丽江地震台新台址勘选

2022-10-24匡泳庄黑贺堂吴会梁顾慧冬穆志军

地震地磁观测与研究 2022年4期

关键词：台站丽江噪声

匡泳庄黑贺堂吴会梁顾慧冬穆志军

1）中国云南 674100 丽江地震监测中心站

2）中国云南 671000 中国地震科学实验场大理中心

0 引言

丽江地震台始建于1970 年，地处川滇菱形块体西侧、红河断裂带北端（杨跃文等，2010）。该区域主要分布有丽江—剑川断裂、中甸—大理小金河断裂、程海断裂、玉龙山前断裂等。活动断裂发育和复杂的地质构造为监测地震活动提供了良好地质条件。

因丽江市规划修建的丽江古城—宁蒗高速公路途经丽江地震台附近，对台站观测环境造成较大干扰。为确保台站良好的监测质量，按照地震台址勘选和建设的相关标准和规定，勘选丽江地震台新台址。拟选台址位于云南省丽江市玉龙县石头乡左洛满村附近，地理经纬度为：26.8°N、99.7°E，高程为2 650 m。该处背靠山体，基岩大部分外露，山体岩性为花岗岩，岩石完整，硬度较高。周边交通便利，距村庄硬化道路约1 km，距省道约4.3 km，距大理—丽江高速公路约22 km；附近2 km 内有变压器和光缆基站，交通、通信和供电等条件满足建台要求。本文主要介绍丽江地震台的勘选工作，计算和分析测点的背景噪声，并对拟选台址的可行性进行探讨。

1 地质及气象概况

拟选台址位于西南“三江”造山带“蜂腰部”的中段，地处欧亚大陆与冈瓦纳大陆的接合部，西面为鲁甸断裂、维西—乔后断裂、施技—罗古箐断裂；东面为中甸—龙蟠—乔后断裂，地质构造较复杂（图1）。云南省地质调查院（云南省地质调查院区域地质调查所，2008）依据在一定演化历史中处于特殊的大地构造位置、具有相应特征的沉积建造、岩浆建造变质变形等特征，并结合深大断裂的分布，划分出3 个一级构造单元。结合构造、岩性及交通等情况，拟选台址位于金沙江断裂以东和大羊场—石头断裂以西的四级构造单元黎明结晶基底内，其隶属于一级构造单元—扬子西缘弧—盆系，区域内无大型的横向断裂（图1）。

图1 拟选台址区域地质简图Fig.1 The regional geology diagram of proposed site

拟选台址区域属低纬度温带高原山地季风气候，由于海拔差异较大，从南亚热带气候至高寒带气候均有分布（黄义忠，2010）。根据近10 年气象数据统计，年平均气温13.8 ℃，年平均最高气温20.9 ℃，最低气温8.2 ℃，年平均日照2 417.8 h；年均降雨量919.3 mm，93.3%的降雨集中在5—10 月。因此，该区域具有光照充足、雨热同季、干湿季分明、年温差小、日温差大的气候特点。

2 台址勘选技术流程

勘选主要包括3 个阶段：图上作业、宏观勘选和仪器勘选。

（1）图上作业的主要任务是依据台站布局需求和大比例尺地图，初步确定宏观勘选的大致方位和范围，根据地质、气象、交通、通信、经济社会发展等地理人文环境，对建台的可行性进行初步分析，为下一步宏观勘选做好准备（丁世念等，2011）。根据《地震台站观测环境技术要求》（中国地震局，2004），并结合丽江市幅1∶250 000 区域地质图，初步圈定了3 个区域作为台址备选区，分别为石头乡片区、太安乡片区和团山片区。

（2）宏观勘选则根据图上作业的结果进行实地踏勘，详细调查台基地质环境、气象、交通、供电、通信、经济社会发展规划等地理人文条件，确定下一步仪器勘选的具体点位，调研台站施工条件和建设成本（丁世念等，2011）。针对图上作业确定的3 个备选区域的31 个测点进行现场实地踏勘：①石头乡片区共踏勘8 个点，其岩石岩性主要以花岗斑岩、石英二长斑岩为主；②太安乡片区共踏勘16 个点，其岩石岩性为玄武岩、安山岩6 个点，灰岩9 个点，角砾岩1 个点；③团山片区共踏勘7 个点，岩石岩性为玄武岩、安山岩4 个点，灰岩3 个点。经过前期勘选、比对，初步选定石头乡左洛满村一处基岩出露较好、地势开阔平坦的地方作为拟选台址。

