任 梟

中國地震臺網(wǎng)觀測系統(tǒng)特性分析與資料應(yīng)用研究

任 梟

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

2000年以來我國地震觀測系統(tǒng)得到了迅速的發(fā)展，目前已建成了由國家數(shù)字地震臺網(wǎng)、區(qū)域數(shù)字地震臺網(wǎng)、火山數(shù)字地震臺網(wǎng)和流動數(shù)字地震臺網(wǎng)組成的新一代中國數(shù)字地震臺網(wǎng)。中國地震臺網(wǎng)中心每天匯集的數(shù)據(jù)量達(dá)到40GB，可以說，我國地震臺網(wǎng)產(chǎn)出的觀測數(shù)據(jù)積累到了一定程度，如此海量的地震波形數(shù)據(jù)為地震監(jiān)測與研究提供了豐富的原始資料，也將在推動地球科學(xué)研究方面發(fā)揮重要作用。正確理解和使用不同類型數(shù)字地震儀器的特性，對于數(shù)據(jù)的應(yīng)用至關(guān)重要。

本文主要針對中國地震臺網(wǎng)觀測系統(tǒng)特性展開研究分析，首次基于中國地震數(shù)字臺網(wǎng)觀測系統(tǒng)特性進(jìn)行全面系統(tǒng)的研究，對中國數(shù)字地震臺網(wǎng)所使用的各種儀器的主要參數(shù)及其傳遞函數(shù)的計(jì)算方法進(jìn)行了介紹與分析，結(jié)合我國數(shù)字地震臺網(wǎng)中使用的地震觀測系統(tǒng)，闡述了儀器傳遞函數(shù)的計(jì)算方法。中國數(shù)字地震臺網(wǎng)的觀測系統(tǒng)呈現(xiàn)多樣化的特點(diǎn)。我國地震臺網(wǎng)配置的地震計(jì)共計(jì)12大類19種，數(shù)據(jù)采集器的種類也有7種。我們對這幾類的觀測系統(tǒng)做了脈沖及正弦標(biāo)定統(tǒng)計(jì)，各類系統(tǒng)脈沖標(biāo)定波形記錄正常，幅度、周期、阻尼、靈敏度變化幅度均在5%以內(nèi)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，我國各類系統(tǒng)運(yùn)行性能是穩(wěn)定和可靠的。

在此基礎(chǔ)上對中國地震臺網(wǎng)產(chǎn)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行了應(yīng)用分析，探索了檢測與評價(jià)高質(zhì)量觀測數(shù)據(jù)的方法，利用波形數(shù)據(jù)的各種動態(tài)指標(biāo)，如：數(shù)據(jù)的連續(xù)性、完備性、噪聲等，對波形數(shù)據(jù)的應(yīng)用質(zhì)量進(jìn)行了檢測，結(jié)果顯示：①中國地震臺站時序質(zhì)量明顯次于IRIS臺站，因此，我國臺站的運(yùn)維水平亟待加強(qiáng)；②中國大陸臺網(wǎng)的噪聲水平在不同區(qū)域有較大差異，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)整體噪聲環(huán)境相對較高，而內(nèi)陸的噪聲較低。此外，安徽臺網(wǎng)部分臺站的高頻信號部分噪聲環(huán)境比國際標(biāo)準(zhǔn)NLNM的下限還低，有可能是臺站給出的靈敏度偏大造成的。這些工作為進(jìn)一步優(yōu)化和改造中國地震臺網(wǎng)提供了科學(xué)依據(jù)，并為發(fā)揮波形數(shù)據(jù)在研究工作中的作用提供了有力的保障。

在充分了解中國地震臺網(wǎng)觀測的現(xiàn)狀和產(chǎn)出數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，針對參數(shù)測定應(yīng)用研究開展了相關(guān)工作，利用中國地震臺網(wǎng)的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行地殼介質(zhì)參數(shù)和震源參數(shù)的測定。首先基于新的中國數(shù)字地震臺網(wǎng)觀測系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，最全面地給出了145個國家數(shù)字地震臺和792個區(qū)域數(shù)字地震臺站中658個地震臺站下方的莫霍面深度與vP／vS值，提供了最新的中國大陸莫霍面深度分布圖。中國大陸莫霍面結(jié)果與深反射人工測深（DSS）結(jié)果相當(dāng)，具有較高的可信度。

另一方面，基于中國數(shù)字地震臺網(wǎng)觀測資料，使用自行研制的常規(guī)化測定產(chǎn)出中強(qiáng)震震源機(jī)制解的系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)快速計(jì)算大地震震源過程的系統(tǒng)，為大震快速產(chǎn)出提供產(chǎn)品。使用中強(qiáng)震震源機(jī)制解測定系統(tǒng)測定了發(fā)生在我國境內(nèi)的86次5級以上地震事件的快速震源機(jī)制解，并將這86次地震事件反演結(jié)果與全球矩張量解（GCMT）結(jié)果進(jìn)行了對比。結(jié)果顯示，震源機(jī)制類型一致的事件大約占總數(shù)的88%，測定矩震級結(jié)果與GCMT測定結(jié)果之差多數(shù)集中在－0.2～0.1震級單位范圍內(nèi)。大地震震源過程的系統(tǒng)雖然不能像有限源波形反演方法一樣給出震源破裂過程的細(xì)節(jié)，但其理論簡單，計(jì)算快捷。作為應(yīng)用實(shí)例，本論文使用中國地震臺網(wǎng)資料分別獲取了2004年蘇門答臘MS8.9地震和2008年汶川地震MS8.0地震的破裂過程，也驗(yàn)證了這一系統(tǒng)的可用性。

同時，基于測定的南北地震帶地區(qū)大量中小地震震源機(jī)制解，采用Michael等提出的震源機(jī)制一致性參數(shù)（misfit角度），在汶川余震區(qū)開展震源機(jī)制一致性參數(shù)時空分布與強(qiáng)余震活動的關(guān)系研究。研究表明，整個余震區(qū)最大主應(yīng)力方位復(fù)雜，存在明顯的空間差異，各分段又具獨(dú)自特有的形態(tài)。震源機(jī)制一致性、b值空間分布具有很好的對應(yīng)關(guān)系。這項(xiàng)工作為探索強(qiáng)震的地點(diǎn)和時間預(yù)測提供了參考方法，以印證使用中國臺網(wǎng)數(shù)字資料的可用性，并為如何基于中國地震臺網(wǎng)開展監(jiān)測、科研、預(yù)報(bào)相結(jié)合提供了較好結(jié)合的范例。

本文所完成的工作，為建立中國數(shù)字地震臺網(wǎng)觀測資料質(zhì)量檢測體系奠定了基礎(chǔ)；為使用中國地震臺網(wǎng)觀測數(shù)據(jù)常規(guī)測定矩震級提供了技術(shù)保障；為促進(jìn)監(jiān)測工作與預(yù)報(bào)研究的科學(xué)結(jié)合應(yīng)用提供了實(shí)例；為實(shí)現(xiàn)使用中國資料快速測定大地震的破裂信息進(jìn)行了預(yù)研。關(guān)鍵詞中國地震臺網(wǎng)；系統(tǒng)特性；數(shù)據(jù)檢測；資料應(yīng)用

（作者電子信箱，任梟：renx＠seis.ac.cn）

P315.78；

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10.3969／j.issn.0235－4975.2014.02.012