山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展與監(jiān)測(cè)能力的變化

李成　江美英　閻鵬

【摘 要】測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的布局、臺(tái)站數(shù)量、監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)字化程度，都影響著臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力。本文將山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展劃分為四個(gè)時(shí)期，即臺(tái)網(wǎng)雛形期（1973-1983年），遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)期（1983-2000年），“九五”數(shù)字化建設(shè)期（2000-2008年），以及“十五”數(shù)字化建設(shè)期（2008-2014年3月），利用1970年～2014年3月間山西地塹系內(nèi)的20375個(gè)地震，分析了各時(shí)期臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力的變化。

【關(guān)鍵詞】監(jiān)測(cè)能力；山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)；數(shù)字化

【Abstract】The layout of the seismograph network，the number of stations and the digitization degree of the monitoring equipment all affect the monitoring capability of the network.This paper divides the development of Shanxi shenzhen network into four periods：the period of the network（1973-1983），the construction period of the telemetry network（1983-2000），the construction period of the Ninth Five-Year Plan （2000-2008） Year），and the "Tenth Five Year" digital construction period（2008-March 2014），the use of 1970 to 2014，the Shanxi graben within the 20375 earthquakes，the analysis of the network monitoring capacity changes.

【Key words】Monitoring capacity；Shanxi earthquake measuring network；Digital

0 引言

測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的布局、臺(tái)站數(shù)量、監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)字化程度，都影響著臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力[1-2]。山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)自上世紀(jì)70年代初開(kāi)始建設(shè)以來(lái)，已經(jīng)發(fā)展建設(shè)了40多年，在臺(tái)網(wǎng)布局上經(jīng)歷了幾次比較大的改動(dòng)，并且監(jiān)測(cè)設(shè)備也逐漸由模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)變，特別是在“十五”數(shù)字化項(xiàng)目改造后，臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力得到了大幅提高。本文以山西地塹系為研究區(qū)，利用1970～2014年3月研究區(qū)內(nèi)的20375個(gè)地震（圖1白色框內(nèi)地震），分析了臺(tái)網(wǎng)發(fā)展過(guò)程中監(jiān)測(cè)能力的變化。最小完整震級(jí)Mc是表示臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力的重要參數(shù)，標(biāo)定著測(cè)震臺(tái)網(wǎng)能夠完整監(jiān)測(cè)到地震的最小震級(jí)。圖2為研究區(qū)內(nèi)最小完整震級(jí)Mc隨時(shí)間的變化，從中可以明顯地看出，隨著山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力逐步提高，Mc總體上呈下降的趨勢(shì)，其中，1970～2008年Mc基本在1.5～2.3之間，而2008年以后Mc在1.0上下波動(dòng)。

1 臺(tái)網(wǎng)的發(fā)展

山西省的地震監(jiān)測(cè)始于1952年崞縣5.5級(jí)地震之后。1953年底至1954年初，中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所在太原、大同、臨汾先后建立3個(gè)地震臺(tái)，是中國(guó)在黃河流域第一個(gè)大面積地震觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)的組成部分。1967年中央地震工作小組辦公室和山西省科委組織領(lǐng)導(dǎo)，中國(guó)科學(xué)院地球物理研究所和山西省地震部門（山西省地震隊(duì)）開(kāi)始在全省范圍內(nèi)選建地震臺(tái)站。至1973年，先后重建太原、臨汾、大同臺(tái)，新建夏縣、靈丘、代縣、沁水、介休、昔陽(yáng)、離石、長(zhǎng)治、蒲縣地震臺(tái)，本文以1973年作為山西測(cè)震臺(tái)網(wǎng)建成的時(shí)間。1975年遼寧海城地震，尤其是1976年河北唐山地震之后至1983年，山西相繼增建西坪、天鎮(zhèn)、平魯、定襄、武鄉(xiāng)和永濟(jì)地震臺(tái)，同時(shí)改建和擴(kuò)建原有的部分地震臺(tái)。1978年后，分布在各大盆地條件比較好的臨汾、夏縣、長(zhǎng)治、代縣和西坪五個(gè)地震臺(tái)被確定為中心地震臺(tái)，撤銷觀測(cè)條件較差的平魯臺(tái)和沁水臺(tái)。1983年建成臨汾無(wú)線遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，1986年建成太原無(wú)線遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，1988年建成大同遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，1990年建成運(yùn)城遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)，1996年建成長(zhǎng)治遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)。2000年以前，全部為模擬觀測(cè)資料；2000年至2008年5月，隨著“九五”山西數(shù)字遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)“一期”及“二期”建設(shè)工程的實(shí)施，臺(tái)網(wǎng)內(nèi)數(shù)字臺(tái)站的數(shù)量由13個(gè)增加至21個(gè)，同時(shí)模擬臺(tái)站幾乎停側(cè)[3]。2007年6月，“十五”數(shù)字監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與“九五”系統(tǒng)并行，開(kāi)始試運(yùn)行。2008年4月11日，國(guó)家“十五”重大項(xiàng)目——中國(guó)數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目在京通過(guò)驗(yàn)收，山西數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)開(kāi)始正式運(yùn)行，臺(tái)網(wǎng)含固定臺(tái)站32個(gè)，并接入周邊鄰省臺(tái)站12個(gè)。

