基于地脉动噪声的呼伦贝尔地区监测能力研究

李瑞红

（呼伦贝尔市地震局，内蒙古自治区 呼伦贝尔 021000）

0 引言

对地震台网监测能力的科学评估，是开展地震危险性分析、区域速度结构探查等地球科学研究的重要基础［1］。地震台网监测能力十分重要，在当前备受关注。因影响能力较多，监测能力处于不断变化之中。在“十五”期间，通过实施“中国数字地震观测网络项目”，建成了国家、省（自治区） 和市（旗） 三级管理的1200多个地震监测台站，组成了覆盖全国的地震观测网络，从而进一步提高了我国的地震监测能力［3］。关于区域台网的监测能力，不少科研人员做了相关工作。但内蒙古自治区呼伦贝尔地区目前还没有类似的研究成果，这里的地震监测能力分析对于该地区的地震台站建设及地震预测研究都具有重要意义。

内蒙古自治区呼伦贝尔市地域辽阔，占地面积25.3万多平方公里，是山东和江苏两省面积的总和，地震地质背景比较复杂，地下断裂带纵横交错，全市境内有三千多条河流［4］，有感地震时有发生。有记录以来该地区每隔一段时间就会出现一些测震学指标异常，非常有必要提高监测预报能力，目前还有待于进行地震台网优化布局、增加观测手段、仪器更新及软件升级等工作。

1 呼伦贝尔地区概况

1.1 呼伦贝尔地区地貌概况

呼伦贝尔市地处东经 115°13′～126°04′， 北纬 47°05′～53°20′。 东西 630 公里，南北 700 公里，总面积25.3万平方公里。南部与兴安盟相连，东部以嫩江为界与黑龙江省为邻，北和西北部以额尔古纳河为界与俄罗斯接壤，西和西南部同蒙古国交界。呼伦贝尔市现辖13个旗市区，74个镇（含两个矿区）、23个乡（其中13个民族乡）、25个苏木（其中一个民族苏木）、36个街道办事处。呼伦贝尔市总人口为269.7万人，其中农业人口100.85万人，非农业人口168.85万人，城填人口149.3万人，乡村人口120.4万人。全市有31个民族，主要有蒙古、汉、达斡尔、鄂温克、鄂伦春、满、回、朝鲜等。

呼伦贝尔市属寒温带和中温带大陆性季风气候，大兴安岭山脊和两麓气候差异明显。其特点是：冬季寒冷漫长，夏季温凉短促，春季干燥风大，秋季气温骤降。霜冻早，年平均气温为-5℃～-2℃。降水集中于7—8月的植物生长旺期，且雨热同期。

呼伦贝尔属亚洲中部蒙古高原的组成部分。大兴安岭以东北—西南走向纵贯呼伦贝尔市中部，形成三大地貌单元和经济类型区域。大兴安岭山地为林区，是林业经济区，海拔700～1700 m；岭西为呼伦贝尔大草原，是草原畜牧业经济区，海拔550～1000 m；草原与林地的过渡地带，多是黑钙土，适于发展种植业，形成以农牧业为主要成分的农牧结合经济带；岭东地区为低山丘陵与河谷平原，形成种植业为主的农业经济区，海拔200～500 m。

表1 受灾地区国民经济概况

呼伦贝尔位于大兴安岭隆起西部的边缘地带，西南部为海拉尔凹陷。大兴安岭隆起规模较大，结构复杂，一般海拔1000 m左右，最高峰海拔2029 m。隆起主要由北东向断裂褶皱和山间盆地组成，长达1000余公里，基底由太古代片麻岩组成，其上覆寒武系海相碳酸岩建造，奥陶系浅海相砂页岩建造，还有火山岩和复理石建造。经早华力西旋回结束了地槽沉积上升为陆地。早二迭世的海西运动终使地槽封闭，出现盖层沉积。燕山运动表现为强烈的断裂活动和大规模的火山活动，有酸性、中基性熔岩和火山碎屑岩。第三纪、第四纪喜马拉雅运动表现为强烈的间歇式抬升和中基性岩浆喷出。

