Study on Minimum Integrity Magnitude of Earthquake Catalogue in Jiangsu Seismic Network
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摘要: 区域台网完整性震级的研究对于了解测震台网监测能力、评估地震目录的可靠性以及研究地震活动特征具有重要意义,其有助于确定最小可靠震级范围,并为地震监测和地震研究提供参考。针对江苏及邻区地震目录的特点和需求,结合江苏省区域测震台网台站建设与发展情况,使用震级-序号法、多参数方法联合研究,对江苏区域台网记录的地震活动最小完整性震级
$ M_{\mathrm{C}} $ 随时间的变化趋势进行分析;通过使用完整震级范围(EMR)方法,对地震的空间分布特征进行深入探究。研究结果表明,江苏及邻区整体区域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值变化趋势大致分为2个阶段,1970—2008年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {M}_{\mathrm{L}}1.0\mathrm{~}{M}_{\mathrm{L}}2.2 $ 之间,2009—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {M}_{\mathrm{L}}0.5\mathrm{~}{M}_{\mathrm{L}}1.5 $ 之间。江苏内陆地区1970—2008年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {M}_{\mathrm{L}}1.0\mathrm{~}{M}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间,2009—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {M}_{\mathrm{L}}0.5\mathrm{~}{M}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,江苏沿海黄海海域1970—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {M}_{\mathrm{L}}2.0\mathrm{~}{M}_{\mathrm{L}}3.0 $ 之间,江苏区域台网地震监测能力趋于完善。-
关键词:
- 最小完整性震级MC值 /
- 区域地震目录 /
- 江苏省区域测震台网
Abstract: Research on the completeness magnitude (MC) of regional seismic networks is crucial for understanding their monitoring capabilities, assessing the reliability of earthquake catalogs, and studying seismic activity characteristics. This research helps to determine the minimum reliable magnitude range, and provide valuable references for earthquake monitoring and research efforts. In this study, we focus on the earthquake catalog characteristics and requirements for Jiangsu province and its neighboring areas, taking into account the construction and development of seismic stations within the regional seismic network. We employ the magnitude-number method and multi-parameter approaches to investigate and analyze the temporal variations of the minimum completeness magnitude (MC) of seismic activity recorded by this network. Using the Entire Magnitude Range (EMR) method, we further explore the spatial distribution characteristics of earthquakes. Our findings indicate that the overall trend of MC values in Jiangsu and its surrounding areas can be divided into two distinct stages: from 1970 to 2008, MC values predominantly ranged from ML1.0 to ML2.2, while from 2009 to 2022, MC values mainly fell between ML0.5 and ML1.5. Inland areas of Jiangsu Province exhibited MC values ranging from ML1.0 to ML2.5 during the period of 1970—2008, and from ML0.5 to ML2.0 during 2009—2022. In contrast, the MC values in the coastal Yellow Sea area of Jiangsu primarily ranged from ML 2.0 to 3.0 throughout the entire period from 1970 to 2022. Overall, the seismic monitoring capabilities of the Jiangsu regional seismic network appear to be improving over time. -
引言
地震是地球上常见的自然现象,对人类社会和生活具有重大影响。地震目录作为研究、监测地震活动以及进行风险评估的重要工具,包含了地震事件的相关信息,如震级、发震时刻和震中位置等。地震目录的完整性和准确性对于地震研究和监测预报至关重要。最小完整性震级(
$ {M}_{\mathrm{C}} $ ,Magnitude of Completeness)作为关键指标,其代表在地震监测网络中能够完整记录到的最小震级,也被称为最低可靠震级,用于评估地震目录中地震事件记录的完整性,即能够可靠探测到的地震事件的最小震级(Rydelek等,1989;Wiemer等,2000)。同时,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 在空间上的分布通常呈现出不均匀性,这是台站布局和地理因素等诸多原因导致的结果。沿海地区与内陆地区相比,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 存在明显差异(Wyss等,1999)。因此,对$ {M}_{\mathrm{C}} $ 差异和空间分布进行科学评估对于地震学研究具有重要意义。近年来,研究
