引言

震级是对地震大小的量度，是地震的基本参数之一，在地震监测、预报、信息发布、科学普及、新闻报道和防震减灾中发挥着重要作用（陈运泰，刘瑞丰，2004；国家质量技术监督局，2004）。

合同实施期间，该城市有许多路段在大规模修建，交通堵塞情况非常严重，施工条件受交通的干扰甚大，造成施工现场供料不足，进度缓慢甚至工程几度停工，这种情况在3个月之后才有所好转。承包商依据合同条款，充分利用各种手段据理力争，最终实现索赔，索赔工期50 d，索赔费用76万元。

基于国家标准 《GB 17740—1999地震震级的规定》 （国家质量技术监督局，1999），中国地震局（2001）颁布了 《地震及前兆数字观测技术规范（地震观测） 》 。规定我国地震台站（网）在日常地震监测中要测定地方性震级ML，中长周期面波震级MS，长周期面波震级MS7，短周期体波震级mb和中长周期体波震级mB等5种震级，由于其测定均基于仿真后的模拟地震记录，故被称为传统震级标度。

壮族师公舞与祭祀有关，古代的壮民对天灾人祸很无奈，总是受到自然灾害的威胁，而他们对大自然又没有科学的理解，无法征服，只能祈求于神，每逢民间的重大节日一定会请来师公主持仪式。师公舞必戴面具，手里也离不开法器。戴着面具才有神秘感，手持法器这样才能斩妖除魔，消除病痛和灾害。舞蹈的寓意也使得先民们江山太平、丁口平安、五谷丰登。

近年来，数字地震观测系统得到广泛应用，震级测定方法研究取得重要进展，矩震级测定被纳入国际地震中心、美国地质调查局国家地震信息中心等国际地震监测机构的日常工作，国际地震学与地球内部物理协会（International Association of Seismology and Physics of the Earth’s Interior，简写为IASPEI）也制定了新的震级标准，这样我国与国际主流地震监测机构的震级测定方面的差异逐渐显现（Bormann，Saul，2008；IASPEI，2013；刘瑞丰等，2015；王丽艳等，2016）。为此，中国地震局于2011年成立项目组，开展 《GB 17740—1999 地震震级的规定》 国家标准修定工作，新标准 《GB 17740—2017 地震震级的规定》 已于2017年5月12日（中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会，2017）正式发布，2017年12月1日起正式实施。新标准对地方性震级ML，中长周期面波震级MS，宽频带面波震级MS（BB），短周期体波震级mb，宽频带体波震级mB（BB）和矩震级MW等6种震级标度的测定方法及使用作出了规定，本文将其称为新国家标准震级标度。

与传统震级标度相比，新国家标准震级标度保留了ML，MS和mb，取消了MS7和mB，增加了IASPEI推荐的MS（BB），mB（BB）和MW，既在一定程度上保持了震级测定的连续性，又充分借鉴了国际震级测定方面的研究成果，最大程度上实现了与国际地震监测机构震级标度的接轨，两套震级标度的差异列于表1。

对于同一次地震，使用不同的震级标度测定，通常会得到多个不同的震级，而不同震级标度测定值之间的关系一直备受地震学界的关注（刘瑞丰等，2005，2006，2007，2011；Bormann et al，2007；任克新等，2008；杨晶琼等，2016）。新国家标准震级标度在测定方法、测定结果方面与传统震级标度有何区别，两者间具有怎样的关系，新国家标准实施后如何与传统震级标度测定结果进行转换和衔接，均是地震科技工作者亟待研究的重要课题。

表1 新国家标准震级标度与传统震级标度的比较 Table 1 Comparison of the new standard magnitude scales and the traditional ones

震级类型 传统震级标度 新国家标准震级标度 区别地方性震级 ML ML 量规函数、仿真模式不同面波震级 MS，MS7 MS，MS（BB） 取消MS7，增加MS（BB）体波震级 mb，mB mb，mB（BB） 取消mB，增加mB（BB），且mb测定方法不同矩震级 MW 增加MW

分别为印多尔：49%、密鲁特：36%、德里：30%、那格浦尔：22%、孟买：18%、海德拉巴：11%、金奈：6%、加尔各答：4%。（数据来源：印度全国家庭健康调查）

