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地震地磁观测与研究
第27卷第1期SEISMOIOGICALANDGEOMAGNETICVOl27NO1
2006年2月oBSERVATIf)NANDRESEARCHFeb2006

利用宽频带数字地震记录测定谱震级

利、燕萍史勇军2

1)中国新疆维吾尔自治区844000喀什t地震台
2)中国乌鲁木齐830011新疆维吾尔自治区地震局

摘要谱震级是表征地震强弱的量度，是地震学研究中的一个重要的地震参数。在地震预测和工
程地震研究中具有重要的实际意义。谱震级测定还可得到地震辐射的能量，再通过和标量地震矩
的比较，可以估计地震震源处的视应力，而视应力也是震源物理研究中一个重要的物理量。考虑
到我国地震台网分布不均匀的情况，本文尝试利用单台的宽频带波形资料进行谱震级的测定。选
用CDSN昆明地震台(KMI)录的近震宽频带波形资料，分析地震阿垂直分量卜的I波，采用
Duda等人提出的谱震级的测定方法，改进并提出了·种能够利用宽频带波形资料，直接用速度谱
值测定地震谱震级的方法。所得谱震级结果与ISC给出的Ms震级对比后，发现相差不大；所得的
能量结果与NEIC用远震体波测得的能量结果具有较好的一致性。用同样的方法。将来还可对不
同地区更小的地震进行谱震级的测定，这无疑对地震学的进一步研究很有帮助。

关键词谱震级；辐射能量；视应力

中图分类号：P315．32文献标识码：A文章编号：1003—3246(2006)01—0032—08

引言

地震谱震级系统是衡量地震大小的一个重要参数，它的测定一直是地震学家研究的重要
课题。震级是地震预报和有关地震学研究中的一个重要的参数(张少泉等，1998；陈运泰等，
2000)，也是地震工程上量度地震大小必不叮少的一个量度。随着地震学研究的深入，震级标
度上存在的问题Et趋尖锐，为此，一些地震学家开始逐渐重视震级标度的改进(陈培善，1990)。
目前，震级有许多不同的定义及算法。其中主要有：地方震级M【、体波震级Mb、面波震
级Ms和矩震级Mw。MI、Mb、Ms3种标度实质上属j：里克特(Richter)一古登堡(Gutenberg)
震级系统(GutenbergBetal，1942，1945，1956)，也就是人们常说的里氏震级系统(中国地震
局。2001；时振梁等，1990)，它们都是根据不同频率范围的地震仪记录在指定震相上计算的。
Mw则是根据地震矩记录到的地震动无限长周期上最大振幅值确定的。现在使用的各种震
级，一般都是在特定的周期或不宽的周期范围内测定的，例如对于体波震级Mb，人们常常使
用周期为1s左右的体波信号；而对面波震级M人们常常使用周期为20S左右的面波信号。
由于震源辐射出来的地震波不是单一频率，而是具有复杂频谱成分。因此，以单‘频率成分的

作者简介孙燕萍。女。新疆喀什地震台T程师，主要从事地震监测、分析预报等研究工作
中国地震局三结合基金项日(200302)资助
本文收到日期：20050610

第1期孙燕萍等：利用宽频带数字地震记录测定谱震级33

震级来表征一个地震的大小是不充分的。为此，德国的杜达教授(Dudaetal，1983)建议并提
出了用宽频带地震记录在不同周期上求的一系列震级，为了更全面地描述一个地震的特征，来
表征一个地震的强度，应研究各个频段的频谱成分(速度谱)所对应的震级，即谱震级。所谓
“谱震级”就是把一个宽频带仪器记录的地震波在时间域内进行窄带滤波，根据滤波后的波形
图来计算震级。这套震级系统后来虽未在地震观测中广泛采用，却从根本上改变了人们对经
典震级系统的观念。
本文基于以上的考虑，在Duda等人提出的谱震级的概念和测定谱震级的方法(Nortman
andDuda，1982；1983；KaiserandDuda，1988)的基础上，改进并提出了一种能够利用宽频带波
形资料快速测定地震谱震级的方法。

1资料的选取9O。95。100。105。110。E

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本文所选用的资料为中国数字地震台网

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(CDsN)昆明台(KMI)的垂直分向(U—D)的宽频30。N．
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带记录，其配置的仪器是STS一1速度平坦型宽频
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带地震计，约在360s～8．5Hz之间速度响应平⋯嘶阳{'，、

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坦，系统的动态范围为140dB，采样率为20s(刘0，、
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瑞丰等，2003)。
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我们选取震中距在10。范围内的浅源近震宽2o口

频带数字地震波形资料，进行地震谱震级的测定，·毒《一．1、、／、●7mI，
需要说明的是对NEIC没有给出能量结果的地
震、波形不完整的记录以及深震源的地震暂且不图1选用的地震和台站分布
予考虑，这样一共还有11次地震，即为我们选取(1～l1为我们选取的地震的编号，对应
了表1