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 的常用方法包括基于90%和95%拟合度的GFT方法(Wiemer等,2000)、最大曲率法(MAXC方法)(Wiemer等,2000)、完整性震级范围方法(EMR方法)(Woessner等,2005)、基于概率的完整性震级方法(PMC)(Schorlemmer等,2010)及震级-序号法(Huang,2006)等,川滇地震科学实验场(史翔宇等,2020)、青海及邻区(余娜等,2020)、南北地震带(王亚文等,2017)、甘肃测震台网(冯建刚等,2012)等采用上述方法评估了区域台网监测能力。通过对各区域台网多方法进行分时段、分区域研究,最后得到$ {M}_{\mathrm{C}} $ 时空分布特征,对地震监测预报工作具有重要意义。研究江苏地区
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 可为江苏及邻区地震监测和预报等提供参考资料,更好地进行地震监测网络与布局优化,降低地震可能带来的社会和经济影响,增强地震预警的可行性,同时也促进了地震学领域的科学研究和进展。本研究旨在结合江苏测震台网台站建设与发展情况,利用江苏台网1970—2022年地震目录,运用震级-序号法、最大曲率法及90%和95%拟合度检测法、完整性震级范围方法分析江苏台网$ {M}_{\mathrm{C}} $ 时间变化和空间分布特征。通过对比分析不同方法的研究结果,为江苏台网及其邻区地震监测、预报和地震活动研究提供参考。1. 研究区域和资料选取
1.1 研究区域地震目录
本研究区域为江苏及其邻区(30.0°N~36.5°N,116.0°E~125.0°E),地震目录使用江苏台网统一编目1970年1月1日—2022年12月31日地震目录作为研究资料,震级标准使用
$ {{M}}_{\mathrm{L}} $ 。地震目录包括24 194个地震(图1为地震M-T图,图2为年频度N-T图,图3为地震分布情况),其中,0.1$ \leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 0.9 $ 地震4 402个,1$ .0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 1.9 $ 地震12 589个,2$ .0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 2.9 $ 地震5 749个,$ 3.0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 3.9 $ 地震1 284个,4$ .0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 4.9 $ 地震138个,5$ .0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 5.9 $ 地震29个,6$ .0\leqslant {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 6.9 $ 地震3个。1.2 江苏及黄海海域地质特点
江苏测震台网经过近20年的高速发展,特别是2009年数字化改造之后,地震监测能力逐步提高,但由于地质条件等原因,台站分布并不均匀,特别是江苏中部沿海地区,因为较厚的沉积层难以找到合适的台基环境,大多采用井下观测方式,监测能力相对薄弱,而江苏中部及沿海海域恰恰为江苏地震多发区,分区域、分时段研究可以更全面地了解江苏地区地震活动特征,并能够识别不同地区和不同时间段地震活动规律。通过对
$ M_{\mathrm{C}} $ 进行分析,可以评估地震目录在特定地区和时间段内地震事件记录的完整性和可靠性。江苏及黄海海域地属我国东部华北板块与扬子板块交界处,受到华北地块东南边界断裂带和扬子地块北缘断裂带的影响,这些断裂带对地震活动和构造演化具有重要影响。根据江苏地区及黄海海域地质及地震活动性特点,将江苏及邻区主要划分为5个区域(何奕成等,2021)进行研究,分别为江苏及邻区整体区域、江苏内陆陆地整体区域、黄海海域整体区域、苏北盆地、苏南隆起。为满足研究需求,根据图4所示研究区域,将地震目录进行相应划分,并对每个区域地震目录进行详细统计,如表1所示。
表 1 江苏及邻区地震目录Table 1. Statistics of earthquake catalogues in Jiangsu and its adjacent areas编号 地震区(带) 地震数量/次 地震区(带)内最大震级/级 1 江苏及邻区整体区域 24 156 6.4 2 江苏内陆陆地整体区域 5 835 6.3 3 黄海海域整体区域 3 009 6.4 4 苏北盆地 1 825 5.4 5 苏南隆起 2 461 6.3 2. 多方法评估完整性震级
2.1 震级-序号法
采用震级-序号法对江苏及邻区1970—2022年地震目录进行分析处理,结果如图5所示。由图5可知,江苏及邻区整体区域1970—2009年
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 主要为$ {M}_{\mathrm{L}}1.0~{M}_{\mathrm{L}}2.0 $ ,2010—2021年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 降至$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}1.5 $ ,这表明不同时间阶段内的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 相对稳定。值得注意的是,随着测震台网的改造升级,自2010年起$ {M}_{\mathrm{C}} $ 开始下降,这主要是因为测震数字台网于2008年开始数字化改造,显著提升了监测能力,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 明显下降。通过震级-序号法对整体区域进行分析,可以大概将江苏台网$ {M}_{\mathrm{C}} $ 分为2个阶段,即1970—2009年和2009—2022年。图6(a)展示了黄海海域区域在1970—2022年间的
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布,主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0~{{M}}_{\mathrm{L}}3.5 $ 之间。随着时间的推移,可以观察到地震事件中$ {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 2.0 $ 的数量逐渐增多,这一趋势明显地反映了江苏沿海海域地震监测能力正在逐步提高,表明江苏沿海海域地震监测网络在数字化和技术升级的推动下日渐完善。图6(b)为江苏内陆区域在不同时间段内的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布情况,在1970—2009年时期,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间;在2010—2022年时期,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布范围发生了变化,主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间。