长春台不同类型地震的震相特征分析

张 宇，康建红，张洪艳，郑国栋，陈 聪

（1.长春地震台，吉林 长春 130117；2.吉林省地震局，吉林 长春 130117）

0 引言

长春台属国家I类基准台，是全国36个常规速报台、24个国际数据资料交换台之一；同时也是吉林省地震台网的子台。“九五”期间，长春地震台完成了地震观测系统的数字化改造，配备了CTS-1型宽频带地震计和EDAS-24IP型数采，仪器架设在山洞摆房内，台基为石炭二叠纪泥板岩夹变质砂岩。长春台山洞内年平均温度10℃，年平均温差不超过2℃，日温差小于0.1℃，山洞内设置多重门防止气流影响和人为干扰，非常适合CTS-1宽频带地震计运行。

CTS-1宽频带地震计是从“八五”期间开始研制的，首先应用于国家数字地震台网。CTS-1是高灵敏度宽频带地震计，它由3个独立分向传感器（一个垂直向、两个水平向）一体化安装组成，在50Hz～120s频带内对等速度输入响应平坦。仪器具有较低的自身噪声，动态范围优于140dB，三分向响应灵敏度分别为UD向2011.6，EW向1991.6，NS向2053.8（v＊s／m）。地震计采用力平衡负反馈系统，传递函数稳定。CTS-1型宽频带地震计具有宽频带、大动态、高分辨率的特点。

为提高长春台的地震监测能力和全球大震速报质量，我们对长春台使用CTS-1型地震计记录的不同震中距及不同类型地震的波形进行分析，对其相同的震相特征进行了总结。

1 资料的选取

使用长春地震台CTS-1记录的震中距不同的5个典型地震波形，以中国地震台网中心地震目录中所提供的参数为标准参数，进行震相特征分析。所选地震目录见表1。

2 震相特征分析

2.1 近震震相特征分析

近震是指震中距小于1000km的地震。近震范围地震波有直达波、反射波和首波［1］。不同震中距地震记录特征也不相同，震中距小于40km的近震只有直达纵、横波；震中距40～70km的近震能记录到直达纵、横波和反射纵、横波，反射波和直达波的周期相近；随着震中距的增大，首波将作为第一震相到达。图1是2004年03月24日09时53分内蒙古东乌珠穆沁旗ML6.2地震（震中距5.4°，596km），由于震中距较大，首波作为第一震相到达，短周期面波逐渐发育，振幅大，占据记录图的主体位置，各波的频率特性展示的较好。纵波与横波震相两两对应出现，主要震相有PN、PB、PG、SN、SB、SG。

表1 地震目录

图1 内蒙古东乌珠穆沁旗ML6.2地震Fig.1 ML6.2 earthquake in East Uzhumuqin of Inner Mongolia

2.2 远震震相特征分析

震中距在10～105°的地震称为远震，远震初至震相为地幔折射波P，远震记录到的波包括地幔折射波、地表反射波及转换波、核面反射波及转换波、地核穿透波和面波等。当震中距在10～16°的时候，由于地震射线传播时受到上地幔低速层影响，高频波大都被吸收只有低频成份可以传播到台站，此段距离被称为P、S波的“影区”，所以P、S震相不发育，较难辩认［2］。图2是2003年05月26日17时24分日本本州近海MS7.0地震（震中距13.3°），由于该震中距处在“影区”，所以S震相很不清晰。

当远震的震中距达到30～105°的时侯，通常可以识别的主要震相有P、S、PP、PPP、PS、SS、SSS、PCP、SCS、PCS、SKS、PCPCP、LQ、LR等。特别要注意的是波的到达顺序随着震中距的不同会有变化。图3是2000年10月25日17时32分印尼巽他海峡MS7.0地震（震中距53.4°），波形图中P、S初动尖锐，呈脉冲式1至2个周期；PCS波与S波交替，PCP波也超前了PP波；清晰地记录了P、AP、PCP、PP、PPP、SCP、PCS、S、SCS震相。

