珊溪水库地震台阵建设

尹晶飞 张 明 汪贞杰 沈 钰

（中国杭州 310013 浙江省地震局）

0 引言

地震台阵的建设最初是为探测地下核试验产生的地震波信号，随着地震观测技术的发展，地震台阵的主要任务也逐渐发生了变化。运用地震台阵观测系统和台阵数据处理技术，可以进行区域和地方性的地震活动性研究（郝春月等，2007）。地震台阵具有抑制地面噪声、提高信噪比的特点，以及比单台更强的地震监测能力（郝春月等，2007）。

地震台阵是在与所观测地震波波长相当的孔径范围内，按照一定的几何规则布设若干地震计的地震观测系统。目前，一般按照孔径将地震台阵分为大孔径台阵、中等孔径台阵、小孔径台阵。大孔径台阵孔径一般为100—200 km，如美国的蒙大拿台阵（Douglas，2002）；中等孔径台阵孔径一般为20 km 左右，如英国的EKA 台阵；小孔径地震台阵孔径一般为3—5 km，如上海地震台阵（朱元清等，2002）。地震台阵常见的的布局有环形台阵、正交台阵、“L”型台阵和组合型台阵等。本文主要介绍浙江省珊溪水库地震台阵建设过程及其在2014 年珊溪水库地震震群监测中所发挥的作用。

1 珊溪水库地震台阵概况

珊溪水库位于浙江省温州市飞云江干流上游河段，于2001 年12 月竣工，蓄水水位约为133 m，2002 年、2006 年库区分别发生过最大震级ML3.9、ML4.6 的水库地震震群（钟羽云等，2011）。为了提高珊溪水库区域内的地震监测能力，同时提升对台湾地区地震事件的数据分析精度，2006 年至2007 年浙江省地震局完成了珊溪水库地震监测台阵的建设。该台阵为环形台阵，共有7 个子台，平均台间距约为6.5 km（图1）。台阵中配备的地震监测设备为北京港震科技股份有限公司生产的地震计和数据采集器，各个子台间依靠通信光缆进行数据传输（表1）。

图1 珊溪水库地震台阵子台分布（基于谷歌地球2019 年12 月图层绘制）Fig.1 Distribution of the seismic array in Shanxi reservoir（drawn based on Google Earth，2019.12）

表1 珊溪水库地震台阵子台概况Table 1 Overview of the seismic array in Shanxi reservoir

2 珊溪水库地质构造

珊溪水库地震台阵所处位置在地质构造上隶属于浙东南褶皱带次级构造单元温州—临海坳陷带南部的泰顺—青田断坳（马志江等，2016）。水库基底为前震旦系变质岩，总体呈NE 向，固结程度高，周边的岩性主要为侏罗纪上统火山碎屑岩和白垩纪下统的河湖相沉积岩。新近纪以来，珊溪水库库区的构造运动主要表现为大面积间歇性升降，库区内没有大规模的区域性断层，但次级断层较发育（图2）。整个台阵覆盖地区的构造以NE 向压扭性、NW 向张扭性断裂构造为主，其次为EW 向和NS 向（朱新运等，2010）。目前，已发现库区内有14 条断裂，NE 向断裂带内挤压构造透镜体、劈理发育，断层形成于前中生代。NW 向断裂带内挤压构造透镜体、断层泥及片理发育，断层形成于燕山晚期。

图2 珊溪水库地质构造（来源于浙江省地震局信息中心）Fig.2 The geological structure of Shanxi reservoir(refer from Zhejiang Earthquake Agency Information Center)

3 珊溪水库地震台阵勘选过程

在野外勘选之前，根据建设区域的自然条件以及台阵的形状特征，初步确定各个子台的大致位置，再结合前期该区域内的流动台站观测数据进行分析，尽可能选择地质结构稳定、人为干扰较少的地区进行实地勘察。

台站勘选工作中主要参考《中国数字地震观测网络技术规程》（中国地震局，2005）和《地震标准汇编2009（第一册）》（中国地震局，2009）中对测震台站台址勘选的相关要求，并结合实际情况，充分考虑了供电、通讯、避雷和台站后期管理等条件，所有这些都是为了保证台站建成后能长期稳定地产出高质量观测数据。

表2 珊溪水库地震台阵子台勘选情况Table 2 Station survey of the seismic array in Shanxi reservoir

4 珊溪水库地震台阵建设过程

珊溪水库地震台阵的建设规范主要依据《地震标准汇编2009（第一册）》（中国地震局，2009）中的相关要求，并结合台站勘选位置的实际情况进行适当调整，而且充分考虑了后期的业务拓展能力。

台站主体建筑采用上下圈梁的框架结构，一般按照长5.0 m、宽3.0 m、高2.5 m 的标准进行设计，内部分割为观测摆房和记录室。墙体采用双层实体墙，双层墙之间使用保温材料填充，以保证观测环境相对稳定。

观测摆墩一般按照长1.0 m、宽0.8 m、距室内地面高度0.6 m 的标准进行设计。在完整的基岩基础之上，采用C30 水泥混凝土一次性浇筑完成，观测墩四周预留0.1 m 宽度的隔震槽。

台站供电均采用220 V 市电接入，供电线缆接入台站前30 m 进行铠装电缆埋地铺设。台站通讯方式在经过数次改造后，目前已实现所有子台之间的光纤通讯。台站基本情况见表3。

表3 珊溪水库地震台阵子台基本情况Table 3 The basic situation of the seismic array in Shanxi reservoir

图3 仰山台外观Fig.3 The appearance of Yangshan station

图4 珊溪台外观Fig.4 The appearance of Shanxi station

5 珊溪水库地震台阵监测能力

珊溪水库地震台阵的建设完成，对提升浙江省地震台网监测能力发挥了重要作用，尤其是对库区的中小地震监测能力有了显著的提高。对比2002 年和2014 年2 次水库地震震群的记录可知，得益于地震台阵建设，台网记录到的震群最小完备震级Mc由2002 年的ML1.5 降至2014 年的ML0.3（汪贞杰等，2019）。在台网监测能力不断提高的同时，台网的定位能力也得到改善。2002 年监测到的水库地震，由于受台站密度的限制，定位精度有限，震中的空间分布较离散，未能显示出明显的优势分布方向；而2014 年震群的定位资料表明，地震空间展布与贯穿库区的双溪—交溪垟断裂一致，定位精度显著提高（图5）。

图5 珊溪水库库区2002 年、2014 年震群的震中灰色填充区域为珊溪水库；三角形为台站；红色圆圈为2014 年震群；蓝色加号为2002 年震群；灰线为断层Fig.5 The epicenters of the earthquake swarms in 2002 and 2014 in the Shanxi reservoir region

6 结束语

自2001 年珊溪水库蓄水后，开始出现水库地震震群活动。为满足水库区域震群监测的需求以及提高对东南沿海地区地震活动的数据分析能力，浙江省地震局在2006 年开始建设珊溪水库地震台阵，在台阵勘选和建设过程中充分考虑了当地实际条件和地质环境，以及后续观测功能的扩展性。台阵建设完成后，库区地震的监测能力以及地震定位数据的精度有明显的提升。对于区域性的小震活动，小孔径地震台阵可以监测到更加丰富的地震波形信息，这不仅有利于产出更加丰富的震源机制信息，也有利于获取更全面的震区地质结构变化信息。