0 引言

震级是表示地震本身大小的量，是地震的基本参数之一。不同的震级标度反映了地震波在不同周期范围内辐射地震波能量的大小,对于同一地震，使用不同的震级标度(即使用的仪器和计算公式不同)，其结果也不可能完全一致。任何一种震级标度都只涉及地震波的某一个地震周期[1-3]。

在19世纪以前，世界各国对地震的研究主要以宏观观测和定性研究为主。1935年里克特[4]提出了地方性震级标度ML，这为地震震级的测量提供了基础；古登堡[5-6]在1945年将测定近震震级ML的方法推广到远震，提出面波震级标度；李善邦先生[7-8]建立了地方性震级公式；1981年郭履灿等[9]提出了以北京地震台为基准的面波震级计算公式，用于我国面波震级测算；1999年许绍燮等[10]完成了国家标准《地震震级的规定》(GB17740-1999)，用面波震级MS作为对外发布的震级M；2015年，刘瑞丰等[11]完成了新震级国家标准《地震震级的规定》GB17740-2016的修订(以下简称“新震级标准”)。2017年5月12日国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会发布了新震级国家标准《地震震级的规定》，定于2017年12月1日起开始正式实施。

1.1.2 材料和仪器 CCR9、TLR4引物来源于北京鼎国生物技术有限公司。9700PCR仪来源于美国ABI公司。兔抗人CCR9、TLR4及羊抗兔二抗来源于美国SantCruz公司。

日本西铁城近年来针对瑞士制表业动作频频，包括收购宝路华、康斯登及其旗下众多品牌。瑞士制表业为代表的天梭携手ETA也发力进军日本低端机心供应市场，就在2017年底，ETA发布了一款Swissmatic机心，被搭载在斯沃琪集团旗下的天梭和斯沃琪表款当中，尽管价格更加实惠，但Swissmatic机心并未偷工减料。它具备自动上链与日期功能，精准度可达到每天正负7秒，动力储存可长达3天，这些性能都比直接竞争对手——日本Miyota(西城铁Citizen的子公司)和天马渡（精工）的机心要好得多。这对于国内市场也非常具有诱惑力，要知道能在产品介绍中说明“搭载瑞士机心”要比“搭载进口机心”更加迎合市场。

新震级标准规定了面波震级MS和宽频带面波震级ΜS(BB)的测定方法，对于能够测定矩震级MW的地震，应选择矩震级为发布震级。本文测定了2009—2016年四川省区域台网记录的四川及邻区M≥4.0、全国其他区域M≥5.0共计217个地震的宽频带面波震级MS(BB)、面波震级MS和矩震级MW，并对结果进行对比分析。

1 数据与方法

1.1 台站和资料的选取

式中：Vmax为垂直向面波速度的最大值，单位为：μm/s；T为相应周期，3 s≤T≤60 s；Δ为震中距，2°≤Δ≤160°；h≤60 km。

  

图1 所选地震的震中分布图

1.2 震级的测定方法

MS=1.070MW-0.157

1.2.1 面波震级MS测定方法

CT组患者接受超声检查，采用西门子64排双源CT仪器，患者保持平卧位，探头频率3.5～10.0MHz，膝关节患处涂抹耦合剂，常规方法检测，观察比对膝关节双侧上方。

沥青路面施工缝处理的好坏对平整度有一定的影响，通常连续摊铺路段的平整度较好。因此，接缝水平是制约平整度的重要因素之一。接缝处沥青混凝土的温度通常已不能满足压实温度要求，应采用加热器提高沥青混凝土的温度，达到要求的压实温度时，再压实到无缝迹为止。否则，必须垂直切割沥青混凝土并重新铺筑，然后立即碾压到无缝迹为止。

测定浅源地震的面波震级MS，应将原始宽频带记录仿真成基式(SK)中长周期地震仪记录，使用水平向面波质点运动位移的最大值及其周期。新震级标准中面波震级MS的测定方法，保持了我国几十年来面波震级测定的连续性，计算公式与之前一致，只是测定时使用震中距范围为2°～130°的台站资料，其计算公式如下：

 

(1)

式中:A为两水平分向(LN，LE)的矢量合成位移，单位：μm；T为相应的周期，3 s<T<25 s；Δ为震中距，取2°≤Δ≤130°；取最大值，h≤60 km。

每条通道尽头挂着一盏蓝灯，但中间一片漆黑。我得非常小心地走，才不会在凹凸不平的路面上绊倒。克里斯蒂娜一声不响地走在我旁边。没人告诉我们要闭嘴，但没有一人说话。

测量两水平分量最大合成地动位移时，要取同一时刻，或相差在1/8周期之内，若两分量周期不一致时，则取加权和为

1.2.2 宽频带面波震级MS(BB)的测定方法

用一般线性回归方法(SR1、SR2)和正交回归方法(OR)对测定的196个MW和MS进行回归分析(表3，图5)，得到MW和MS正交回归关系式为:

