1970年以来甘肃台网地震观测报告收集整理及其重新定位研究①

冯建刚，蒋长胜，韩立波，洪德全

（1．中国地震局兰州地震研究所，甘肃兰州 730000；2．中国地震局地球物理研究所，北京 100081；3．安徽省地震局，安徽合肥 230031）

1970年以来甘肃台网地震观测报告收集整理及其重新定位研究①

冯建刚1，蒋长胜2，韩立波2，洪德全3

（1．中国地震局兰州地震研究所，甘肃兰州 730000；2．中国地震局地球物理研究所，北京 100081；3．安徽省地震局，安徽合肥 230031）

为了有效地保护和挖掘1970年以来甘肃测震台网积累的宝贵资料，本文收集了甘肃测震台网的纸介质地震观测报告并整理成电子文档，讨论了在收集过程中遇到的问题，采用Hypoinverse方法对总共23 272次地震进行了重新定位研究，并且对重新定位结果进行了误差评价及结果对比分析。

地震观测报告；重新定位；甘肃测震台网

Abstract：In order to preserve the recording data of Gansu seismographic network and explore their research values，we have collected and reestablished the earthquake observation reports of the Gansu Seismographic network in paper redium since 1970，and changed them to the electronic files．Some problems we met in the work are discussed．Using the Hypoinverse method we relocated 23 272earthquakes events，and analyzed the results，evaluated its errors，comparied the results with initial results．

Key words：Earthquake observation reports；Relocating；Gansu seismographic network

0 引言

地震观测报告是地震定位过程中产出的、以一定技术规范编辑生成的文本报告。它是区域测震台网观测产出的最终成果之一，是具有广泛使用价值的地震基础资料，主要记录发震时刻、地震经纬度、震源深度、震相到时、定位误差、台站记录仪器型号、振幅、周期等参数，在地震活动性统计分析、地壳速度结构、地震精定位等研究工作中发挥着重要的作用［1－8］。世界上以国际地震中心（ISC）出版的地震报告（BISC）和美国地震情报中心（NEIC）出版的报告PDE和EDR质量最好、影响最大、权威性最高［9］。

早在1992年国家地震局就下发了《区域地震月报目录与地震观测报告编报规范》，为地震编报工作制定了统一的、规范化的格式和内容［10］，随着我国测震台网的改造，报告的质量得到了逐步提高。自1970年以来，甘肃测震台网经历了近40年的发展，积累了大量的资料，其中有30年的为模拟记录时期所积累，2000年6月测震台网数字化以后积累了近10年的数字化记录。模拟时期的资料以纸介质的形式保存在档案室，有少部分纸介质资料已经遗失，数字化测震台网开始运行后，观测报告以纸介质和电子文档的形式同时保存。为了保护甘肃测震台网积累的历史地震观测资料，充分发挥和挖掘地震观测报告在地震预测和地震学基础研究中的应用价值，甘肃省地震局组织了31人，历时半年，收集整理了1970年以来甘肃测震台网的纸介质的地震观测报告，将纸介质的地震观测报告按照一定的格式整理成电子文档，并且记录下收集资料过程中遇到的问题。最后利用收集整理的资料进行重新定位研究，并对重新定位结果进行评价。

1 资料收集整理情况

1．1 震相到时及地震基本参数的收集整理

1970－2000年甘肃测震台网的地震观测报告以纸介质的形式保存在档案室，需要人工录入。为了减少人为的录入错误，根据到时、发震时刻、震中距参数计算理论走时，对比理论走时和实际走时的差值，给定阈值进行初步检查，对照原始的地震观测报告检查超出阈值的数据，根据阈值修订到时、发震时刻和震中距较为明显的录入错误。在此输入整理过程中发现原始纸介质报告中存在一些错误。最后，利用PG和SG到时画出和达线，检查修正偏离和达线的到时数据，原则上只修订到时数据的小时值和分钟值。为了保证历史资料的完整性，除了整理震相到时、震源参数外，还整理了震中距、单台震级、周期、振幅以及测震的仪器型号。

