長(zhǎng)白山天池火山地震活動(dòng)特征

摘要:長(zhǎng)白山天池火山自1985年起每年6～9月開展季節(jié)性地震觀測(cè)。1985年至1994年平均每年記錄到的火山地震在40次以內(nèi)。從2002年7月份開始，長(zhǎng)白山天池火山地震數(shù)量明顯增加，2003年發(fā)生1293次地震，2004年雖然地震數(shù)量略有下降，但是能量釋放持續(xù)增強(qiáng)。近年來(lái)，長(zhǎng)白山周邊地區(qū)地震活動(dòng)也明顯增強(qiáng)，2004年12月和2005年4月在距離長(zhǎng)白山天池30多公里的撫松縣發(fā)生了4.4級(jí)和4.0級(jí)構(gòu)造地震。長(zhǎng)白山附近發(fā)生了多次地震和火山震，天池口附近有強(qiáng)烈震感，可聽到地聲，并造成輕微震害。2005年8月份以后火山地震漸趨平靜，逐漸恢復(fù)到2002年以前的地震活動(dòng)水平。本文對(duì)長(zhǎng)白山火山地震監(jiān)測(cè)的現(xiàn)狀和監(jiān)測(cè)能力進(jìn)行了討論，并從基本的觀測(cè)事實(shí)出發(fā)分析研究了長(zhǎng)白山天池火山近年來(lái)的活動(dòng)水平，對(duì)長(zhǎng)白山天池火山目前的活動(dòng)現(xiàn)狀態(tài)進(jìn)行了初步分析。

關(guān)鍵詞:長(zhǎng)白山火山定位監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)

中圖分類號(hào):P315文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2011)02(b)-0213-03

1火山地震監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)概況

長(zhǎng)白山火山監(jiān)測(cè)站測(cè)震臺(tái)網(wǎng)自1999年7月份開始運(yùn)行。最初的臺(tái)網(wǎng)采取一個(gè)中心臺(tái)長(zhǎng)年觀測(cè)和5個(gè)測(cè)震子臺(tái)季節(jié)性觀測(cè)的方式，測(cè)震子臺(tái)包括氣象站臺(tái)、雙目峰臺(tái)、維東臺(tái)、東大坡臺(tái)、西大坡臺(tái)等，每年7～9月份觀測(cè)，采取硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，定期由工作人員現(xiàn)場(chǎng)取數(shù)。

為了加強(qiáng)對(duì)火山區(qū)微震的監(jiān)控，“十五”期間對(duì)臺(tái)網(wǎng)進(jìn)行了改造和擴(kuò)充。在二道白河新建了臺(tái)網(wǎng)中心，增建了5個(gè)測(cè)震子臺(tái)，中心臺(tái)、山門臺(tái)、雙目峰臺(tái)為井下短周期地震計(jì)，其他子臺(tái)使用寬頻帶地震計(jì)，所胡子臺(tái)均建設(shè)了擺房。

目前長(zhǎng)白山站臺(tái)采用CTS－1E型甚寬頻帶地震計(jì);山門臺(tái)、中心臺(tái)、雙目峰臺(tái)采用FSS－3DBH型短周期地震計(jì);東大坡臺(tái)、西大坡臺(tái)、維東臺(tái)采用CMG－3ESP型寬頻帶地震計(jì);橫山臺(tái)、氣象站臺(tái)、長(zhǎng)白臺(tái)、漫江臺(tái)均采用BBVS－60型寬頻帶地震計(jì)。長(zhǎng)白山站臺(tái)采用EDAS24－L6型數(shù)據(jù)采集器，其它臺(tái)站均使用EDAS－24IP型數(shù)據(jù)采集器。

建臺(tái)的原則是根據(jù)長(zhǎng)白山特殊的地理?xiàng)l件盡可能合理布局，為了保證火山噴發(fā)或其他火山災(zāi)害來(lái)臨時(shí)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)中心的安全運(yùn)行，新的長(zhǎng)白山火山中心臺(tái)設(shè)在火山口北40多公里外的二道白河鎮(zhèn)的一個(gè)相對(duì)高地上，歷史上未曾遭受過(guò)火山碎屑流或火山泥石流災(zāi)害。

5個(gè)子臺(tái)分布在距火山口1km～15km范圍內(nèi):長(zhǎng)白山臺(tái)(CBS)、維東臺(tái)(WDT)、氣象站臺(tái)(QXZ)、東大坡臺(tái)(DDP)、西大坡臺(tái)(XDP)。