 

(2)

四川区域测震台网共60个固定台站均采用宽频带地震计。本文收集整理了2009—2016年四川及邻区M≥4.0、全国其他区域M≥5.0的217个地震(图1)，其中，4.0～4.9级84个，5.0～5.9级93个，6.0～6.9级36个，7.0级以上4个。使用MSDP6.0软件测定了217个地震的面波震级MS和宽频带面波震级MS(BB)，并利用CAP方法测定了其中四川及邻区93个震级为4.0≤M≤6.0的地震矩震级MW，103个地震矩震级MW结果来自于哈佛大学测定的矩心矩张量解(GCMT)。

1.3 矩震级MW测定方法

由于传统震级的测量受限于“饱和现象”，1977年金森博雄提出了矩震级标度MW[12-13],其计算公式如下：

 

(3)

式中：MW称作矩震级；M0为地震矩，单位是N·m(牛顿·米)。矩震级不会饱和，因为它是由地震矩M0通过式(3)计算出来的，而地震矩不会饱和。其中地震矩M0通过式(4)得到：

 

(4)

式中：μ是介质的剪切模量；是破裂的平均位错量；A是破裂面的面积。

矩震级是一个表征地震绝对大小的量，与地震震源的物理过程直接关联，不会饱和，是当今国际地震学界推荐优先使用的震级标度。测定矩震级通常要对地震体波或面波的波形作模拟或反演。

矩震级是衡量地震大小最好的震级标度。矩震级是绝对力学标度，是一个均匀的震级标度，特别适用于大范围的统计，且能够和我们熟悉的震级标准相衔接。

2 震级的对比分析

产出导向法有三个核心环节(文秋芳，2015):一是“驱动”环节(motivating)，教师设计合适的交际场景和具有潜在交际价值”的任务，激发学生完成任务的热情，增强学习的动力;二是“促成”环节(enabling)，教师提供必要的输入材料，引导学生通过对听和读材料的选择和加工，获取完成任务所需的语言、内容、语篇结构等信息，促成产出任务的完成;三是“评价”环节(assessing)，即学生完成基本的产出任务或类似的新任务，教师做出即时评价和补救性教学。

2.1 面波震级MS、宽频带面波震级MS(BB)对比

本文测量的面波震级MS和宽频带面波震级MS(BB)的差值统计结果显示，MS较MS(BB)偏大的地震占97%。MS与MS (BB)的差值分布范围为-0.1～0.6，其中峰值在0.2～0.3(图2)。

  

图2 MS和MS(BB)差值分布图

通过分析，MS和MS(BB)正交回归关系式(表1，图3)为：

为了得到MS、MS (BB)与MW之间关系，本文采用偏差分析、线性回归方法[15]和正交回归方法[16]，对测定的MS、MS(BB)与MW进行对比分析。

MS(BB)=0.999MS-0.226

(5)

 

表1 MS和MS(BB)之间的关系

  

震级地震数量震级范围回归方法关系式RMSMSMS(BB)2174.0

注：RMS为均方根误差

  

注：直线1(绿色)为SR2线性回归结果；直线2(黑色)为OR正交回归结果；直线3(红色)为SR1线性回归结果；N为地震个数；Rxy是正交回归的相关系数；RMS0是正交回归的残差。图3 MS和MS(BB)之间的关系

MS与MS(BB)相关程度非常高,相关系数R=0.98，且由该式转换得到的MS、MS(BB)的对照表(表2)可以看出，相较于MS，MS(BB)系统偏小0.27左右。出现这种差异的主要原因有两个：①MS与MS(BB)的常数项相差0.20；②面波类型的差异，垂直向只包含了独立的瑞利波，而水平向却包含了叠加在一起的瑞利波和勒夫波[11]。

2.2 矩震级MW与面波震级MS对比

本研究中测定矩震级的方法是采用Zhao等[14]提出的CAP(Cut and Paste)方法，其基本思想是：在震源三参数(strike,dip,slip)全空间中进行格点搜索，将宽频带数字地震记录分为Pnl和面波两部分，对它们分别进行拟合，搜索出最佳深度和震源机制解，得到矩震级。