资料收集工作历时6个月，共整理出震相到时数据近60万余条，其中一个地震具有三对以上PG和SG到时记录的近40万条。

1．2 测震台站资料收集整理

甘肃测震台网台站基本参数主要是通过地震观测报告收集整理。1970年以来，绝大多数地震观测报告每月一册，每本地震观测报告的前几页记录有关正在运行测震台站的基本信息，主要包括台站经纬度、海拔、仪器型号。1970年以来甘肃测震台网经历了三次升级改造，40年的发展可以划分为3个时段：1970年1月－2000年5月的模拟记录时段；2000年6月－2008年5月“九五”台网运行时段；2008年6月－2009年4月“十五”台网运行时段。“九五”和“十五”台网运行期间测震台站参数齐全；模拟记录时期的测震台站参数有部分缺失，缺失基本参数的台站有ZZ、LS、HS、LT、LKS、LCA等，这些台站名在地震观测报告中有震相到时，但台站的基本参数查不到。这些缺失基本参数的台站名仅出现在1975年以前的报告中，且记录时间都不长，最长的2年，最短的仅有2个月。

甘肃测震台网经历了近40年的发展（图1、图2），由1970年的16个模拟测震台站不断发展完善，模拟记录时期甘肃测震台站数目最高达41个（1994年1月）；“九五”期间台站数目有所减少，数字化和模拟测震台站共33个；“十五”甘肃测震台网运行后，甘肃测震台网在省界以内的数字化测震台站数目有44个，并且可以根据甘肃省及邻区地震定位的实际需要调用邻省（宁夏、陕西、四川、青海、内蒙）41个数字化测震（截止2009年4月共调用邻省的41个台站）台站的波形数据，有效地克服了甘肃行政区划狭长导致测震台站布局不合理的现状，大大提高了甘肃及邻区的监测能力。

图1 1970年以来甘肃台网测震台站数目Fig．1 The number of stations changed with time in the Gansu seismic network since 1970．

2 重新定位研究

利用收集到的震相到时资料和台站基本参数，采用Hypoinverse方法对甘肃测震台网1970年1月1日－2009年4月31日的地震进行重新定位，最终得到23 272地震的重新定位结果。

2．1 定位方法介绍及速度模型选择

Hypoinverse方法是单事件绝对定位方法的一种，其最大的优点是可以考虑比较复杂的地壳速度结构，采用多个利用远震反演的台站下方的速度结构，适用于区域地震的绝对定位。根据甘肃及邻区的测震台站和地震空间分布特征，利用Crust2．0选择了29个点，这29个点能够很好的覆盖甘肃及邻区（图3、图4）的速度结构。

图2 甘肃测震台站不同时期的空间分布图Fig．2 Distribution of seismic stations in Gansu province in different periods．

图3 甘肃及邻区速度模型Fig．3 The velocity model in Gansu and its adjacent areas．

2．2 重新定位结果误差分析

如上所述，1970年甘肃测震台网的监测能力可分为三个时段考虑，各个时段独立的分析重新定位误差。图5分别给出不同时段重新定位的走时残差、深度误差和水平误差的统计结果。

重新定位后的走时残差“九五”和“十五”期间的大部分主要分布在0～0．4s之间，模拟时期的走时残差较大。“九五”和“十五”期间水平方向上的误差主要分布在2km以内，走时残差和水平方向上的误差随着甘肃台网的数字化改造升级，误差逐渐减小。深度方向上误差相对较大，随着台网的数字化改造，地震深度误差并没有明显的降低，这也说明地震深度是地震定位中最复杂的问题。

2．3 定位结果对比分析

2．3．1 平面结果对比分析

为了对比重新定位与原始定位结果的差异，选择范围比较小的典型区域进行分析。以2003年10月25日民乐—山丹6．1、5．8级地震序列为对比研究区域，图6给出地震重新定位前后的地震空间分布图。重新定位后，地震空间分布更加集中，余震的优势分布走向比较明显。该区域断裂主要以NW或NWW方向为主，祁连山北缘断裂为左旋逆走滑断层，榆木山断裂的东南段为右旋逆断层，余震空间展布方向与该区域的构造环境基本一致［11］，并且重新定位结果与双差定位结果基本一致。可以看出地震的重新定位结果在水平方向上有很大的改进。

