福建區(qū)域重力臺網(wǎng)同震響應(yīng)特征初析

俞文俊，張凱，李杏梅，鄭志泓，張翊寧，顏加進

福建區(qū)域重力臺網(wǎng)同震響應(yīng)特征初析

俞文俊，張凱，李杏梅，鄭志泓，張翊寧，顏加進

（福建省地震局漳州地震臺，福建 漳州 363000）

通過收集整理福建區(qū)域7個重力觀測臺組成的連續(xù)重力觀測臺網(wǎng)歷年來的觀測資料，系統(tǒng)地從面波延遲時間、初動方向、最大形變幅度、同震持續(xù)時間等方面研究區(qū)域重力臺網(wǎng)內(nèi)各臺重力儀觀測資料的特點，探討同震響應(yīng)在福建區(qū)域的分布特征。

gPhone型重力儀；面波；變形幅度；同震

利用固體潮汐觀測的整點值數(shù)據(jù)可以很好地反映地球固體潮汐的日波、半日波特征及地震孕育過程中的中短期特征，但對于臨近地震前出現(xiàn)的更短周期的短期脈動，則不能滿足研究的需要。而數(shù)字化形變觀測資料提供了其研究的可能性。數(shù)字化觀測由于采樣率的大幅提高，豐富了潮汐觀測的震前變化信息[1]。本文通過對數(shù)字化儀器gPhone型重力儀的數(shù)據(jù)分析，結(jié)合福建區(qū)域內(nèi)多臺重力儀所組成的重力臺網(wǎng)，研究其對遠、近震的同震響應(yīng)特征及震后效應(yīng)，不僅可以加深對福建區(qū)域重力臺網(wǎng)的認識，也可為今后的科學(xué)研究與應(yīng)用工作提供基礎(chǔ)資料。

1 福建區(qū)域重力臺網(wǎng)觀測條件

福建地處歐亞大陸板塊邊緣，東臨太平洋板塊，為全球構(gòu)造-巖漿活動最活躍的地區(qū)之一。區(qū)域內(nèi)縱橫交錯著許多斷裂帶，其中最大的兩條政和-海豐斷裂帶和長樂-詔安斷裂帶貫穿了福建全境。圍繞著這兩條大斷裂帶，福建省布設(shè)了大量的地震監(jiān)測儀器。福建地區(qū)共有7臺gPhone型相對重力儀，分別布設(shè)在福州、莆田、泉州、廈門、漳州、龍巖、南平等地，形成覆蓋福建省中南部沿海地區(qū)并延伸到內(nèi)陸部分地區(qū)的高精度重力觀測臺網(wǎng)，如圖1所示。

2 福建區(qū)域同震響應(yīng)特征分析

2.1 近震

2019-04-04T09：52：56臺灣臺東縣（北緯22.95°，東經(jīng)120.87°）發(fā)生5.7級地震，如圖2所示。福建區(qū)域重力臺網(wǎng)內(nèi)各臺站都記錄到了這次地震的同震形變波，如圖3所示。同震響應(yīng)參數(shù)如表1所示?？梢钥闯鰧τ诮穑＝▍^(qū)域各臺gPhone重力儀的同震響應(yīng)形態(tài)都是震蕩型，無階躍。

2019-04-04T09：52：56，臺灣臺東縣發(fā)生5.7級地震。2019-04-04T09：53：44，主震發(fā)生后48 s，泉州臺重力儀出現(xiàn)初動，重力值向上突跳6.9×10-8·S-2，隨后向下突跳1.55×10-7·S-2，然后上下震蕩。7 s后漳州臺重力儀出現(xiàn)初動，緊接著是福州臺，直到主震發(fā)生121 s后，南平臺才迎來初動，整整比泉州臺慢了73 s，這明顯與震中距的遠近有關(guān)。主震發(fā)生后98 s，泉州臺重力儀記錄到的波幅以大幅度震蕩的方式達到最大波值1.913×10-5·S-2，隨后曲線下降9.86× 10-6·S-2，2019-04-04T09：55：45達到最小值1.848 84×10-5·S-2。之后，震蕩幅度緩慢收窄，直至2019-04-04T10：14：05后曲線已基本恢復(fù)光滑，觀測曲線固態(tài)潮形態(tài)依然保持完好。其他臺站重力儀同震響應(yīng)也基本同步。

圖1 福建重力臺網(wǎng)臺站分布圖

圖2 臺灣臺東縣5.7級地震

圖3 福建區(qū)域重力臺網(wǎng)對臺灣臺東縣5.7級地震的響應(yīng)曲線

表1 臺灣臺東縣5.7級地震的同震響應(yīng)參數(shù)表

臺站經(jīng)度緯度震中距/km面波延遲時間/s初動方向最大形變幅度/（10-5·S-2）同震持續(xù)時間 泉州118.60°24.95°31648上3 761.8414 min 05 s 福州119.47°26.15°38059上6 369.4213 min 53 s 漳州117.64°24.48°36655下7 557.9813 min 12 s 南平118.19°26.61°485121上2 71614 min 42 s 莆田119.01°25.45°33186上3 217.199 min 46 s 龍巖117.02°25.13°45692下3 326.2711 min 15 s 廈門118.08°24.45°330104上6 068.9810 min 23 s