本文將臺(tái)網(wǎng)建設(shè)過(guò)程劃分為四個(gè)時(shí)期，即臺(tái)網(wǎng)雛形期（1973-1983年），遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)期（1983-2000年），“九五”數(shù)字化建設(shè)期（2000-2008年），“十五”數(shù)字化建設(shè)期（2008-2014年3月），如圖4所示。

2 臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力變化

為了便于對(duì)比，本文將各時(shí)期的地震頻次標(biāo)準(zhǔn)化為年均地震頻次。

圖5對(duì)比了臺(tái)網(wǎng)雛形期與遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)期的震級(jí)-地震頻次關(guān)系。圖5a對(duì)比了兩時(shí)段的震級(jí)-累計(jì)年頻次關(guān)系，圖5b對(duì)比了兩時(shí)段的震級(jí)-年頻次關(guān)系，可以看出，1983-2000年，臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)到的1-2級(jí)地震數(shù)量增加了大約一倍，這是因?yàn)檫b測(cè)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)使原有臺(tái)網(wǎng)加密，從而提高了對(duì)先前監(jiān)測(cè)區(qū)的監(jiān)測(cè)能力，但是對(duì)0-1級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力仍然很差，也就是遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)并沒(méi)有提高1級(jí)以下地震的監(jiān)測(cè)能力。

圖6對(duì)比了遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)期與“九五”數(shù)字化建設(shè)期的震級(jí)-地震頻次關(guān)系。2000年前后開(kāi)始的“九五”數(shù)字化建設(shè)并沒(méi)有全面提高臺(tái)網(wǎng)的監(jiān)測(cè)能力，如圖6b所示，監(jiān)測(cè)能力在震級(jí)為1級(jí)附近出現(xiàn)了相反的變化，即“九五”數(shù)字化建設(shè)大幅提高了臺(tái)網(wǎng)對(duì)0-1級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力，但是卻降低了對(duì)1-1.7級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力。圖3對(duì)比了1992-2000年與2000-2008年山西地塹系內(nèi)0-1級(jí)地震的分布，由于長(zhǎng)治遙測(cè)地震臺(tái)網(wǎng)的加入對(duì)山西地塹系內(nèi)地震活動(dòng)的監(jiān)測(cè)能力影響不大，因此為了保證參與對(duì)比時(shí)段的長(zhǎng)度一致，選定其余四個(gè)遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)已建成的1992-2000年代表遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)建設(shè)階段也是合理的。結(jié)合圖4b、圖4c與圖3可以看出，在臺(tái)站數(shù)略有減少的地塹系北段大同盆地，監(jiān)測(cè)到的0-1級(jí)地震數(shù)量顯著增加，而在臺(tái)站數(shù)大幅增加的中南段太原盆地、臨汾盆地、運(yùn)城盆地，監(jiān)測(cè)到的0-1級(jí)地震數(shù)量卻減少了，這說(shuō)明0-1級(jí)地震監(jiān)測(cè)能力的提高是監(jiān)測(cè)設(shè)備數(shù)字化的結(jié)果，與臺(tái)站數(shù)量及分布無(wú)關(guān)。

圖7對(duì)比了“九五”數(shù)字化建設(shè)期與“十五”數(shù)字化建設(shè)期的震級(jí)-地震頻次關(guān)系。圖7b中可以看出，臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)到的0-1.7級(jí)地震數(shù)量增加了3至4倍，這是“十五”數(shù)字化建設(shè)后，數(shù)字臺(tái)站數(shù)量大幅增多，且分布更加均勻的結(jié)果。

3 結(jié)論及建議

遙測(cè)臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)使原有臺(tái)網(wǎng)加密，從而提高了對(duì)先前監(jiān)測(cè)區(qū)的監(jiān)測(cè)能力，但并沒(méi)有提高1級(jí)以下地震的監(jiān)測(cè)能力；“九五”數(shù)字化建設(shè)大幅提高了臺(tái)網(wǎng)對(duì)0-1級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力，但是卻降低了對(duì)1-1.7級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力；“十五”數(shù)字化建設(shè)使數(shù)字臺(tái)站數(shù)量大幅增多，且分布更加均勻，使監(jiān)測(cè)到的0-1.7級(jí)地震數(shù)量增加了3至4倍。監(jiān)測(cè)設(shè)備的數(shù)字化可以顯著提高0-1級(jí)地震的監(jiān)測(cè)能力，可以以此作為測(cè)震臺(tái)網(wǎng)數(shù)字化程度的指標(biāo)。

為了得到可靠的地震活動(dòng)性研究結(jié)果，我們需要基于臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力長(zhǎng)期穩(wěn)定的背景地震監(jiān)測(cè)資料。因此，為避免監(jiān)測(cè)能力所帶來(lái)的干擾，本文建議在保持現(xiàn)有監(jiān)測(cè)能力的前提下，盡量避免臺(tái)網(wǎng)再出現(xiàn)臺(tái)站布局、監(jiān)測(cè)設(shè)備等的結(jié)構(gòu)性變動(dòng)，以積累長(zhǎng)期穩(wěn)定的背景地震活動(dòng)資料。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Habermann R E.Seismicity rate variations and systematic changes in magnitudes in teleseismic catalogs[J].Tectonophysics， 1991，193：277-289.

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[3]山西省地震局.山西省地震監(jiān)測(cè)志[M].北京：地震出版社，2002.endprint