图4 部分点的速度结构Fig．4 The velocity structure models under some stations．

图5 重新定位结果误差分析Fig．5 The analysis on relocating errors in Gansu province in different periods．

图6 2003年民乐—山丹地震序列重新定位前后对比Fig．6 Comparison between initial and relocating result for Minle－Shandan earthquake sequence in 2003．

2．3．2 深度结果对比分析

地震在没有进行重新定位前，地震记录多数没有震源深度（图7（a）），其中多数是模拟记录时期记录的地震。地震重新定位后（图7（b））都给出了震源深度，绝大多数集中在25km以内，以10～15km的最多，极少数地震深度大于50km。深度大于50 km的地震震相到时资料可能存在一定问题。

图7 重新定位前后深度变化Fig．7 The depths of earthquakes before and after relocating．

2．3．3 地震丢失情况分析

在地震重新定位过程中，仅选择具有3对以上PG和SG到时的地震进行重新定位，导致一些地震无法进行重新定位。为了分析地震的丢失情况，将甘肃及邻区地震的重新定位结果与全国小震目录进行对比分析。选择1970年1月－2009年4月甘肃及邻区ML1．0地震进行统计分析（图8），结果显示ML1．0以上地震经过重新定位后共丢失6 881次地震。震级越低丢失的地震次数越多，其中6 494次为ML2．5以下的地震，占丢失地震总数的94．4%；ML2．5以上的地震仅丢失5．6%。重新定位结果可以应用于更为精细的小震三维空间分布特征研究。

图8 重新定位前后地震数目分析Fig．8 Comparative analysis on earthquake numbers before and after relocating．

3 结论及讨论

经过系统全面的对1970年以来甘肃测震台网的地震观测报告的收集整理工作和地震重新定位工作，有效的保护了这些宝贵的资料发掘了其潜在利用价值，使其充分发挥作用。重新定位后的结果在平面和深度上都有较明显改善，水平误差和走时残差随甘肃台网的改造升级越来越小。地震重新定位后ML2．5以下地震丢失比较严重，ML2．5以上的地震基本仅丢失5．6%，该震级低于该区域的最小完整性震级ML2．7［12］，重新定位结果可以应用在更为精细的小震三维空间分布特征研究。

致谢：“中国大陆未来10年M≥7．0地震危险区预测”项目组为甘肃台网数据收集提供经费支持和定位方法的培训；甘肃省地震局杨立明副局长和刘小凤主任对本项工作给予了大力支持；在台站参数收集过程中，甘肃省地震局监测中心陈继锋提供了诸多帮助；甘肃省地震局监测中心和预报中心同志、中国地震局兰州地震研究所在读研究生为地震观测报告的录入整理工作付出了大量的辛苦工作。特此致谢！

［1］ 杨智娴，陈运泰，郑月军，等．双差地震定位算法在我国中西部地区地震精确定位中的应用［J］．中国科学（D辑），2003，33（增刊）：129－136．

［2］ 杨智娴，陈运泰．用双差地震定位法再次精确测定1998年张北—尚义地震序列的震源参数［J］．地震学报，2004，26（2）：115－120．

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Collection and Reestablish Work for the Earthquake Observation Reports of the Gansu Seismographic Network since 1970and Earthquake Relocation

FENG Jian－gang1，JIANG Chang－sheng2，HAN Li－bo2，HONG De－quan3

（1．Lanzhou Institute of Seismology，CEA，Lanzhou 730000，China；2．Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China；3．Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China）

P315．730．2

A

1000－0844（2012）03－0289－05

10．3969／j．issn．1000－0844．2012．03．0289

2011－07－25

地震科技星火计划（XH026Y）；甘肃省地震局地震科技发展基金（2012M04）；中国地震局兰州地震研究所论著编号：LC2012020

冯建刚（1977－），男（汉族），山西屯留人，硕士，主要从事地震活动性和数字地震波资料应用等研究．