图2 日本本州近海MS7.0地震Fig.2 MS7.0 earthquake in the offshore of Honshu in Japan

图3 印尼巽他海峡MS7.0地震Fig.3 MS7.0 earthquake in Sunda Strait of Indonesia

2.3 极远震震相特征分析

震中距超过105°就是极远震，极远震没有地幔折射波。其初到波分别为衍射波、内核穿透波和外核穿透波等［1］。极远震的震相也较为丰富，主要震相有Pdiff、PKIKP、PKP1、PKP2、PP、PPP、PKS、SS、SSS、SKS、SKKS、S3KS等。图4是2001年01月14日01时33分萨尔瓦多MS8.0地震（震中距115.1°），该震仍然处在核幔分界面造成的“影区”内，虽然震级很大，但初至震相Pdiff比较弱，波形不够尖锐，振幅只有PP的1／5左右；PP初震相难确定，只能看到其波列，PP-Pdiff到时为4分52秒；且一个小时以后出现面波。记录的震相很丰富有Pdiff、PKIKP、XPKP、PP、PPP、SKS、SKKS、PS、SS。

2.4 深震震相特征分析

图4 萨尔瓦多MS8.0地震Fig.4 Salvador MS8.0 earthquake

震源深度小于60km的地震为浅源地震，震源深度大于300km的地震称为深源地震，介于两种情况之间的称为中源地震。随着震源深度的增大，地震记录有3个主要变化：其一是面波的能量由强到弱，逐渐在记录图上消失；其二是核面波及深震震相呈现尖锐的脉冲波形，且只持续1-2个周期；其三是各震相明显变得较为尖锐且衰减快［1］。当震源深到上地幔低速层之下，则没有5～16°的“影区”；SKS波与S波的交替也有所提前。图5是2002年06月29日01时19分汪清M7.2地震（震中距3.7°，震源深度540km），特征表现为震相起始尖锐，清晰、衰减快、呈脉冲式，SCS可用于确定深度，面波不发育，记录的震相有P、S、SCS。该震虽然震中距没有超过1000km，但是由于震源在地幔中，台站所接收到的地震波为地幔折射波，只能用震相有P、S分析定位，而不能用近震分析方法。

图5 汪清M7.2地震Fig.5 Wangqing M7.2 earthquake

3 讨论

（1）长春台不同类型地震的震相特征：

①近震范围地震波有直达波、反射波和首波。不同震中距地震记录特征也不相同，震中距小于40km的近震只有直达纵、横波；震中距40～70km的近震能记录到直达纵、横波和反射纵、横波，反射波和直达波的周期相近；随着震中距的增大，首波将作为第一震相到达。纵波与横波震相两两对应出现。

②远震震中距在10～16°的时候，受到上地幔低速层影响，会出现为P、S波的“影区”，P、S震相不发育，较难辩认。极远震震中距在105～143°的时候，处在核幔分界面造成的“影区”内，震相少，且不易识别。

③波的到达顺序随着震中距的不同会有变化。39～42°时，PCS与S交替；45°时，PCP与PP交替；83°时，SKS与S交替。

④汪清深震虽然震中距没有超过1000km，但是由于震源在地幔中，台站所接收到的地震波为地幔折射波，只能用震相有P、S分析定位，而不能用近震分析方法；用SCS确定深度比较准确。

（2）长春台记录不同类型地震的波形不一样，震相特征也不一样，但每个类型都有各自的显著特征，这与震源位置、深度、破裂方式等诸多因素有关，但主要是与传播路径上介质的吸收有关［3］。

（3）长春台CTS-1型地震计地震震相记录清晰、丰富，应用CTS-1宽频带数字地震仪能有效地提高地震台的地震监测能力和全球大震速报质量。

［1］刘瑞丰，陈会忠，等.地震学与地震观测［M］.北京：地震出版社，2007：169-173.

［2］肖健，等.典型地震波形特征分析［J］.地震地磁观测与研究，2011，32（5）：135.

［3］陈俊杰，等.长春地震台宽频带数字地震波形频谱特性的初步分析［J］.东北地震研究，2006，22（3）：64.