王 松， 胡德軍， 陳 兵， 房立華， 巫萌飛

(1．四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022；2.中國地震局地球物理研究所，北京 100081)

西昌寬頻帶流動地震臺陣建設(shè)的思考

王 松1， 胡德軍1， 陳 兵1， 房立華2， 巫萌飛1

(1．四川省地震局西昌地震中心站，四川 西昌 615022；2.中國地震局地球物理研究所，北京 100081)

寬頻帶流動地震臺陣是為了監(jiān)測微弱地震信號的一種觀測系統(tǒng)，它由一系列便攜式寬頻帶拾震器和記錄器組成，已經(jīng)成為開展高分辨率地震觀測的重要手段。固定臺站的地震觀測已經(jīng)發(fā)展了多年，形成了許多成熟的技術(shù)規(guī)范，而流動地震觀測由于觀測區(qū)域不同，在西昌地區(qū)儀器可能要放置在高寒、炎熱、干燥、潮濕、風(fēng)擾等惡劣的環(huán)境中，文章綜合考慮臺址選擇、臺站建設(shè)等方面的問題，獲取高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)，提高儀器穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)連續(xù)率，提出流動臺站建設(shè)一些思路和建議。

流動地震臺陣；臺陣建設(shè)；寬頻帶；地震監(jiān)測

根據(jù)地震研究的需要，寬頻帶流動地震臺陣按照平面幾何圖形在探測研究區(qū)域呈陣列分布，具有分辨率高、布設(shè)靈活、經(jīng)費低廉等優(yōu)點，可以為地震精確定位、地球結(jié)構(gòu)三維成像、大地震動態(tài)跟蹤、余震監(jiān)測和多參量地震參數(shù)綜合研究提供高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)。目前，寬頻帶流動地震臺陣已經(jīng)成為開展高分辨率地震觀測的重要手段。流動地震觀測由于條件限制，一般不單獨建立地震觀測房，如何降低背景噪聲，提高儀器的穩(wěn)定性和運行率，得到高質(zhì)量的觀測數(shù)據(jù)，是要充分考慮的問題。

1 西昌寬頻帶流動地震臺陣

安寧河—則木河斷裂帶是川滇活動地塊的東邊界，該區(qū)域近年來一直被劃定為地震重點危險區(qū)[1]，但是針對這一地區(qū)的跟蹤研究還較少。因此，在石棉—冕寧—西昌一帶開展流動地震臺站密集觀測，獲得地震活動的時空變化特征，以及斷裂帶深部的波速變化和地殼應(yīng)力場的變化特征，對于認(rèn)識和理解斷裂帶上地震的孕震過程和評價活動斷裂帶潛在強震危險性具有重要的意義。為了加強對這一區(qū)域的微震監(jiān)測，研究斷層深部的變形特征，中國地震局地球物理研究所與四川省地震局西昌地震中心站自2013年1月起，沿鮮水河、安寧河、則木河和大涼山斷裂帶，在石棉—冕寧—西昌一帶布設(shè)了32套流動地震觀測設(shè)備，對這一區(qū)域開展流動地震臺站加密觀測，獲得地震重點危險區(qū)的跟蹤觀測數(shù)據(jù)，為微弱地震信號識別，應(yīng)力狀態(tài)和波速變化監(jiān)測，地震精定位，凹凸體劃定等研究提供觀測數(shù)據(jù)，也為地震重點危險區(qū)的跟蹤研究提供數(shù)據(jù)支持[2]。

2 西昌寬頻帶流動地震臺陣的建設(shè)思路

西昌寬頻帶流動地震臺陣布設(shè)在安寧河斷裂帶附近地區(qū)(參見圖1)，觀測區(qū)內(nèi)(27°～30°N,101°～104°E)臺陣整體呈南北向分布，北起瀘定，經(jīng)石棉、冕寧、西昌，南至普格，南北向展布約280 km，東西向近160 km。西昌流動地震臺陣由32個寬頻帶地震臺站組成，平均臺間距16 km，而在石棉地區(qū)小于10 km。儀器采用Guralp CMG-3T型地震計和Reftek 130S型數(shù)據(jù)采集器，所有臺站都使用太陽能板供電。Guralp CMG-3T型地震計頻帶范圍：120 s-50 Hz,輸出靈敏度2×1 000 V/m/s，動態(tài)范圍大于140 dB，因此該地震計對環(huán)境的要求相對較高，特別是溫度、濕度和風(fēng)對地震計工作的干擾特別大。

2.1 臺站位置初選

在野外踏勘前，根據(jù)研究區(qū)的自然條件，在地圖上初步確定臺站位置，合理安排儀器的分布，充分考慮臺站設(shè)置的必要性和可能性，盡可能地做到儀器觀測環(huán)境安全和安靜。勘選過程中，為保證流動臺站人員和儀器安全，盡可能將臺站選在居民家中或附近，避免儀器被人為破壞，避免洪水、泥石流、雷電等自然災(zāi)害的破壞，同時要遠(yuǎn)離振動干擾源，保證臺站觀測環(huán)境的安靜。

2.2 臺址的勘選和建設(shè)