2個(gè)子臺(tái)布設(shè)在距火山口15km～25km范圍內(nèi):山門臺(tái)(SMT)、雙目峰臺(tái)(SMF)。

4個(gè)子臺(tái)分而在距火山口25km～50km范圍內(nèi):橫山臺(tái)(HST)、中心臺(tái)(二道白河火山觀測(cè)中心，ZXT)、漫江臺(tái)(MJT)、長(zhǎng)白臺(tái)(CBT)，圖1是火山測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的布局簡(jiǎn)圖。

各臺(tái)站建設(shè)成無(wú)人值守?cái)?shù)字臺(tái)站，通過(guò)監(jiān)測(cè)獲得連續(xù)的天池火山地震波形資料，分別采取有線傳輸，無(wú)線傳輸和硬盤存儲(chǔ)的方式將觀測(cè)數(shù)據(jù)匯集到長(zhǎng)白山火山站測(cè)震臺(tái)網(wǎng)中心，實(shí)現(xiàn)快速地震定位并進(jìn)行資料分析研究。有線傳輸目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的是山門臺(tái)(SMT)、長(zhǎng)白山站臺(tái)(CBS)、中心臺(tái)(CBS)、長(zhǎng)白臺(tái)(CBT)、漫江臺(tái)(MJT)，其它臺(tái)站目前仍為本地存儲(chǔ)型臺(tái)站。

建成后的火山臺(tái)網(wǎng)中心將可以檢測(cè)到ML0.1級(jí)火山地震并能對(duì)ML1.0級(jí)以上火山地震進(jìn)行快速定位，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)火山口周圍50km范圍之內(nèi)火山地震進(jìn)行有效監(jiān)控。

2長(zhǎng)白山火山地震的時(shí)間分布特征

自1999年火山地震臺(tái)網(wǎng)建立以來(lái)，到2002年年中，年均頻次幾十次，從2002年6月開始，火山地震頻次急劇上升，2002年火山地震總次數(shù)為470次，2003年達(dá)1293次，2004年為728次，2005年為567次，2006年為118次，2007年為101次，2008年共記錄到80次，2009年共記錄到87次，2010年到6月末共記錄到52次。從2001年至2010年，最大火山地震的震級(jí)分別為ML2.2，3.0，3.7，4.4，4.0，2.8，1.8，1.6，1.5，1.1級(jí)(其中ML4.4級(jí)和ML4.0級(jí)地震為火山區(qū)內(nèi)發(fā)生的構(gòu)造地震)。圖2為火山地震月頻次曲線圖，從圖中不難看出長(zhǎng)白山天池火山地震活動(dòng)自2002年7月份起逐漸增高，地震頻次每月由幾十次增至上百次，至2003年達(dá)到頂峰，為1293次。之后開始緩慢衰減，到2005年底，基本恢復(fù)到1999～2001年間的活動(dòng)水平。

長(zhǎng)白山站地震觀測(cè)臺(tái)(CBS)距天池火山口較近(1.5公里)，觀測(cè)資料連續(xù)，目前討論的地震頻度和震級(jí)均以該臺(tái)資料為準(zhǔn)。在2002年共監(jiān)測(cè)到1級(jí)以上火山震83次，2級(jí)以上火山震17次，3級(jí)以上火山震1次。2003年全年共發(fā)生震群活動(dòng)15次。2004年9月8日在天池火山發(fā)生了自有測(cè)震記錄以來(lái)最大的一次火山地震震群活動(dòng)。震群活動(dòng)持續(xù)了近4小時(shí)，共發(fā)生地震51次，其中1級(jí)以上地震12次，2級(jí)以上地震3次，最大震級(jí)為ML3.7級(jí)。3個(gè)2級(jí)以上地震均聽到了明顯的地聲，ML3.7級(jí)地震發(fā)生時(shí)地聲非常大。地震當(dāng)時(shí)在長(zhǎng)白山北坡、西坡的人均有明顯的震感，北坡長(zhǎng)白山大峽谷內(nèi)個(gè)別房屋還產(chǎn)生了輕微裂紋。對(duì)于天池火山2004年9月8日發(fā)生的ML3.7級(jí)地震，CBS臺(tái)獲取了理想的波形資料。