在后期的时间段内,较低震级的地震事件得到了更准确的监测和记录,这些变化表明地震台网的数字化改造为提高地震监测能力和数据质量作出了积极的贡献。图6(c)为苏北盆地区域在不同时间段内的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布情况,在1970—2009年时期,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.5~{{M}}_{\mathrm{L}}3.0 $ 之间。然而,从2010—2022年,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布范围发生了显著变化,主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间。值得注意的是,在2019—2020年期间,淮安小震震群的持续活动可能导致了地震活动水平的增加,从而影响了该地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布。这一现象再次突显了地震活动的时空变化以及地震监测系统在捕捉这些变化方面的重要性,通过对这些趋势的分析,可以更好地理解地震活动的演变和地震监测能力的提升。图6(d)为苏南隆起区域在不同时间段内的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布情况。苏南隆起作为江苏内陆中地震比较活跃区域,表现出较好的监测能力。由图6(d)可知,无论是在1970—2010年还是在2011—2022年,苏南隆起区域的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,这显示了该地区相对较高的地震活动水平和监测效果。苏南隆起自2011年开始监测到$ {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 1.0 $ 地震,这表明江苏地震台网在这一区域的监测能力逐步提高,能够捕捉到更小震级的地震事件。$ {{M}}_{\mathrm{L}}\leqslant 1.0 $ 的地震通常被称为微震,它们可能是地壳运动的细微表现,但也可能与一些地质过程和构造活动有关。通过监测和分析微震,地震学家可以更全面地了解地壳的动态特性以及地震活动与地质构造的关系。通过对各个区域的分析可以观察到,自2009年“十五”台站数字化改造全面建设之后,江苏台网的
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值逐步降低,监测能力逐步提高,这一趋势反映了测震台网的升级改造对地震监测能力的积极影响。在早期的地震目录中,较小震级的地震事件可能未被充分监测,但随着测震台网的不断完善和技术的进步,越来越多的微小地震事件被记录。2.2 最大曲率法与拟合度检测法
对江苏及其邻近地区采用最大曲率法与拟合度检测法进行多参数定量分析,结果如图7所示。由图7可知,从1970年至2022年,
$ M\mathrm{_C}-\mathrm{Best} $ 值的分布主要集中在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间。MAXC方法显示,1970年至2010年,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间,而2011年至2022年,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}1.0 $ 之间。由于数据限制,拟合度检验方法中的GFT-95%和GFT-90%方法表现不佳。多种研究方法的比较分析表明,最大曲率法更适用于描述江苏地震目录的特性,与拟合度检验方法相比,最大曲率法能更好地捕捉和反映江苏地区的地震频率和震级分布特征。由图8(a)可知,黄海海域近年来地震活动相对较为活跃。黄海地震的一些显著事件包括1997年7月28日
$ {{M}}_{\mathrm{L}} $ 5.5地震和2021年11月17日$ {{M}}_{\mathrm{L}} $ 5.5地震,尤其值得注意的是,2021年大丰海域地震距离海岸线仅40多千米,导致盐城、南通等地区震感强烈。从1970年至2022年,黄海海域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0~ {{M}}_{\mathrm{L}}3.0 $ 之间。图8(b)为江苏内陆地区地震活动情况,在1970年至2022年期间,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.5~ {{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间。图8(c)为苏北盆地1970年至2022年地震活动情况,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.5~{{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 之间。同样,2020、2021年期间淮安小震震群的持续活动可能导致了地震活动水平的增加,从而影响了该地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布。图8(d)为苏南隆起地区地震活动情况,这是江苏内陆地震频发的区域,该地区曾发生溧阳$ {{M}}_{\mathrm{L}} $ 5.8地震(1974年4月22日)和$ {{M}}_{\mathrm{L}} $ 6.3地震(1979年7月9日),对当地经济造成了严重损失。从1970年至2022年,苏南隆起地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,监测能力较为稳定。3. 最小完整性震级空间分布特征
为了研究江苏及其邻近地区完整性震级
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 的空间特性,本文将1970年1月1日至2022年12月31日期间江苏地震台网记录的地震事件视为统一的数据集,采用EMR方法计算整个数据集的最小完整性震级$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值。在空间划分方面,采用了0.1°×0.1°的网格进行处理。对于每个网格点,以该点为中心设置1个圆形区域,最小半径rmin为100 km,最大半径rmax为200 km,只有当1个网格内的地震事件数量达到下限100次时,才会进行处理。为了计算震级阈值$ {M}_{\mathrm{C}} $ 的不确定度Δ$ {M}_{\mathrm{C}} $ ,设定了bootstrap的重采样次数为200次。通过这种方法,进行了计算并获得了研究区域最小完整性震级$ {M}_{\mathrm{C}} $ 和Δ$ {M}_{\mathrm{C}} $ 的空间分布情况。通过计算可以观察到在不同的时间段内,研究区域的最小完整性震级