微震觀測對臺站環(huán)境的要求較高，為了使地震計能夠記錄到微弱地震信號，確保到達(dá)儀器的振動波列能夠真實地反映地下巖層運動，擺墩應(yīng)建立在基巖上。如果條件允許，至少也要放在堅實的地層上確保地震計與土層穩(wěn)固接觸。項目組自2012年10月份開始野外工作，陸續(xù)完成了西昌地震臺陣32個臺站勘選、建臺。其中有23個擺墩建立在基巖上，有9個臺站因條件限制建立在堅實的土層上。為了減小溫度、 濕度和風(fēng)對地震計工作的干擾，設(shè)計了流動臺站的簡易擺房，圖2是擺房設(shè)計圖和建成后臺站外貌照片。

圖1 西昌寬頻帶流動地震臺陣臺站分布

圖2 流動臺站簡易擺房設(shè)計圖和建成后臺站外貌

圖3 XC30勘選照片和臺站建成后對比

供電系統(tǒng)的穩(wěn)定是儀器正常工作的關(guān)鍵。根據(jù)以往的觀測經(jīng)驗，供電系統(tǒng)故障造成儀器不能正常工作的占故障率的70%～80%。此次流動觀測任務(wù)工作區(qū)域大部分在石棉、涼山一帶，這里陽光充足，年平均日照天數(shù)在200天以上，因此，每個臺站以2塊75 W太陽能電池板，加上3個60 Ah免維護(hù)電瓶浮充供電。這種供電方式的優(yōu)點是供電穩(wěn)定，避免了臺站儀器受交流干擾、雷擊損壞，可以確保儀器工作穩(wěn)定和數(shù)據(jù)的連續(xù)。為保證太陽能冬季正常工作，叮囑看守人及時打掃太陽能板上的積雪和灰塵。消除潮濕環(huán)境等對儀器影響。在觀測儀器工作一段時間后，發(fā)現(xiàn)潮濕、風(fēng)擾和爬蟲進(jìn)入對儀器影響較大。經(jīng)過選擇和論證，購買建筑用泡沫發(fā)泡膠將臺站水泥池和水泥板之間的空隙完全填充，泡沫發(fā)泡膠定型后無縫隙，大大降低了潮濕、風(fēng)擾和爬蟲對儀器的影響，提高了觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

3 西昌寬頻帶流動地震臺陣的運行效果

2013年1月份開始完善觀測儀器，目前臺陣已連續(xù)觀測3年多，一年觀測平均連續(xù)率高達(dá)98.7%(參見圖4)，顯著高于一般流動觀測。西昌臺陣自2013年1月13日起正式產(chǎn)出數(shù)據(jù)，地震波形記錄清晰(參見圖5)，數(shù)據(jù)實時傳輸至中國地震臺陣探測數(shù)據(jù)中心。地震編目工作由西昌中心站協(xié)助進(jìn)行。西昌臺陣3年多來已觀測到大量的微震事件，后續(xù)將利用地震目錄開展地震活動性分析，同時利用近震層析成像、噪聲層析成像和接收函數(shù)等方法研究這一區(qū)域的深部結(jié)構(gòu)，為深入分析這一區(qū)域的地震危險性提供數(shù)據(jù)支持。

圖4 西昌寬頻帶流動地震臺陣一年運行率統(tǒng)計

圖5 XC30記錄到宜賓M4.5地震波形(震中距270 km)

4 存在問題及結(jié)論

根據(jù)觀測區(qū)域地處的自然環(huán)境進(jìn)行綜合考慮臺址、建設(shè)等方面問題，是提高儀器穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)連續(xù)率，進(jìn)而得到高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的關(guān)鍵所在。實際工作一段時間后，分析了一些臺站運行率相對較低的原因，除去因儀器本身導(dǎo)致工作不正常外，有三個臺站運行率相對較低，有共性的原因即臺站均建設(shè)在屋檐下或圍墻邊上，到雨季時，因雨量大，雨水順著水泥板滲入水泥池中，太陽能充電控制器的防水效果差，在長期潮濕的環(huán)境中運行，不可避免地導(dǎo)致儀器和設(shè)備的損壞、缺數(shù)和運行率降低。因此在勘選流動臺時，要盡量避開屋檐下和圍墻邊上。這三個臺站因連續(xù)率低，其中兩個臺已選址重建，另一個臺作了防水處理，提高了運行率。

[1] 聞學(xué)澤.四川西部鮮水河—安寧河—則木河斷裂帶的地震斷裂分段特征.地震地質(zhì)，2000，22(3)：239-249.

[2] 易桂喜，聞學(xué)澤，范軍，等.由地震活動參數(shù)分析安寧河—則木河斷裂帶的現(xiàn)今活動習(xí)性及地震危險性.地震學(xué)報，2004，26(3)：294-303.

Thinking on the Construction of Mobile Seismic Observation Array in Xichang

WANG Song1, HU Dejun1, CHEN Bin1, FANG Lihua2, WU Mengfei1

(1.Xichang Central Seismic Station, Earthquake Administration of Sichuan Province, Sichuan Xichang 615022;2.Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China)

In order to monitoring the weak earthquake activities in Xichang region, the mobile observation array with broad-band seismometer is set up. It consists of a series of potable seismometers with broad-band and recording equipment. In Xichang region the seismometers are set up in region where the tough observation condition are often met with which includes low temperature, scorching heat, dry, dam and wind. So the suitable position of mobile observation array is a very important factor.

mobile seismic observation array; array construction; broad-band seismometer; earthquake monitoring

2017-01-07

王松(1976-)，男，四川省西昌市人，工程師.

P315.78

B

1001-8115(2017)02-0031-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2017.02.008