（3）仪器勘选包括现场地脉动仪器测试、必要的通信信道测试、测试数据分析处理、测试报告编写等，确定拟建设台站的具体点位，给出拟采取的观测方式（山洞、地面、井下等）、供电方式、通信方式及建设成本等方面的明确结论（丁世念等，2011）。此次勘选中背景噪声测试使用北京港震机电技术有限公司生产的GL-PS2 型地震计，该仪器集成了3 分向短周期反馈式地震计和24 位数据采集系统，仪器结构小巧、功能完整、耗电量较小，整套装备轻便，仪器相应技术参数指标见表1。该仪器同时配备了GPS 天线、笔记本电脑、电池及一些辅助设备。

表1 GL-PS2 型地震计主要技术指标Table 1 The main technical indicators of GL-PS2 seismometer

3 数据测试结果

3.1 事件记录

人机交互统计地脉动测试48 h 内的原始测试波形，共记录到天然地震事件4 个，分别为中国云南兰坪ML1.1 地震［图2（a）］、中国云南香格里拉ML2.3 地震［图2（b）］、中国四川石渠ML1.6 地震［图2（c）］、希腊克里特岛MS5.6 地震［图2（d）］，记录震相清晰。其中，3 个近震，1 个远震，无非天然地震事件。非天然地震事件发生频度N=0 次/h，占记录时间的比例R=0，结果显示，N＜0.05 且R＜0.5%，评估结论为所选台址干扰较少。

图2 4 次天然地震波形记录Fig.2 The four natural earthquake waveform records

3.2 背景噪声分析

《地震台站观测环境技术要求》（中国地震局，2004）规定，将台基背景噪声在1—20 Hz频带范围内的速度RMS 值作为台基噪声水平的评估标准（表2）。以此为据，采用2021 年12 月28 日13:00 至 30 日12:00 共48 h 的整点数据，计算分析拟选台址台基环境噪声水平。

表2 台基噪声水平评估标准Table 2 Evaluation standard of station background noise level

（1）对拟选台址的地脉动噪声进行连续48 h 测试，本文应用童汪练老师研制开发的软件进行计算，从拟选台址背景噪声功率谱密度（图3）可见，勘选台址背景噪声功率谱密度曲线在地球高噪声模型（NHNM）和低噪声模型（NLNM）之间，在1—20 Hz 频带内所有时段功率谱密度值均小于-120 dB，总平均结果大于NLNM 约20—40 dB，属于低噪声台。

图3 拟选台址静态背景噪声功率谱密度Fig.3 The static background noise power spectrum density curve of proposed site

（2）从拟选台址背景噪声功率谱密度随时间的变化（图4）可以看出，在48 h 测试时段内，UD 向最大功率谱密度为-118.852 dB，最小功率谱密度为-133.256 dB，平均为-131.385 dB；EW向最大功率谱密度为-124.271 dB，最小功率谱密度为-138.309 dB，平均为-134.600 dB；NS向最大功率谱密度为-112.173 dB，最小功率谱密度为-137.099 dB，平均为-134.844 dB，满足在测试时段内变化不应大于中间值的20%的要求。

图4 拟选台址3 s 频点功率谱密度随时间的变化Fig.4 The variation of power spectrum density with time at 3-second frequency point of proposed site

（3）由丽江地震台2021全年12个月1—20 Hz台基噪声RMS均值月变化（图5）可看出，季节变化对台基噪声的影响较小，根据气象数据，7 月降雨较多，台基噪声出现明显的升高趋势，但全年变化均在Ⅰ级环境噪声范围之内。因此，季节变化对拟选台址台基噪声的影响较小，根据《地震台站观测环境技术要求》（中国地震局，2004），记录分析48 h 背景噪声数据足以评估拟选台址背景噪声等级。由表3 可知，UD 向静态地脉动噪声RMS 有效值平均为0.496×10-8m/s，EW向平均为1.305×10-8m/s，NS向平均为2.986×10-8m/s，需要说明的是，此结果剔除了4 个天然地震事件。因此，该拟选台址属于Ⅰ类台基噪声水平。