将计算的矩震级MW与面波震级MS进行对比分析，根据统计结果MW与MS差值在±0.30以内的地震数为74%(图4)。MW与MS差值分布在-0.80～0.35之间，峰值为-0.25～-0.10。

 

表2 MS和MS(BB)对照表

  

MS4.04.55.05.56.06.57.07.58.0MS(BB)3.744.234.745.235.736.236.737.237.73MS-MS(BB)0.260.270.260.270.270.270.270.270.27

  

图4 MW和MS差值分布图

为了与国际上地震面波震级测量保持一致，新震级标准中增加了宽频带面波震级MS(BB)，直接在垂直向宽频带速度记录进行测定。其计算公式为[11]：

本文使用MSDP6.0软件对目标地震事件，按要求重新测定了面波震级MS及宽频带面波震级MS(BB)以及部分地震的矩震级MW，其相应测定方法如下：

大港油田属于典型的复杂断块油田，经历五十多年的开发，油藏进入高含水高采出阶段，油田开发的对象愈来愈复杂，控制成本上升与提质增效迫在眉睫，如何才能适应老油田开发阶段需求，创出一条持续有效发展的新路呢？大港油田认真贯彻执行“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念，以创新开发理念为核心，以可持续高质量有效益发展为目标，自2016年起，在中国石油首次提出并实施“渗流场、井丛场、新战场、试验场、数字场”为载体的开发五场建设，经过连续三年的实践，从五个方面进行突破，实现老油田开发在困境中突围。

(6)

MW和MS二者相关系数R=0.957，由该式转换得到的MW、MS的对照表(表4)，4.0≤M≤8.0时MS较MW整体偏大，且偏差值随着震级的增加呈上升趋势，偏差在0.10～0.40之间。

  

注：直线1(绿色)为SR2线性回归结果；直线2(黑色)为OR正交回归结果；直线3(红色)为SR1线性回归结果；N为地震个数；Rxy是正交回归的相关系数；RMS0是正交回归的残差。图5 MW和MS之间的关系

 

表3 MW和MS之间的关系

  

震级地震数量震级范围回归方法关系式RMSMWMS1964.0

注：RMS为均方根误差

 

表4 MW和MS对照表

  

MW4.04.55.05.56.06.57.07.58.0MS4.124.665.195.736.266.807.337.878.40MW-MS-0.11-0.11-0.19-0.23-0.26-0.30-0.33-0.37-0.40

2.3 矩震级MW与面波震级MS(BB)对比

将矩震级MW与宽频带面波震级MS(BB)进行对比分析后得出，MS(BB)与MW差值在±0.30以内的地震为87%(图6)，MW与MS (BB)的差值分布在-0.50～0.55，其中峰值为-0.05～0.10。

  

图6 MW和MS(BB)差值分布图

通过正交回归方法分析(图7，表5)，得到MW与MS(BB)关系式为：

女孩没上成北师大，他呢，如果一定要去北京，大概只能是专科。有一首歌叫《从头再来》，父母安慰他：你看马云、俞敏洪都复读过。

MS(BB)=1.104MW-0.547

(7)

MW和MS(BB)两者的相关程度很高，其相关系数为R=0.962。由式(7)转换得到的MW、MS(BB)的对照表(表6)中发现，4.0≤M≤5.0时, MW较MS(BB)偏大，偏差为0～0.13；震级在5.0≤M≤8.0时,MW较MS(BB)偏小，但偏差均在0.23以内。4.0≤M≤8.0时，MW和MS(BB)二者虽然测量方法和原理不同，但测量结果基本一致，宽频带面波震级MS(BB)随速报参数一起产出，耗时在几分钟左右。因此，对于4.0≤M≤8.0地震，MS(BB)能实现准确并快速的评估地震震级，在速报工作及大震应急中发挥其优势。

1.期刊编辑按照稿件投递的先后顺序，对每一篇作品按照规定的标准进行审阅，决定是否录用。编辑审阅将在收到投稿后1周之内完成，稿件一经录用，将以邮件方式向投稿人发放录用通知，稿件择期发表。

  

注：直线1(绿色)为SR2线性回归结果；直线2(黑色)为OR正交回归结果；直线3(红色)为SR1线性回归结果；N为地震个数；Rxy是正交回归的相关系数；RMS0是正交回归的残差。图7 MW和MS(BB)之间的关系

 

表5 MW-MS(BB)回归分析结果

  

震级地震数量震级范围回归方法关系式RMSMW、MS(BB)1963.8

注：RMS为均方根误差

 

表6 MW和MS(BB)对照表

  