与MS（BB）和MS7关系类似，mB（BB）和mB的量规函数相同，两者存在差异的重要原因是原始宽频带记录与仿真记录测量的物理量不同及最大振幅到时差异。但与MS（BB）和MS7不同的是，mB（BB）和mB的适用地震波周期差距明显，mB（BB）可测量0.2—30 s的体波，但mB只可测量4—20 s的体波，这使得同一事件在部分台站上只能测定mB（BB）而无法测定mB，进而造成mB（BB）和 mB 产生差异。

1 地方性震级ML

1.1 计算公式和测量方法的差别

对于绝大部分地震事件，mB（BB）与mB相近，差值通常小于0.3。

3.2 防治方法：①农业防治：害虫发生初期，定期清除虫叶，杀灭幼虫。②生物防治：可利用潜蝇茧蜂、绿姬小蜂、双雕小蜂等天敌来减轻虫害。③药剂防治：在幼虫化蛹高峰期后8～10天喷洒下列药剂防治：48%乐斯本乳油1000倍液，1.8%爱福丁乳油1000倍液，10%烟碱乳油1000倍液。

1.2 实际测量结果

由于测量质点运动最大速度所对应的地动位移时，需要量取几组地震波的振幅和周期，取其中振幅与周期比值的最大值，操作不便且费时，实际测量mb时，通常是直接量取质点地动位移的最大值。因而，mb-new与mb-old的真正区别只在于量取最大振幅的时间范围上。

新国家标准震级标度与传统震级标度涉及的震级种类较多，但震级测量分向一致、震相相同、适用震中距范围和地震波周期相近的震级标度之间的比较，对于确定同类型震级之间的衔接关系更具意义。鉴于此，本文拟以四川省地震台网2013年4月以来宽频带地震台站记录到的147个代表性事件为例，使用差值统计和线性回归方法，对新国家标准震级标度中的ML，MS（BB），mb和 mB（BB）与传统震级标度中的 ML，MS7，mb和 mB进行对比，以分析其差别。

通过正交回归方法，ML-new与ML-old之间的线性拟合关系如图2和表2所示，得出表达式为

由式（1）可以看出，ML-new与ML-old相近，差值通常不会超过0.2。

图1 ML-new与ML-old差值直方图 Fig. 1 Histogram for magnitude difference between the new and the traditional ML magnitude

图2 ML-new与ML-old之间的关系 Fig. 2 The relationship between the new and the traditional ML magnitude

表2 ML-new与ML-old相关性及拟合关系 Table 2 Correlation and fitting relations between the new and the traditional ML

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1.3 差异原因分析

ML-new与ML-old测定的主要差别是仿真方式和量规函数的不同。经分析可知，虽然ML-new使用了分区域量规函数，但四川地区对应的R13与原全国统一量规函数R在绝大多数震中距范围相等，即使有差异的地方，差值通常不超过0.1，且差值符号有正有负（图3）。由于地震事件的震级是所有单台震级的平均值，震中距不同的台站参与地震事件震级的计算，量规函数对震级的影响会被弱化或忽略，因此，ML-new与ML-old之间的差异应主要是仿真模式不同所致。

2013年4月20日11时34分四川芦山发生M5.3地震，平武宽频带地震台完整地记录到了该地震波形，震中距为0.53°。将其分别仿真成WA和DD-1两种短周期记录，测量水平分量上同一时间的最大振幅，WA记录的振幅SME为49.04 μm, SMN 为 88.64 μm；DD-1记录的振幅SME为52.04 μm，SMN 为 104.62 μm；计算得出ML-old为5.0，ML-new为5.1。由于该台震中距对应的原全国统一量规函数R与新分区量规函数R13相等，量规函数对两次单台地震震级的测定无影响，如图4所示，不同的仿真模式造成了ML-new与ML-old的差异。

图3 不同震中距Δ的量规函数差异 Fig. 3 Calibration function difference between the new and the traditional ML with epicentral distance Δ

2 宽频带面波震级MS（ B B） 与长周期面波震级MS7

2.1 计算公式和测量方法

MS（BB）与MS7均为垂向地震记录上测量的面波最大振幅，刘瑞丰等（2015）研究表明，MS7的量规函数σ763与MS（BB）的量规函数1.66lgΔ+3.3相等，故两者的主要区别在于仿真模式、适用的震中距范围及地震波周期等几个方面，具体列于表3。

