尹傳兵 丁雨

摘? 要：通過(guò)淮北連續(xù)重力2015年1-6月份所記錄到的地震開(kāi)展分析，得到淮北連續(xù)重力映震能力公式，連續(xù)重力儀器對(duì)觀測(cè)點(diǎn)周邊有感地震的映震能力較為敏感，對(duì)遠(yuǎn)大地震能記錄到較為完整的震相特征，淮北連續(xù)重力對(duì)地震有很強(qiáng)的映震能力。

關(guān)鍵詞：連續(xù)重力;映震能力;有感地震

中圖分類號(hào)：P315.7? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）30-0081-03

Abstract： Based on the analysis of the earthquakes recorded by Huaibei continuous gravity from January to June 2015， the seismic reflection ability formula of Huaibei continuous gravity is obtained. The continuous gravity instrument is more sensitive to the seismic reflection ability of the felt earthquakes around the observation point. For the relatively complete seismic phase characteristics of great earthquakes， Huaibei continuous gravity has a strong ability to reflect earthquakes.

Keywords： continuous gravity; earthquake reflection ability; felt earthquake

引言

地殼在變形過(guò)程中密度發(fā)生改變，該過(guò)程中還可能有質(zhì)量的遷入遷出，引起重力發(fā)生變化。地震在孕育、發(fā)生的過(guò)程中最直接變化即是大地形變。當(dāng)前，地震監(jiān)測(cè)基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化觀測(cè)，可直接監(jiān)測(cè)到震時(shí)地殼發(fā)生的垂直方向的傾斜變化、水平方向的應(yīng)力變化以及地球自身密度改變產(chǎn)生的重力加速度變化，由地震波激發(fā)產(chǎn)生上述變化被稱為同震形變波或震時(shí)形變波，它不同于地震波。能夠記錄到震源破裂信息、傳播過(guò)程中地質(zhì)構(gòu)造等大部分信息。因此，通過(guò)對(duì)同震形變波物理特性、響應(yīng)特征的研究，分析反演得到地震震源參數(shù)，有助于研究短臨地震前地殼形變的異常動(dòng)力特性。由于同震響應(yīng)具有廣區(qū)域性、易識(shí)別性等優(yōu)點(diǎn)，也是地震預(yù)報(bào)中了解地震認(rèn)識(shí)地震最直接的資料依據(jù)，已成為研究的熱點(diǎn)。

地震觀測(cè)映震能力的研究得到研究者的關(guān)注。本文通過(guò)對(duì)陸態(tài)網(wǎng)淮北連續(xù)重力記錄到的地震進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從震級(jí)、震中距、最大振幅等地震參數(shù)開(kāi)展關(guān)聯(lián)分析，從連續(xù)重力記錄到的近震、遠(yuǎn)震的同震形變波開(kāi)展差異分析，從而得到淮北連續(xù)重力儀器的映震能力。

1 基本情況

淮北地震臺(tái)位于安徽省北部，建于相山背斜南翼，肩負(fù)著監(jiān)測(cè)蘇魯豫皖交界處震情形式變化，距離著名的郯廬大斷裂西側(cè)僅120km，觀測(cè)點(diǎn)所在地勢(shì)從西北向東南方向趨勢(shì)下降，雨季時(shí)雨水沿斜坡向東南凹地聚集，形變觀測(cè)受降雨影響明顯，山體巖石主要由是寒武和奧陶系地層形成的，巖層裂隙發(fā)育，角度近似直立。2009年10月，連續(xù)重力基準(zhǔn)站建成并投入觀測(cè)，觀測(cè)儀器采用美國(guó)Micro-g LaCoste公司gPhone型彈簧連續(xù)重力儀，觀測(cè)室位于形變觀測(cè)山洞內(nèi)，數(shù)據(jù)采樣率為1次/S，儀器核心傳感器采用零長(zhǎng)彈簧系統(tǒng)，儀器采用真空的雙層恒溫結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的抗干擾能力，儀器觀測(cè)環(huán)境穩(wěn)定。

2 淮北連續(xù)重力映震能力

遴選連續(xù)重力儀記錄到的地震資料，讀取地震的觸發(fā)時(shí)間、最大幅度等參數(shù)，分析連續(xù)重力儀對(duì)周邊近震和遠(yuǎn)震的記錄能力。

2.1 資料選取原則

本文統(tǒng)計(jì)地震均為淮北連續(xù)重力儀記錄到的地震，采用中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)和安徽省地震臺(tái)網(wǎng)的地震目錄，對(duì)連續(xù)重力記錄地震事件進(jìn)行識(shí)別。震級(jí)參考地震目錄統(tǒng)一采用面波震級(jí)Ms，近震采用以下公式進(jìn)行換算：