区内规模较大的构造有哈克—巴日图断裂、海拉尔河断裂。哈克—巴日图断裂全长约240余公里，从北北东向延伸出区外至哈克、谢尔塔拉，构成海拉尔中新生代断陷与东部喜桂图复背斜的分界线。该断裂控制海拉尔盆地中、新生代地层的分布，断裂以东大面积出露古生界及中生代火山岩，形成低山丘陵地貌，断裂以西是中新生代地层沉积，地貌为平、缓的丘陵平原。经有关部门工作认定，该断裂为前第四纪断裂，主要活动在中生代，未发现晚更新世以来活动证据。海拉尔河断裂位于震区南侧及呼伦湖—海拉尔下沉区的东北侧，大致沿海拉尔河分布，西段走向北西，东段走向近东西向，倾向南，倾角60°～70°，断裂规模较大，长达300余公里。据工作证实，该断裂在晚更新世有过活动，沿该断裂带先后发生多次中小地震。

1.2 呼伦贝尔地区地震台网概况

呼伦贝尔地震台网包括两个国家台：海拉尔地震台、满洲里地震台，地方地震台站有13个，其中测震台6个：根河地震台、扎兰屯地震台、阿荣旗地震台、新巴尔虎右旗地震台、绰尔地震台、莫尔道嘎地震台；强震台2个：鄂温克强震台、根河强震台；前兆台5个：鄂温克水位观测站、扎兰屯水位观测站、莫旗水位观测站、牙克石水位观测站、额尔古纳水位观测站。

图1 呼伦贝尔地区地震台网Fig.1 Earthquake network in Hulun Buir region

2 资料的选取及数据处理

（1）原理：地震台网监测能力是指台网能测定地震震源位置、发震时刻和震级等基本参数且达到一定精度要求的台网控制区域的描述，一般用不同震级控制范围等值线图的方式表达［5-6］。地震台网监测能力的大小主要取决于台站密度、台网布局的合理性、台站背景躁声水平、观测系统的响应灵敏度、动态范围以及频带等因素。台网监测能力可在台网运行一段时间后根据台网观测到的实际地震检验获得，也可根据台站布局、背景躁声水平等计算理论监测能力［7］。

数字台网用速度型记录测定近震体波的公式为：

设台站的背景躁声水平为Vn（um/s），当信躁比Vs/Vn≥2时，认为地震信号是可被辨认的。近震的频率一般取f=2Hz～5Hz，则该台站对震级为ML的地震的最远控制距离Δmax可由公式（1） 计算得到。

台站能够记录的最大地动速度值为：

式中，Nmax为数据采集器能够输出的最大数字数（COUNTS），取决于数采的字长，kad为数据采集器的AD转换因子（V/COUNTS），Gm为数采的前放增益，S0为地震计的电压灵敏度（V·s/m）。

若Vs>Vmax，则记录限幅，因此将Vmax代入（1） 式可求得对震级为ML的地震的最近控制距离 Δmin。

单台控制范围为Δmin<零中距D<Δmax。采用空间逐点扫描方法，若该空间点有4个以上台站共同控制，则台网对该点具有监测能力［8］。

图2 技术路线图Fig.2 Technology roadmap

（2） 选取呼伦贝尔地区8个测震台的2018年3月25日00时至2018年3月26日00时数据，汇总并计算来评估该地区测震能力。

（3） 数据处理

表2 台站参数及噪声平均值

经过精细计算后可得出呼伦贝尔监测能力分析如下图所示：

图3 呼伦贝尔地区监测能力图Fig.3 Monitoring capacity of Hulun Buir City

从图中可以看出：地震监测能力符合台网目前的实际情况，呼伦贝尔市大部分地区的地震监测能力实现了ML≥1.9，中西部地区地震监测能力实现了ML≥1.3，海拉尔至扎兰屯部分地区监测能力达到ML≥0.7。鄂伦春旗中南部地震台网布局比较稀疏且背景噪声较大，导致监测能力相对偏低，对局部地区小地震的监测和定位精度都造成一定影响。应在该地区增加台站，以提高该区的监测能力。在分析计算过程中，没有考虑周边省份数据共享，因此有局限性。

3 结论

本研究客观反映了呼伦贝尔地区“十五”数字测震台网地震监测能力水平。

由于呼伦贝尔市测震台网密度分布不均匀，各地震台的观测环境、台基质量和背景噪声等条件不同，如鄂伦春旗中部地区台站稀疏、松散，对局部地区小地震的监测和定位精度产生一定影响，并不能做到100%记录ML≥1.0地震。

区域数字地震台网的运行，记录了许多重要地震事件，为现代地震学领域的理论创新和技术应用研究提供了广阔空间。高质量的数字地震台网的长期维护和运转，是提供长期有价值地震科学数据的重要保障，也是地震学研究的重要基础。