棍噶扎勒参带病率领蒙古残兵冲出交战区，“粮绝食乏，抵御不往，致将营盘失陷”。[注]《钦定平定陕甘新疆回匪方略》卷134，同治五年五月甲戌条。

干预组患者术后切口感染率、切口延迟愈合率，均显著低于对照组；切口愈合时间，显著短于对照组（P＜0.05）。 见表 2。

表3 MS（BB）与 MS7 的差异 Table 3 Differences between the magnitude MS （BB）and the MS7

注：表中V表示垂向分量面波地动位移，Δ表示震中距，T表示相应周期，σ763表示MS7的量规函数。

震级 计算公式振幅测量仿真类型适用范围量规函数记录类型 取值 震中距/° 地震波周期/s MS（BB）MS（BB）＝lg（Vmax/2π）＋1.66lgΔ＋3.3 速度记录 质点运动速度的最大值 不仿真 2—160 3—60 1.66lgΔ＋3.3 MS7 MS7＝lg（A/T）max＋σ763 位移记录 质点运动最大速度所对应的地动位移 763型 3—177 ＞6 陈培善等（1988）的量规函数表

图4 平武宽频带地震台记录到的2013年芦山M5.3地震的东西向（a）和南北向（b）的波形记录 Fig. 4 East-west （a） and north-south （b） records of 2013 Lushan M5.3 earthquake recorded by Pingwu broadband seismic station

2.2 实际测量结果

能同时测量出MS（BB） 和MS7 的地震事件共83个，震级范围为3.9＜MS7＜7.5。测定结果表明：MS（BB） 和MS7之间的差值较小，震级差绝对值最大为0.26，最小为0，平均仅0.08。差值小于0.2的事件76个，占总数的91.57%，其中小于0.1的事件为60个，而大于0.2的事件仅有 7 个，只占 8.43%。图 5 表明，MS（BB） 小于 MS7的事件略多于 MS（BB） 大于 MS7 的事件。83 个事件中，MS（BB） 小于 MS7的事件为 51个，占 61.45%，MS（BB） 大于 MS7的事件为 32 个，占38.55%。

由正交回归方法，得到MS（BB）与MS7之间的线性拟合关系为

式（2）中，斜率接近于1，截距接近于0，反映MS（BB）与MS7基本一致，不存在整体系统差（图6，表 4）。

图5 MS（BB）与 MS7 差值直方图 Fig. 5 Histogram of magnitude difference between the MS（BB） and the MS7

图6 MS（BB） 与 MS7 之间的关系 Fig. 6 The relationship between magnitude MS（BB） and MS7

表4 MS（BB）与 MS7 相关性及拟合关系 Table 4 Correlation and fitting relations between the MS（BB） and the MS7

事件数量 MS7 相关系数 回归方法 关系式 均方根83 （3.9，7.5） 0.991 SR1 MS（BB）←0.983MS7＋0.066 0.098 SR2 MS7←1.000MS（BB）＋0.029 0.099 OR MS（BB）＝0.997MS7−0.008 0.070

图7 蒙顶山台记录到的南香格里拉M4.5地震的垂直向原始记录（上）和763仿真记录（下） Fig. 7 Original waveform （upper） and 763 analog waveform （bottom） of Shangri-La M4.5 earthquake by Mengdingshan broadband seismic station

2.3 差异原因分析

从MS（BB）和MS7定义的公式来看，由于二者的量规函数相同，测量结果出现差别，主要是原始宽频带记录与仿真记录测量的物理量不同及面波最大振幅到时差异造成的。例如2013年9月3日22时32分云南香格里拉发生M4.5地震，蒙顶山地震台完整地记录了该地震的宽频带波形，震中距为3.66°。其原始宽频带记录和763长周期仿真记录垂直分量最大振幅分别为21.19 μm/s和16.25 μm，仿真记录的最大振幅对应的周期是8.18 s。从图7可以看出，两个记录的最大振幅到时明显不同，计算得MS7为4.5，而MS（BB）为4.8，相差0.3。

