上海徐家汇观象台记录的1933年四川叠溪地震参数计算.pdf
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1、22第 3 期(总第 188 期)2023 年 9月No.3Sept.2023上海徐家汇观象台记录的 1933 年四川叠溪地震参数计算钟卫星1,赵艳红2,唐本勇3,张 林1,教聪聪1,叶 青1(1 上海市地震局,上海 200062;2 内蒙古自治区地震局,内蒙古 呼和浩特 010010;3 四川省地震局西昌地震监测中心站,四川 西昌 615022)摘 要:地震学者对 1933 年叠溪大地震进行了大量研究,由于资料匮乏,学术界至今对该地震的震源位置、震级、发震时间 3 要素有不同看法。本文利用上海徐家汇观象台 1933 年四川叠溪大地震三分向记录,通过对叠溪地震事件图纸的重新分析校核,利用IAS
2、P91 全球走时模型对发震时间、震中距和震级 3 要素重新行计算和反演,得出的定位结果为:发震时刻为 1933 年 8 月 25 日 7 时 50 分 15 秒、震中距为 16 25、震级为MS7 49。该结果和其他研究学者在发震时刻和震中距上偏差较大,发震时刻相差 17 s,震中距相差 1 左右,两者偏差较大,究其原因是采用的方法不同,前人是基于宏观资料、现场调查以及后续小震反演得到的结果。关键词:1933 年叠溪M712地震;单台定位;徐家汇观象台中图分类号:P315 63 文献标识码:A 文章编号:1001-8115(2023)03-0022-04DOI:10 13716 j cnki
3、1001-8115 2023 03 0041933 年 8 月 25 日四川叠溪发生的 M712大地震造成了人民生命财产的重大损失,是 20 世纪我国最严重的地震灾害之一。地震学者对该地震的发震构造、地震参数进行了大量研究,取得了一系列重要成果。四川省地震局分别于 1979 年和 1981 年组织了 2 次叠溪地震现场补充考察,并成立了专门的“叠溪地震调查组”,调查结果记录在 一九三三年叠溪地震 一书(四川省地震局,1983),其详细论述了叠溪地震周边的地质构造背景和历史地震的时空分布特征,并初步探讨了叠溪地震的发震机制和构造应力场。北京大学王康等(2011)收集整理了当时全球各地震台站对此次
4、大地震的记录,挑选具有 P 波初动符号的台站记录对叠溪地震进行了重新定位,确定的震中位置为(103 6 E,31 9 N),同时利用格点尝试法得到了叠溪地震震源机制解的节面之一呈北北西走向,结合该区域地质资料给出的岷江断裂南段为近南北向的位置。李峰等(2017)利用 19902014 年小震精定位资料,基于万永革等(2008)的模拟退火算法和高斯牛顿算法相结合的数学方法,反演了 1933 年叠溪 M712地震震源断层面的详细参数,结果表明此次震源断层走向 172 8,倾角 82 9,倾向偏向西。受限于当时进行观测的台站少和仪器性能差等众多因素,学术界至今对该地震的地震参数存在不同的看法。据文献
5、记载(王康,2011),我国的鹫峰地震台、南京水晶台记录到了这次大地震,但目前只有上海徐家汇观象台保留了叠溪地震 3 张完整的地震记录图,是不可多得的珍贵史料,具有很高的研究价值。有别于大部分专家基于宏观资料、现场调查以及后续小震反演等方法对此次地震的研究,本文通过对叠溪地震事件图纸的重新分析校核,利用 IASP91 全球走时模型对发震时间、震中距和震级 3 要素进行计算和反演,并和前人研究结果进行对比分析,希望能对研究该地震有所裨益。1 徐家汇观象台和地震仪参数概况11 徐家汇观象台概况上海徐家汇观象台于 1872 年创建,研究涉及气象、天文、地磁、地震和重力等多个领域。20 世纪初,安收稿