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 以及Δ$ {M}_{\mathrm{C}} $ 在地理上呈现出不同的分布特点。图9为1970—2022年江苏及其邻近区域的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 和Δ$ {M}_{\mathrm{C}} $ 空间分布。通过EMR方法对江苏及其邻近地区完整性震级$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值进行研究分析可知,江苏内陆地区监测能力较好的苏南地区$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值$ \mathrm{为}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .0$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5,苏北地区$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 2.0,苏中及沿海地区$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2 $ .0$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 2.5,黄海海域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2 $ .5$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 3.5。一些白色区域由于地震数量较少,无满足条件的空间网格点,因此无法获得计算结果。根据江苏及邻区地震目录的特点,将研究区域划分成不同时间段进行了分析研究,图10为1970—2008年阶段的情况,图11为2008—2022年阶段的情况。由图10可知,苏南地区的
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .6$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .9,苏北地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .8$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}2.2 $ ,苏中地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0\mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}2.4 $ ,而沿海及黄海海域地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.2\mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 3.3。结合江苏省测震观测发展史,自1974年溧阳5.5级地震的发生,江苏省加快了地震监测进程,先后建立了18个专业台站、13个市县台站和4个企业台,1981年组建了10个子台、2个中继站和1个数据处理中心组成的苏南无线遥测地震台网,苏南遥测地震台网建成后江苏陆地部分地区地震监测能力提高到2.0级。1999年建设完成了由南京、徐州、连云港等8个子台和南京数字台网中心组成的第一期江苏数字地震台网。2001年将常熟、南通、无锡、靖江、宿迁、大屯、冶山改造成数字地震台。通过对江苏省台站建设情况可以看出,台站初期建设主要以苏南和苏北地区为主,结合$ {M}_{\mathrm{C}} $ 的变化趋势也可以侧面反映了苏南和苏北较苏中地区的$ M_{\mathrm{C}} $ 值小。由图11可知,苏南地区的
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值在$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.8\mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}1.5 $ 之间,苏北地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .0$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5之间,苏中地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,而沿海及黄海海域地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值在$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .8$ \mathrm{~}3.0 $ 之间。江苏台网经过“九五”数字化改造之后,形成了一定的数字地震监测规模,但仍存在数字化台站少、监测能力不足的情况,“十五”到“十二五”期间江苏省地震监测台站实现了飞跃式发展,目前已经拥有75个数字测震台站,其中苏南、苏北地区台站稍密,苏中沿海地区因松散沉积覆盖层较厚,以井下台站为主,台站也相对稀疏。通过$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值的变化趋势可以发现江苏省目前苏南和苏北监测能力较好,而苏中因为难以找到合适的台基环境采取了深井观测,导致监测能力相对较弱,而苏中沿海地区是江苏地区发震比较多的地区,2022年开始江苏省发展海洋战略,需先后在连云港5个海岛建立海岛地震台,同时建立海洋观测平台,这将有力提高江苏海洋地震监测能力。由图9~图11可知,大多数地区的Δ
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值都在0.25个震级单位以下。一些白色区域由于地震数量较少,无满足条件的空间网格点,因此无法获得计算结果。综合分析EMR方法较好地体现了江苏省$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值变化情况,由于本研究是江苏及邻区的地震目录,台站分布只列举了江苏省内的台站分布情况,其他省的台站只列举了接入江苏台网的台站分布情况,左下角区域是安徽霍山震群的小部分情况,此区域的显著提升和安徽霍山震群有着明显的关系,通过EMR方法分析江苏省及邻区随着时间的推移$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值逐渐减小,其中苏北和苏南区域变化最显著。4. 讨论
通过震级-序号法、多参数方法综合分析江苏及邻区