2.2 遠震

2019-05-26T15：41：12秘魯北部（南緯5.85°，西經(jīng)75.18°）發(fā)生的7.8級地震如圖4所示。福建區(qū)域重力臺網(wǎng)內(nèi)各臺站都記錄到了這次地震的同震形變波，如圖5所示，同震響應(yīng)參數(shù)如表2所示?？梢钥闯?，對于遠震，福建區(qū)域各臺gPhone重力儀的同震響應(yīng)形態(tài)也都是震蕩型，無階躍。

圖4 秘魯北部7.8級地震

2019-05-26T15：41：12，秘魯北部發(fā)生7.8級地震。2019-05-26T16：00：57，主震發(fā)生后19 min 45 s，莆田臺重力儀出現(xiàn)初動，重力值向上突跳1.62×10-7·S-2，隨后向下突跳2.75×10-7·S-2，然后上下震蕩。1 s后廈門臺重力儀出現(xiàn)初動，緊接著是漳州臺，主震發(fā)生19 min 51 s后，南平臺和泉州臺同時迎來初動，比莆田臺慢了6 s。主震發(fā)生后121 min后，莆田臺重力儀記錄到的波幅以大幅度震蕩的方式達到最大波值1.02×10-6·S-2，隨后曲線下降2.7×10-7·S-2，于2019- 05-26T17：03：45達到最小值1.341 5×10-6·S-2。之后，震蕩幅度緩慢收窄，直至798 min后曲線已基本恢復(fù)光滑，觀測曲線固態(tài)潮形態(tài)依然保持完好。其他臺站重力儀同震響應(yīng)也基本同步。

圖5 福建區(qū)域重力臺網(wǎng)對秘魯北部7.8級地震的響應(yīng)曲線

表2 秘魯北部7.8級地震的同震響應(yīng)參數(shù)表

臺站經(jīng)度緯度震中距/km面波延遲時間初動方向最大形變幅度/（10-6·S-2）同震持續(xù)時間 泉州118.60°24.95°17 45319 min 51 s下1.563 5826 min 48 s 福州119.47°26.15°17 31019 min 48 s下3.892 3726 min 53 s 漳州117.64°24.48°17 55519 min 47 s下3.902618 min 12 s 南平118.19°26.61°17 32519 min 51 s下2.081 5650 min 42 s 莆田119.01°25.45°17 38319 min 45 s下2.361 5798 min 46 s 龍巖117.02°25.13°17 65819 min 48 s下1.282 6649 min 15 s 廈門118.08°24.45°17 52819 min 46 s下2.910 5650 min 23 s

3 結(jié)論

3.1 面波延遲時間

發(fā)生在臺灣臺東縣的這次5.7級地震，福建區(qū)域內(nèi)的gPhone重力儀均能清晰地記錄到。其中，記錄到的同震形變波的延遲時間分別為48～121 s不等。這與震中距的遠近正好成比例關(guān)系?？烧J為，地震波在巖石中傳播的時間與其傳播的距離成正比，延遲時間的長短反映震中距的遠近。

3.2 初動方向

對于同一地震，各臺gPhone重力儀所表現(xiàn)的初動方向并不一致?？紤]數(shù)字化采樣是按通道依序進行，各手段、各分量的采樣時間并不同步，因此，數(shù)字化觀測并不能完全反映同震響應(yīng)的全部信息，即可能丟失了初動信息，從觀測曲線中提取的初動信息可能不客觀。該問題有待今后工作中進一步探究[2]。

3.3 最大變形幅度

同震響應(yīng)的最大變形幅度與震級大小以及震中距的遠近有較強的關(guān)系，對于相同的地震，震級與最大變形幅度成正比，震中距也成正比。但對于不同地區(qū)發(fā)生的震級相同的地震，遠震的最大變形幅度未必大于近震，可以認為地震波的長距離傳播存在能量消耗，導(dǎo)致儀器接收到同震波形時原有的變形幅度已衰減。

3.4 同震持續(xù)時間

分辨率高的儀器，能觀測到更微小的變化，因此，同震持續(xù)時間與觀測儀器的分辨率有關(guān)[3]。對于同一地區(qū)的地震，震級大的地震釋放的能量普遍更大更持久，因此同震響應(yīng)的時間與震級往往成正比。而同等震級下，震中距的遠近，由于在傳播過程中存在能量消耗，也會對同震持續(xù)時間造成相應(yīng)的影響，一般同震持續(xù)時間與震中距成反比。

［1］張晶，牛安福，高福旺，等.數(shù)字化形變觀測提取的地震短臨異常特征［J］.地震，2003，23（1）：70-76.

［2］楊婕，劉水蓮，卓群，等.臺灣花蓮海域強震的同震響應(yīng)特征［J］.華北地震科學(xué)，2011，29（3）：39-43.

［3］張遠誠，熊先保，黃曉華.數(shù)字化形變臺站觀測資料質(zhì)量跟蹤分析［J］.大地測量與地球動力學(xué)，2003（4）：125-128.

P315.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.063

2095－6835（2019）24－0141－02

俞文?。?991—），男，助理工程師，研究方向為地球重力。

〔編輯：張思楠〕