可怕的地震定位误差

The terrible earthquake positioning error

梁光河

  据中国地震局：2014年10月7日21时49分云南省普洱市景谷傣族彝族自治县（北纬23.4度，东经100.5度）发生Ms6.6级地震，震源深度5千米。

  而美国地质调查局（USGS）给出的信息是这样的：位置23.386°N 100.487°E，震级Mw6.0级，震源深度10.9km。

http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usb000sjim#summary

  请注意这两个权威机构给出的本次地震的定位差异巨大。相对深度误差可达100%（以中国地震局给出的深度为基准）。

  实际上，每次中国发生地震，美国USGS给出的地震水平位置和深度与中国地震局都存在差异，以水平方向差异为例，差异小时候为数公里，差异大时候可达上百公里。如2014年2月12日于田地震，美国USGS给出的震中位置与我国给出的位置相差20多公里（下图）。

   美国权威机构对地震的定位就准确吗？针对2008年5月12日汶川地震，美国USGS和哈福大学（Global CMT)分别给出了定位，结果见下图，他们给出的震源机制解—震中位置相差约100公里。

   由于对地震成因认识的缺憾，科学家对地震震中的定义往往能使普通大众很迷惑。地震的破裂通常从一个点（起始震中）开始，然后沿着断层面向外扩展直至终止。科学家还可以根据地表破裂和余震特征定义一个计算出来的矩震中。还有根据整个地震断裂带的位错量进行加权平均所得到地震的质心震中。也就是说，对同一个地震科学家可以给出不同的震中和震源参数，即便这样对震源的准确定位目前还做不到（无论水平方向还是深度方向通常会存在数公里至数十公里的误差）。

   这里我们不讨论这两个权威机构谁对谁错，更不讨论地震是否能预报和预测，让我们疑惑的是：面对已经发生了的地震，仅仅对其在哪里地震？仍然存在很大的不确定性。由此作者想到的是：部分地球物理学家根据天然地震进行地球深部的层析成像误差有多大，而他们从来没有探讨和研究过：如果地震震源本身的定位就存在较大误差，会对他们的结果造成多大影响，他们是否还能得到误差小于1%的地震波速度反演结果？他们得到的板块俯冲结果到底有多大价值？本人虽然大学学习的专业就是地震勘探，但从来不敢相信那些利用天然地震所得到的花花绿绿的层析成像结果。而不少地质学家还信以为真，在这些层析成像剖面上进行地质解释。（注：该方法还存在震相的识别、波的干涉、走时拾取、随机干扰、初始模型建立、各向异性、反演方法等等诸多问题。还要注意不同地震勘探方法的分辨率和精度，参见：谈谈地震勘探的分辨率和精度）。这也使我们深入思考一个问题，在当今地震仪器非常先进精确的情况下，这种对地震震中的定位仍存在如此巨大误差，那么数十年前，地震仪器远比今天落后，那时候如何能把一个地区的地震震中都精确地定位到贝尼奥夫带上？

   关于地震的震级概念有朋友提请注意，这个问题比较专业和复杂（感兴趣的朋友可参阅相关文献），由于历史的原因，地震震级的度量存在矩震级（Mw）与里氏震级（ML）、面波震级（Ms）及体波震级（mb）。中国政府采用面波震级（Ms），而美国采用矩震级（Mw）。他们之间的对应和换算关系如下图中的红色和绿色线条所示。

   对于2014年10月7日21时49分云南省普洱市景谷傣族彝族自治县发生的Ms6.6级地震，如果按照中国的Ms震级转化为Mw矩震级大约相当于Mw6.7，这与美国公布的Mw6.0差异巨大，能量差异大约20倍，也就是说能量误差2000%。因此地球物理学家一定要实事求是，告知公众我们的测量还存在很大不确定性和误差，不要误导大众和其他专业的科学家。

   众多的实例说明，大地震往往是多个群震事件组成的，而且都是隐爆过程。因此难以准确定位震源及触发时间，因为有多个震源一起震（非同步）。其误差的根源是“不是单个震源”。

阅读下面链接中的文章也许会改变您很多看法：探密地球http://blog.sciencenet.cn/u/liangguanghe1