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值的总体变化趋势大体分为2个阶段,即1970—2009年最小完整性震级$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值大致分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,2010—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值大致分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}1.5 $ 之间。其他研究区域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值的变化特征大致相同,即黄海海域1970—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0~{{M}}_{\mathrm{L}}3.0 $ 之间。江苏内陆地区1970—2009年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间,在2010年之后监测能力提高,$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}0.5~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间。苏北盆地区域1970—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.5~ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间。苏南隆起区域1970—2022年$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值主要分布于$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0~{{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 之间。值得注意的是,在强震发生后的一段时间内,区域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值可能会有短暂的升高,随后又逐渐恢复正常,这种现象暗示着地震活动的复杂性变化。这种短期的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值升高可能是由于强震释放了地壳中的应力,导致了一系列的余震活动。这些余震在一定时间内增多,使得地震目录中的小震级事件增多,从而提高了$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值。如1974年4月22日江苏省溧阳$ {M}_{\mathrm{S}} $ 5.5地震,整体研究区域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值由$ {{M}}_{\mathrm{L}}1.0 $ 升到了$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.3 $ ,1979年7月9日江苏溧阳$ M\mathrm{_S} $ 6.0地震整体研究区域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值由$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.0 $ 升到了$ {{M}}_{\mathrm{L}}2.5 $ 。通过EMR方法对江苏及其邻近地区完整性震级
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值进行研究分析可知,江苏内陆地区监测能力较好的是苏南地区($ {M}_{\mathrm{C}} $ 值$ \mathrm{为}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .0$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5)和苏北地区($ {M}_{\mathrm{C}} $ 值$ {{M}}_{\mathrm{L}}1 $ .5$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 2.0),苏中及沿海地区$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2 $ .0$ \mathrm{~} {{M}}_{\mathrm{L}} $ 2.5,黄海海域$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值为$ {{M}}_{\mathrm{L}}2 $ .5$ \mathrm{~}{{M}}_{\mathrm{L}} $ 3.5。通过对研究区域分时间段进行分析可知,随着时间的推移,研究区内的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值逐渐减小,尤其在研究区的苏南地区和苏北地区,这种变化表现得尤为明显。对比震级-序号法、最大曲率法及90%和95%拟合优度检测法所得的
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值分布可知,这3种方法揭示的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值变化趋势有着较高的一致性。然而,震级-序号法和最大曲率法更适合于反映江苏测震台网地震目录的特性。EMR方法更好地反映了江苏测震台网的空间布局,通过对比PMC方法在江苏测震台网监测能力评估中的应用(立凯等,2023)可知,江苏及邻区地震目录空间分布特征最小完整性震级$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值方法的结果大致相同。江苏南部地区监测能力最好,其次是江苏北部连云港周边区域,江苏监测能力较差的地区是江苏中部区域,主要原因是江苏中部因地理环境原因,主要以井下地震台为主,因深井地震计的安装和维护存在困难、设备老化和维护不及时且以沉积层为主,地震波通过厚厚的沉积层通常会造成振幅衰减等,这是造成中部监测能力相对于其他区域低的主要原因。5. 结论
本研究基于1970年以来江苏及邻区的地震台网地震目录数据(30.0°N~36.5°N,116.0°E~125.0°E),采用震级-序号法、最大曲率法、90%和95%拟合优度检测法和完整震级范围EMR法,对江苏及邻区最小完整性震级
$ {M}_{\mathrm{C}} $ 进行了时间演化和空间分布特征分析研究。研究结果表明,该地区的$ {M}_{\mathrm{C}} $ 值空间分布呈现显著的不均匀性,尤其在不同区域间存在明显差异。随着中国数字地震观测网络的建设和数字地震观测台网的正式运行,地震监测能力在研究区域得到了显著提升。经过近20年的持续和快速发展,江苏测震台网系统已经提升了其监测能力,并且已经逐渐趋于完善。此系统的布局合理,特别是在对近海海域的监测上,表现较好,整个江苏省整体区域基本达到
$ {M}_{\mathrm{L}}\geqslant 2.0 $ 地震的监测能力,周边及近海地区基本可达到$ {M}_{\mathrm{L}}\geqslant 2.5 $ 地震的监测能力,总的来说,无论是在陆地还是在近海地区,江苏省测震台网系统已经基本满足了地震监测需求,未来随着海岛地震台和海洋监测平台的逐步建立,海洋地震监测能力将进一步得到优化。致谢 本文使用的程序来自中国地震局地球物理研究所蒋长胜研究员,在此表示感谢。
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表 1 江苏及邻区地震目录
Table 1. Statistics of earthquake catalogues in Jiangsu and its adjacent areas
编号 地震区(带) 地震数量/次 地震区(带)内最大震级/级 1 江苏及邻区整体区域 24 156 6.4 2 江苏内陆陆地整体区域 5 835 6.3 3 黄海海域整体区域 3 009 6.4 4 苏北盆地 1 825 5.4 5 苏南隆起 2 461 6.3 -
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