3 短周期体波震级mb

3.1 计算公式和测量方法

新mb （mb-new）与传统mb （mb-old）相比，在测量分向、震相、适用震中距范围、震源深度、地震波周期和量规函数等方面均相同，主要区别列于表5。

表5 mb-new与mb-old的差异 Table 5 Differences between the new and the traditional mb

注：表中h表示震源深度。

震级 计算公式 震相 振幅测量取值mb-new mb-new＝lg（Amax/T）＋Q（Δ，h） P 波（包括 P，pP，sP，甚至可以是 PcP及其尾波，一般取在PP波之前） 质点地动位移的最大值mb-old mb-old＝lg（A/T）max＋Q（Δ，h） P波，一般取P波到时之后5 s内 质点运动最大速度所对应的地动位移

本文所选取的数据中，能测量出ML的事件共110个，震级范围为3.0＜ML-old＜6.9。ML-new与ML-old的差别较小（图1）：震级差绝对值最大为0.27，最小为0，平均仅为0.11；震级差绝对值小于0.2的事件101个，占总数的91.82%，其中小于0.1的事件为45个，大于0.2的事件仅有9个，占8.18%；从图1可以看出：ML-new大于ML-old的事件为97个，占88.18%；而ML-new小于ML-old的事件仅有13个，占11.82%。

图8 mb-new与mb-old差值直方图 Fig. 8 Histogram for magnitude difference between the new and the traditional mb magnitude

3.2 实际测量结果

基于正交回归方法，得到mb-new与mb-old之间的线性拟合关系（图10，表6）为

能测量出mb的地震事件共65个，震级范围为4.2＜mb-old＜6.2。大部分事件的mb-new与mb-old的差值较小，但个别事件差值较大。震级差最大为0.74，最小为0，平均0.14。震级差异小于0.2的事件47个，占总数的72.31%；大于0.2的事件有18个，占27.69%；其中大于0.4的事件有3个，占4.62%。由图8可以看到，同一事件的新mb均大于或等于传统mb，其中：新mb大于传统mb的事件为59个，占总数的90.77%；两者相等的事件为6个，占9.23%。这充分说明，对于绝大多数事件，P波记录前5 s的时窗小于震源破裂的持续时间，仿真记录最大振幅尚未出现，在此时窗内测量mb震级，会出现震级偏小现象。但是，如图9所示，震级差与震级之间并无相关性，即不存在震级越大，两次测量的mb震级差越大的现象，说明P波记录头5 s内的最大振幅与整个P波记录的最大振幅之间并无直接关系。

式中，斜率大于1，截距大于0，也进一步说明mb-new大于mb-old是普遍现象。

图9 mb震级差与mb-old之间的关系 Fig. 9 The relationship between the magnitude mb difference and the traditional mb

图10 新mb与传统mb之间的关系 Fig. 10 The relationship between the new mb and the traditional mb

表6 mb–new 与 mb–old相关性及拟合关系 Table 6 Correlation and fitting relations between the new mb and the traditional mb

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4 宽频带体波震级mB（BB）与中长周期体波震级mB

4.1 计算公式和测量方法

mB（BB）与mB均在垂直向地震记录上测量体波最大振幅，量规函数、适用震中距、震源深度范围也相同，但mB（BB）是直接使用宽频带速度型记录，mB是使用仿真成SK或DK-1的位移记录，且两者测量的地震波周期具有明显的差别，详见表7。

表7 mB（BB）与 mB 对比 Table 7 Difference between the mB （BB） and the mB

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4.2 实际测量结果

能同时测量出mB（BB）和mB 的地震事件共42个，震级范围为4.7＜mB＜6.9。大部分事件的mB（BB）与mB 差值较小，仅个别事件差值稍大。震级差绝对值最大为0.32，最小为0，平均仅0.08。小于0.2的事件34个，占总数的80.95%，其中小于0.1的事件为23个；大于0.2的事件有 8 个，占 19.05%。如图 11 所示，mB（BB） 大于 mB 的事件数量多于 mB（BB） 小于 mB 的事件数量。42 个事件中，mB（BB） 大于 mB 的事件为 29 个，占 69.05%，mB（BB） 小于 mB 的事件为11个，占26.19%，两者相等的事件2个。

基于正交回归方法，获得 mB（BB） 与 mB 之间的线性拟合关系（图 12，表 8）为

在我的阅读史上有一个非常重要的时段，大概有15年时间。这个15年里我主要阅读的书籍，并不是文学，而是哲学。我从列宁的《哲学笔记》恩格斯的《反杜林论》《自然辩证法》一路读到了后来的科学哲学、语言哲学。我对哲学书籍的阅读，并不是说它给了我多少关于这个世界存在的观念，它最大的意义在于培养了我的思维方式。把我得到的理性非常完满地转化到我的文学作品里，是我做得比较漂亮的一件事。