Ms=1.59mb-3.97? （1）

觀測(cè)點(diǎn)震中距計(jì)算公式為

cos△=cosφecosφssinφesinφscos（λe-λs）? ? ? ? （3）

式中，△為臺(tái)站震中距，λe為震中經(jīng)度，λs為觀測(cè)點(diǎn)經(jīng)度，φe為震中地心余緯度，φs為觀測(cè)點(diǎn)地心余緯度。地心余緯度為

φ=90°±ψ（北緯為-，南緯為+，下同）? ? ? ? ? ?（4）

式中，ψ是地心緯度，與地理緯度φ′的關(guān)系如下：

tanψ=（1- ）2tanφ'? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（5）

式中，? 為地球的扁率，? =1/298.25≈0.003，若其忽略不計(jì)，則ψ=φ′，即可將ψ近似看成φ′，于是

φe=90°+φe'? ?（6）

φs=90°+φs'? ? ? ? ? （7）

其中，φe'為震中地理緯度，φs'為觀測(cè)點(diǎn)地理緯度，則

cos△=cos（90°±φe'）cos（90°±φs'）+sin（90°±φe'）sin（90°±φe'）cos（λe-λs）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（8）

若觀測(cè)點(diǎn)震中距△用長(zhǎng)度D可表示為

D=R△? ? ? ? ? ? ? ?（9）

式中，R為地球平均半徑，取6371km，△單位為弧度。

2.2 映震能力分析

統(tǒng)計(jì)2015年1月至6月連續(xù)重力儀記錄到的所有地震，按照上述公式計(jì)算得到地震的震級(jí)Ms、震中距D。連續(xù)重力對(duì)地震的記錄能力，主要反映的是震級(jí)與震中距的關(guān)系。圖1為淮北連續(xù)重力映震能力，圖以同震變化的震中距對(duì)數(shù)lgD為橫坐標(biāo)，以地震震級(jí)Ms為縱坐標(biāo)，繪出陸態(tài)網(wǎng)淮北連續(xù)重力震級(jí)與震中距的散點(diǎn)圖。

從圖1顯示，所有觀測(cè)到有同震形變波的地震標(biāo)點(diǎn)大數(shù)分布在圖的左上部，在直線上取兩點(diǎn)，其坐標(biāo)為點(diǎn)01（3.34，4.4）、點(diǎn)02（4.28，6.4），將這2個(gè)地震標(biāo)點(diǎn)的橫、縱標(biāo)數(shù)值代入直線方程：M=（lgD-lgD1）（M2-M1）/（lgD2-lgD1）+M1，式中l(wèi)gD1、M1為第一標(biāo)點(diǎn)的地震參數(shù)，lgD2、M2為第二標(biāo)點(diǎn)的地震參數(shù)。推導(dǎo)出淮北連續(xù)重力映震能力公式： M=2.11lgD-11.466。

統(tǒng)計(jì)資料顯示見(jiàn)表1，所記錄的最小地震為2015年5月17日10：17安徽省滁州市天長(zhǎng)市2.8級(jí)地震，震中距150km。記錄的最遠(yuǎn)地震為2015年6月20日10：10智利6.4級(jí)，震中距19027km。震級(jí)較小且震中距較大的地震為2015年4月28日19：38秘魯5.4級(jí)，震中距16077km。

記錄到的震級(jí)最小和最大震中距范圍的地震如表1所示，2～3.9級(jí)有感地震、中等地震能記錄到的多為近地震;4～5.9級(jí)中強(qiáng)地震多為遠(yuǎn)地震，最遠(yuǎn)地震的震中距為18599km。6.0級(jí)以上地震的最小震中距為1211km，振幅為38605×10-8m·s-2，各級(jí)震級(jí)對(duì)應(yīng)震中距表中有三對(duì)同震級(jí)不同震中距的地震。

3 結(jié)論

本文通過(guò)震級(jí)與震中距的關(guān)系，得到淮北連續(xù)重力映震能力公式：M=2.11lgD-11.466?；幢边B續(xù)重力儀能記錄到周邊有感地震，地震波主要為多點(diǎn)突跳，不能完全展示地震特征。遠(yuǎn)震記錄能力較為突出，較大地震能記錄到較為完整地震震相特征。同震記錄變化幅度與震級(jí)成正比，與震中距成反比，因地震波傳播路徑不同、震源深度等差異，存在個(gè)例的地震記錄特征。

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