6、日期:2023-05-31;修回日期:2023-06-30基金项目:上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站开放基金(2020K02)资助作者简介:钟卫星(1973-),男,上海人,高级工程师,主要从事地震监测工作 E-mail:70659750 qq com通讯作者:赵艳红(1979-),女,内蒙古呼和浩特人,高级工程师,主要从事地震监测工作 E-mail:530001094 qq com23钟卫星,等:上海徐家汇观象台记录的1933年四川叠溪地震参数计算2023 年 9 月装了无阻尼大森式(Omori)水平向地震仪,1904 年 1 月 22 日正式投入观测。为提高台站监测能力,后又陆续于
7、1909 年增设了维歇尔地震仪,1915 年增设了伽利津地震仪等,1924 年又增设了 80 kg 维歇尔垂直向地震仪,徐家汇观象台的地震观测装备达到了当时世界的先进水平,其台址位于(121 43 E,31 192 N),海拔高度 7 m,地表由新生代松散物所覆盖,厚度约 100 m。12 地震仪基本参数19 世纪末 20 世纪初,地震科学家们为了记录到更远的地震和更丰富的地震波,以便对地震进行研究,于是就千方百计地提高仪器的灵敏度,而灵敏度的高低与仪器悬挂的惯性摆锤的重量成正比。由于当时科学技术水平所限,只能单纯地依靠增加摆锤的重量来达到提高仪器灵敏度的目的。于是,摆锤的重量从百公斤增至千公
8、斤。其中,维歇尔地震仪(图 1)是由德国著名地震学家 E维歇尔于 1900年研制成功的。维歇尔地震仪按其水平向摆重可分为大中小 3 种型号,徐家汇观象台所使用的为中型维歇尔式地震仪(现存放于上海地震科普馆)和垂直向维歇尔地震仪(已经遗失)。它们都是机械式地震仪,全部采用熏烟记录,虽然形式大小不一,但其原理和结构却很相似。主要特点是性能稳定,波形清晰,不受交直流供电干扰,便于管理和维护。维歇尔地震仪采用的是倒立摆原理,记录的 EW 向和 NS 向共用一个由若干个大铁块组成的悬挂惯性摆锤。当地震发生时,两个机械杠杆式熏烟记录器将 EW 向、NS 向的地震波分别记录到两张熏烟记录纸上,待地震后取下记
9、录图纸,用松香水处理,经凉干,就得到了完整的地震记录图。观象台使用的中型维歇尔地震仪的水平向摆重 1 200 kg,垂直向摆重 80 kg,记录纸速为 15 mm min,它的标准常数如表 1。维歇尔地震仪 1952 年前时间服务采用 GMT 标准时间系统,授时采用老式的机械天文摆钟,收对电台为日本信息通讯研究机构发布的长波授时 JJY 信号,用秒表法进行对钟,钟差日变值 0 5 s。2 资料分析徐家汇观象台记录到了完整的 1933 年 8 月 25 日四川叠溪地震的 EW、NS 和 UD 三分向数据。由于原熏烟地震图为黑底浅灰的线条,且图纸尺寸为 93 cm18 cm,为更好地展示地震事件,
10、本文利用 Photoshop软件把该地震事件单独裁切出来,并进行反相处理,加深了线条颜色和对比度,结果如图 24。图 2 1933 年 8 月 25 日 四川叠溪地震 EW 向记录图图 1 维歇尔地震仪水平向表 1 标准常数仪器名称分向周期 s阻尼系数放大倍数维歇尔NS125200EW125200UD45 80242023 年第 3 期四 川 地 震图 3 1933 年 8 月 25 日 四川叠溪地震 NS 向记录图图 4 1933 年 8 月 25 日 四川叠溪地震 UD 向记录图维歇尔地震仪为中长周期地震仪,计算面波震级采用我国的震级公式:MS=lg(A T)+1 66 lg()+3 5,
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