隨著震級(jí)的增大，由鄧式計(jì)算出的破裂長(zhǎng)度增大的速率大于本文公式，這可能是由于本文僅使用了1902年以后的地震數(shù)據(jù)并增加了最新的地震數(shù)據(jù)所致; 圖2b中，當(dāng)MS>5.3時(shí)，本文結(jié)果大于龍鋒等(2006)的經(jīng)驗(yàn)公式所確定的地下破裂長(zhǎng)度； 圖2c為本文結(jié)果與Wells和Coppersmith(1994)經(jīng)驗(yàn)公式所得結(jié)果的比較，可以看出，本文經(jīng)驗(yàn)公式所對(duì)應(yīng)的由余震確定的地下破裂長(zhǎng)度總體比Wells和Coppersmith(1994)所得結(jié)果大，但是隨著震級(jí)的增大，這種差距在逐漸減?。?/p>

表2　震級(jí)與破裂長(zhǎng)度的回歸關(guān)系式

注： 第一列經(jīng)驗(yàn)公式中，L1表示地表破裂長(zhǎng)度，L2表示余震破裂長(zhǎng)度，L3表示基于波譜反演所得的地下破裂長(zhǎng)度.

圖2　破裂長(zhǎng)度與震級(jí)的回歸關(guān)系(a) 地表破裂長(zhǎng)度L1與MS的關(guān)系； (b) 地表破裂長(zhǎng)度L2與MS的關(guān)系；(c) 地表破裂長(zhǎng)度L2與MW的關(guān)系Fig.2　Regression relationship among rupture length and magnitude(a) Surface rupture length L1versus MS; (b) Underground rupture length L2 versus MS; (c) L2 versus MW

通過比較不同斷層類型的回歸方程來評(píng)估斷層類型對(duì)破裂長(zhǎng)度的影響，其結(jié)果表明，震級(jí)與破裂長(zhǎng)度的回歸方程在95%的置信水平上與斷層類型無關(guān)，這與Wells和Coppersmith(1994)的結(jié)果相一致．

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Relationship between magnitude and rupture length

Sun Yintao1)Xu Guodong1)，*Long Haiyun2)Xu Lihong1)

1)InstituteofDisasterPrevention，HebeiSanhe065201，China2)ChinaEarthquakeNetworksCenter，Beijing100045，China

moment magnitude； surface wave magnitude； rupture length； fault type

國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2013BAK05B02)和中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)(ZY20150315)聯(lián)合資助.

2016-01-24收到初稿，2016-03-31決定采用修改稿.

e-mail: gdxu1850@qq.com

10.11939/jass.2016.05.014

P315.5

A

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研究簡(jiǎn)報(bào)