新ML （ML-new）与传统ML （ML-old）相比，计算公式和测量方法的差别主要体现在仿真模式和量规函数两个方面：传统震级测定既可以仿真成DD-1型，又可以仿真成伍德-安德森型（Wood-Anderson，简写为WA）短周期记录，实际操作中大部分是仿真成WA型，新标准则规定只能仿真成DD-1型；原规范的量规函数使用了李善邦（1981）根据Richter （1935）的原始形式量规函数，结合我国地震仪器特性和华北地区地震波衰减规律修改后的量规函数R，新标准则是根据地震波在不同区域地震波的传播规律建立分区量规函数，四川地区适用R13。

图11 mB（BB）与 mB 差值直方图 Fig. 11 Histogram for magnitude difference between the mB（BB） and the mB

图12 mB（BB）与 mB 之间的关系 Fig. 12 The relationship between mB（BB） and the mB

表8 mB（BB）与 mB相关性及拟合关系 Table 8 Correlation and fitting relations between mB（BB） and mB

事件数量 mB 相关系数 回归方法 关系式 均方根42 （4.7，7.0） 0.966 SR1 mB（BB）←0.913mB＋0.576 0.114 SR2 mB←1.023mB（BB）–0.213 0.118 OR mB（BB）＝0.970mB＋0.252 0.084

4.3 差异原因分析

强化政治引领 全面深化改革 努力推动新时代司法事业大发展——在全国司法厅（局）长座谈会上的讲话傅政华（2018年第9期）

2013年8月12日07时58分西藏左贡发生M5.1地震，在四川省地震台网的26个地震台宽频带记录上可以测定mB（BB），但其中有18个台站的SK长周期仿真记录没有周期大于4 s的地震波形，无法测定mB。最终分别使用26个台和8个台测定此事件的mB（BB）和mB分别为5.34和5.02，相差0.32。图13为略阳台记录的该地震宽频带波形和对应的SK仿真波形，测得宽频带记录中体波最大振幅和对应周期分别为2.73 μm/s和0.72 s，可用于计算mB（BB），但SK型仿真记录中体波最大振幅及对应周期分别为0.48 μm和0.79 s，不满足测量mB的条件，无法测定mB。

图13 略阳台记录到的西藏左贡M5.1地震的垂直向原始记录（上）和SK仿真记录（下） Fig. 13 Original record （upper） and SK analog record （bottom） of Zuogong M5.1 earthquake recorded by Lueyang broadband seismic station

5 讨论与结论

虽然ML-new与ML-old的仿真模式和量规函数均发生了变化，且对单台震级的计算产生了较大的影响，但量规函数变化对事件震级的影响甚微，仿真方式的变化是造成事件震级值差异的主要原因。

与刘瑞丰等（2015）得出“mb6.0以下地震，新mb与传统mb符合较好，差异较小”的结论不同，本文统计的mb震级差与mb-old之间并无相关性，对于mb6.0以下的地震，一些事件的新mb与传统mb差值仍较大，P波记录前5 s的最大振幅并不对应整个P波记录的最大振幅。

刘瑞丰等（2015）认为，P波最大振幅量取时间的差异是mB（BB）与mB之间差别的主要原因，但本文认为，由于mB（BB） 和mB的适用地震波周期差别明显，容易导致同一事件在部分台站上只能测定mB（BB）而无法测定mB，台站数量差异对mB（BB）与mB差异的影响更大。

新国家标准震级标度充分考虑了我国震级测定的历史连续性，很好地继承和衔接了传统震级标度，同时，它更符合区域地质实际、更适应当前地震监测资料、更便于测量，在可操作性和资料适用性方面有了提高。

(3) 若μ,ν为伪对偶测度框架, 则SμSν为Rd上正定算子, 则由广义Cauchy-Swcharz不等式: ∀Rd(不妨x≠0),

新国家标准规定，应根据一定规则，从测定 ML，mb，mB（BB），MS（BB）和 MW 中选择一种震级作为发布震级，而目前我国的发布震级是MS震级，两类发布震级之间的关系将是本课题进一步深入研究的方向。

参 考 文 献

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