山西測震臺網的發展與監測能力的變化

李成　江美英　閻鵬

【摘 要】測震臺網的布局、臺站數量、監測設備的數字化程度，都影響著臺網的監測能力。本文將山西測震臺網的發展劃分為四個時期，即臺網雛形期（1973-1983年），遙測臺網建設期（1983-2000年），“九五”數字化建設期（2000-2008年），以及“十五”數字化建設期（2008-2014年3月），利用1970年～2014年3月間山西地塹系內的20375個地震，分析了各時期臺網監測能力的變化。

【關鍵詞】監測能力；山西測震臺網；數字化

【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

測震臺網的布局、臺站數量、監測設備的數字化程度，都影響著臺網的監測能力[1-2]。山西測震臺網自上世紀70年代初開始建設以來，已經發展建設了40多年，在臺網布局上經歷了幾次比較大的改動，并且監測設備也逐漸由模擬向數字轉變，特別是在“十五”數字化項目改造后，臺網的監測能力得到了大幅提高。本文以山西地塹系為研究區，利用1970～2014年3月研究區內的20375個地震（圖1白色框內地震），分析了臺網發展過程中監測能力的變化。最小完整震級Mc是表示臺網監測能力的重要參數，標定著測震臺網能夠完整監測到地震的最小震級。圖2為研究區內最小完整震級Mc隨時間的變化，從中可以明顯地看出，隨著山西測震臺網監測能力逐步提高，Mc總體上呈下降的趨勢，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。

1 臺網的發展

山西省的地震監測始于1952年崞縣5.5級地震之后。1953年底至1954年初，中國科學院地球物理研究所在太原、大同、臨汾先后建立3個地震臺，是中國在黃河流域第一個大面積地震觀測臺網的組成部分。1967年中央地震工作小組辦公室和山西省科委組織領導，中國科學院地球物理研究所和山西省地震部門（山西省地震隊）開始在全省范圍內選建地震臺站。至1973年，先后重建太原、臨汾、大同臺，新建夏縣、靈丘、代縣、沁水、介休、昔陽、離石、長治、蒲縣地震臺，本文以1973年作為山西測震臺網建成的時間。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、平魯、定襄、武鄉和永濟地震臺，同時改建和擴建原有的部分地震臺。1978年后，分布在各大盆地條件比較好的臨汾、夏縣、長治、代縣和西坪五個地震臺被確定為中心地震臺，撤銷觀測條件較差的平魯臺和沁水臺。1983年建成臨汾無線遙測地震臺網，1986年建成太原無線遙測地震臺網，1988年建成大同遙測地震臺網，1990年建成運城遙測地震臺網，1996年建成長治遙測地震臺網。2000年以前，全部為模擬觀測資料；2000年至2008年5月，隨著“九五”山西數字遙測地震臺網“一期”及“二期”建設工程的實施，臺網內數字臺站的數量由13個增加至21個，同時模擬臺站幾乎停側[3]。2007年6月，“十五”數字監測系統與“九五”系統并行，開始試運行。2008年4月11日，國家“十五”重大項目——中國數字地震觀測網絡項目在京通過驗收，山西數字測震臺網開始正式運行，臺網含固定臺站32個，并接入周邊鄰省臺站12個。

本文將臺網建設過程劃分為四個時期，即臺網雛形期（1973-1983年），遙測臺網建設期（1983-2000年），“九五”數字化建設期（2000-2008年），“十五”數字化建設期（2008-2014年3月），如圖4所示。

2 臺網監測能力變化

為了便于對比，本文將各時期的地震頻次標準化為年均地震頻次。

圖5對比了臺網雛形期與遙測臺網建設期的震級-地震頻次關系。圖5a對比了兩時段的震級-累計年頻次關系，圖5b對比了兩時段的震級-年頻次關系，可以看出，1983-2000年，臺網監測到的1-2級地震數量增加了大約一倍，這是因為遙測臺網的建設使原有臺網加密，從而提高了對先前監測區的監測能力，但是對0-1級地震的監測能力仍然很差，也就是遙測臺網的建設并沒有提高1級以下地震的監測能力。

圖6對比了遙測臺網建設期與“九五”數字化建設期的震級-地震頻次關系。2000年前后開始的“九五”數字化建設并沒有全面提高臺網的監測能力，如圖6b所示，監測能力在震級為1級附近出現了相反的變化，即“九五”數字化建設大幅提高了臺網對0-1級地震的監測能力，但是卻降低了對1-1.7級地震的監測能力。圖3對比了1992-2000年與2000-2008年山西地塹系內0-1級地震的分布，由于長治遙測地震臺網的加入對山西地塹系內地震活動的監測能力影響不大，因此為了保證參與對比時段的長度一致，選定其余四個遙測臺網已建成的1992-2000年代表遙測臺網建設階段也是合理的。結合圖4b、圖4c與圖3可以看出，在臺站數略有減少的地塹系北段大同盆地，監測到的0-1級地震數量顯著增加，而在臺站數大幅增加的中南段太原盆地、臨汾盆地、運城盆地，監測到的0-1級地震數量卻減少了，這說明0-1級地震監測能力的提高是監測設備數字化的結果，與臺站數量及分布無關。

圖7對比了“九五”數字化建設期與“十五”數字化建設期的震級-地震頻次關系。圖7b中可以看出，臺網監測到的0-1.7級地震數量增加了3至4倍，這是“十五”數字化建設后，數字臺站數量大幅增多，且分布更加均勻的結果。

3 結論及建議

遙測臺網的建設使原有臺網加密，從而提高了對先前監測區的監測能力，但并沒有提高1級以下地震的監測能力；“九五”數字化建設大幅提高了臺網對0-1級地震的監測能力，但是卻降低了對1-1.7級地震的監測能力；“十五”數字化建設使數字臺站數量大幅增多，且分布更加均勻，使監測到的0-1.7級地震數量增加了3至4倍。監測設備的數字化可以顯著提高0-1級地震的監測能力，可以以此作為測震臺網數字化程度的指標。

為了得到可靠的地震活動性研究結果，我們需要基于臺網監測能力長期穩定的背景地震監測資料。因此，為避免監測能力所帶來的干擾，本文建議在保持現有監測能力的前提下，盡量避免臺網再出現臺站布局、監測設備等的結構性變動，以積累長期穩定的背景地震活動資料。

【參考文獻】

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

[2]Habermann R E.Man-made changes of Seismicity rates[J]. Bull.Seism.Soc.Am.，1987，77：141-159.

[3]山西省地震局.山西省地震監測志[M].北京：地震出版社，2002.endprint