MW4.04.55.05.56.06.57.07.58.0MS(BB)3.874.424.975.526.086.637.187.738.28MW-MS(BB)0.130.080.03-0.02-0.08-0.13-0.18-0.23-0.22

3 结论

使用MSDP6.0软件测定了217个地震的面波震级MS、宽频带面波震级MS(BB)和矩震级MW。采用偏差分析和正交回归方法得到了面波震级MS、宽频带面波震级MS(BB)及矩震级MW之间的关系。

1)MS较MS(BB)偏大的地震占97%，偏差范围为-0.1～0.6，其中峰值为0.2～0.3；二者相关系数为0.98，正交回归分析结果表明MS(BB)较MS系统偏小0.27左右。

2)MW与MS差值分布在-0.80～0.35，其中74%的地震MW与MS差值在±0.30以内；二者的相关系数为0.957，正交回归分析结果显示，4.0≤M≤8.0时MS较MW整体偏大，且偏差值随着震级的增加呈上升趋势，偏差在0.1～0.4之间。

从图8中可以观察到，老化使材料试样的电阻升高，同时也使试样的波形更加清晰，可见老化提高了材料对正弦信号激振力的敏感度。换言之，材料老化处理后，其准确检测受力的能力得到了提升。本文采取固定滑块的方式，也就是利用摩擦力固定，因此在激振力作用下，滑块的摩擦会产生高频信号干扰。通过低通滤波排除装夹摩擦产生的高频干扰信号，滤波前后复合材料时域波形图的对比见图 9。由于实验需要获取完整的信号进行研究，因此实验过程中未采用任何滤波手段。通过图9可以发现，低通滤波器将摩擦产生的信号过滤，使731 Hz的信号清晰地展现出来。

3)MW与MS(BB)差值分布在-0.50～0.55，其中二者差值在±0.3以内的地震为87%；二者的相关程度很高相关系数为0.962，正交回归分析结果显示，震级在4.0≤M≤5.0时,MW较MS(BB)偏大，偏差在0～0.13；震级在5.0≤M≤8.0时,MW较MS(BB)偏小，但偏差均在0.23以内。

4)对于4.0≤M≤8.0的地震，相较于面波震级MS，宽频带面波震级MS(BB)与矩震级MW测量结果更接近，能在速报工作及大震应急中发挥其优势，准确并快速地评估地震震级。

参考文献：

[1] 陈运泰, 刘瑞丰. 地震的震级[J]. 地震地磁观测与研究, 2004, 25(6): 1-12.

[2] 陈运泰, 吴忠良, 王培德, 等. 数字地震学[M]. 北京: 地震出版社, 2000.

[3] 刘瑞丰, 陈运泰, 任枭, 等. 中国地震台网震级的对比[J]. 地震学报, 2007, 29(5): 467-476.

[4] Richter C F. An instrumental earthquake magnitude scale[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1935, 25(1): 1-32.

[5] Gutenberg B, Richter C F. Magnitude and energy of earthquakes[J]. Annali di Geofisica, 1956, 9(1): 7-12.

[6] Gutenberg B. Amplitudes of surface waves and magnitudes of shallow earthquakes[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1945, 35(1): 3-12.

[7] 李善邦. 中国地震目录[M]. 北京: 科学出版社, 1960.

[8] 李善邦. 中国地震[M]. 北京: 地震出版社, 1981.

[9] 郭履灿, 庞明虎. 面波震级和它的台基校正值[J]. 地震学报, 1981, 3(3): 312-320.

[10] 徐德诗. GB17740-1999《地震震级的规定》宣贯教材[M]. 北京: 中国标准出版社, 1999.

[11] 刘瑞丰, 陈运泰, 任枭, 等. 震级的测定[M]. 北京: 地震出版社, 2015.

[12] Kanamori H. The energy release in great earthquakes[J]. Journal of Geophysical Research, 1977, 82(2O): 2981-2987.

[13] Hanks T C, Kanamori H. A moment magnitude scale[J]. Journal of Geophysical Research, 1979, 84(B5): 2348-2350.

[14] Zhao L S, Helmberger D V. Source estimation from broadband regional seismograms[J]. Bulletin of the Seismological Society of America, 1994, 84(1): 91-104.

[15] Draper N R, Smith H. Applied Regression Analysis[M] 3rd ed. New York: John Wiley & Sons, 1998: 100-125.

[16] Carroll R J, Ruppert D. The use and misuse of orthogonal regression in linear errors-in-variables models[J]. The American Statistician, 1996, 50(1): 1-6.