山西测震台网的发展与监测能力的变化

李成　江美英　阎鹏

【摘 要】测震台网的布局、台站数量、监测设备的数字化程度，都影响着台网的监测能力。本文将山西测震台网的发展划分为四个时期，即台网雏形期（1973-1983年），遥测台网建设期（1983-2000年），“九五”数字化建设期（2000-2008年），以及“十五”数字化建设期（2008-2014年3月），利用1970年～2014年3月间山西地堑系内的20375个地震，分析了各时期台网监测能力的变化。

【关键词】监测能力；山西测震台网；数字化

【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

测震台网的布局、台站数量、监测设备的数字化程度，都影响着台网的监测能力[1-2]。山西测震台网自上世纪70年代初开始建设以来，已经发展建设了40多年，在台网布局上经历了几次比较大的改动，并且监测设备也逐渐由模拟向数字转变，特别是在“十五”数字化项目改造后，台网的监测能力得到了大幅提高。本文以山西地堑系为研究区，利用1970～2014年3月研究区内的20375个地震（图1白色框内地震），分析了台网发展过程中监测能力的变化。最小完整震级Mc是表示台网监测能力的重要参数，标定着测震台网能够完整监测到地震的最小震级。图2为研究区内最小完整震级Mc随时间的变化，从中可以明显地看出，随着山西测震台网监测能力逐步提高，Mc总体上呈下降的趋势，其中，1970～2008年Mc基本在1.5～2.3之间，而2008年以后Mc在1.0上下波动。

1 台网的发展

山西省的地震监测始于1952年崞县5.5级地震之后。1953年底至1954年初，中国科学院地球物理研究所在太原、大同、临汾先后建立3个地震台，是中国在黄河流域第一个大面积地震观测台网的组成部分。1967年中央地震工作小组办公室和山西省科委组织领导，中国科学院地球物理研究所和山西省地震部门（山西省地震队）开始在全省范围内选建地震台站。至1973年，先后重建太原、临汾、大同台，新建夏县、灵丘、代县、沁水、介休、昔阳、离石、长治、蒲县地震台，本文以1973年作为山西测震台网建成的时间。1975年辽宁海城地震，尤其是1976年河北唐山地震之后至1983年，山西相继增建西坪、天镇、平鲁、定襄、武乡和永济地震台，同时改建和扩建原有的部分地震台。1978年后，分布在各大盆地条件比较好的临汾、夏县、长治、代县和西坪五个地震台被确定为中心地震台，撤销观测条件较差的平鲁台和沁水台。1983年建成临汾无线遥测地震台网，1986年建成太原无线遥测地震台网，1988年建成大同遥测地震台网，1990年建成运城遥测地震台网，1996年建成长治遥测地震台网。2000年以前，全部为模拟观测资料；2000年至2008年5月，随着“九五”山西数字遥测地震台网“一期”及“二期”建设工程的实施，台网内数字台站的数量由13个增加至21个，同时模拟台站几乎停侧[3]。2007年6月，“十五”数字监测系统与“九五”系统并行，开始试运行。2008年4月11日，国家“十五”重大项目——中国数字地震观测网络项目在京通过验收，山西数字测震台网开始正式运行，台网含固定台站32个，并接入周边邻省台站12个。

本文将台网建设过程划分为四个时期，即台网雏形期（1973-1983年），遥测台网建设期（1983-2000年），“九五”数字化建设期（2000-2008年），“十五”数字化建设期（2008-2014年3月），如图4所示。

2 台网监测能力变化

为了便于对比，本文将各时期的地震频次标准化为年均地震频次。

图5对比了台网雏形期与遥测台网建设期的震级-地震频次关系。图5a对比了两时段的震级-累计年频次关系，图5b对比了两时段的震级-年频次关系，可以看出，1983-2000年，台网监测到的1-2级地震数量增加了大约一倍，这是因为遥测台网的建设使原有台网加密，从而提高了对先前监测区的监测能力，但是对0-1级地震的监测能力仍然很差，也就是遥测台网的建设并没有提高1级以下地震的监测能力。

图6对比了遥测台网建设期与“九五”数字化建设期的震级-地震频次关系。2000年前后开始的“九五”数字化建设并没有全面提高台网的监测能力，如图6b所示，监测能力在震级为1级附近出现了相反的变化，即“九五”数字化建设大幅提高了台网对0-1级地震的监测能力，但是却降低了对1-1.7级地震的监测能力。图3对比了1992-2000年与2000-2008年山西地堑系内0-1级地震的分布，由于长治遥测地震台网的加入对山西地堑系内地震活动的监测能力影响不大，因此为了保证参与对比时段的长度一致，选定其余四个遥测台网已建成的1992-2000年代表遥测台网建设阶段也是合理的。结合图4b、图4c与图3可以看出，在台站数略有减少的地堑系北段大同盆地，监测到的0-1级地震数量显著增加，而在台站数大幅增加的中南段太原盆地、临汾盆地、运城盆地，监测到的0-1级地震数量却减少了，这说明0-1级地震监测能力的提高是监测设备数字化的结果，与台站数量及分布无关。

圖7对比了“九五”数字化建设期与“十五”数字化建设期的震级-地震频次关系。图7b中可以看出，台网监测到的0-1.7级地震数量增加了3至4倍，这是“十五”数字化建设后，数字台站数量大幅增多，且分布更加均匀的结果。

3 结论及建议

遥测台网的建设使原有台网加密，从而提高了对先前监测区的监测能力，但并没有提高1级以下地震的监测能力；“九五”数字化建设大幅提高了台网对0-1级地震的监测能力，但是却降低了对1-1.7级地震的监测能力；“十五”数字化建设使数字台站数量大幅增多，且分布更加均匀，使监测到的0-1.7级地震数量增加了3至4倍。监测设备的数字化可以显著提高0-1级地震的监测能力，可以以此作为测震台网数字化程度的指标。

为了得到可靠的地震活动性研究结果，我们需要基于台网监测能力长期稳定的背景地震监测资料。因此，为避免监测能力所带来的干扰，本文建议在保持现有监测能力的前提下，尽量避免台网再出现台站布局、监测设备等的结构性变动，以积累长期稳定的背景地震活动资料。

【参考文献】

[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.山西省地震监测志[M].北京：地震出版社，2002.endprint