與世界上其他火山區(qū)地震活動(dòng)相類似，天池火山地震活動(dòng)也常以震群形式出現(xiàn)。如在2002～2003年間，天池火山多次出現(xiàn)震群活動(dòng)，有時(shí)在一天內(nèi)可以記錄到上百次地震活動(dòng)。

3長(zhǎng)白山天池火山地震的空間分布特征

2001年前，因長(zhǎng)白山火山區(qū)地震活動(dòng)性較低，加之季節(jié)性監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)相對(duì)薄弱，未能對(duì)周邊發(fā)生的地震進(jìn)行精確定位。但CBS臺(tái)的地震記錄分析表明，其S波與P波到時(shí)差多為0.8秒左右，說(shuō)明震中基本位于距臺(tái)站5公里的天池火山口附近。自2002年中國(guó)地震局地球物理所在天池口附近布設(shè)流動(dòng)地震臺(tái)網(wǎng)后，由于臺(tái)網(wǎng)密度的增加而使定位能力得到了改善。圖3給出了2002年長(zhǎng)白山天池火山區(qū)地震震中分布及震源深度分布(吳健平等，2005)。

地震定位結(jié)果表明，地震主要集中分布在天池破火口之內(nèi)及附近，地震與天池邊緣的距離一般小于3公里，震源深度大多小于5公里。2002年夏季以來(lái)長(zhǎng)白山天池火山區(qū)發(fā)生了多次有感地震，這些地震震級(jí)大多是ML2～3的地震，產(chǎn)生明顯的有感地震與這些地震的震源深度較淺有關(guān)。由圖3可見，天池水面西部存在一條沿北西方向和一條沿北北西方向展布的地震震中帶。

4長(zhǎng)白山火山區(qū)地震活動(dòng)特點(diǎn)

(1)空間分布集中。

圖4是1993年以來(lái)長(zhǎng)白山可定位火山地震的震中分布圖(據(jù)吉林省地震局分析室)，從該圖可以看出長(zhǎng)白山火山地震空間分布相對(duì)集中，主要分布在天池西側(cè)和西南側(cè)，其中兩次ML4.0級(jí)以上火山地震均位于長(zhǎng)白朝鮮族自治縣境內(nèi)(圖4)。

(2)火山地震經(jīng)常以小震群的形式出現(xiàn)。

自2002年以來(lái)的小震群活動(dòng)也在持續(xù)增強(qiáng)，目前已經(jīng)記錄震群活動(dòng)38次，震群地震的次數(shù)也有逐年增多的趨勢(shì)。2002年最大震群地震次數(shù)68次，2003年最大震群地震次數(shù)172次，2004年最大震群地震次數(shù)158次，2005年最大震群地震次數(shù)221次，2006未發(fā)生震群活動(dòng)。

(3)震源深度比較淺。

長(zhǎng)白山火山地震具有典型的淺源構(gòu)造地震特征，其震源深度一般均在3～5公里之間(吳建平等，2005)。因?yàn)檎鹪瓷疃确浅\，發(fā)生在天池周邊的ML2.0級(jí)以上小火山地震當(dāng)?shù)匾话憔懈校械目梢月牭降芈暋?/p>

(4)火山區(qū)地震活動(dòng)性有周期性。

從1999年到2006年火山地震的Mt圖和頻度圖可以看出，近年火山地震的活動(dòng)性經(jīng)歷了一個(gè)完整的周期，從1999年的地震平靜期，到2003年地震活動(dòng)性達(dá)到最高峰，然后又在逐年下降。那么下一個(gè)高峰期什么時(shí)候會(huì)到來(lái)？因?yàn)檫B續(xù)地震記錄資料時(shí)間尚短，還得結(jié)合其它前兆手段進(jìn)一步研究。

5結(jié)語(yǔ)

自1999年長(zhǎng)白山天池火山站地震開始觀測(cè)以來(lái)，地震活動(dòng)的時(shí)間分布大致可分為三個(gè)時(shí)間段:即1999年夏至2002年6月、2002年7月至2005年7月、2005年8月至現(xiàn)在。在第一個(gè)時(shí)間段，地震活動(dòng)較弱，月頻次為十幾次到幾十次，最大地震為1.5級(jí)。第二時(shí)間段自2002年7月起，地震活動(dòng)頻次明顯增多，并發(fā)生一系列火山震群事件，日頻次可達(dá)上百次。在此期間，發(fā)生的最大震級(jí)是2004年9月8日的天池火山Ml 3.7級(jí)地震。2004年末天池火山西南側(cè)火山外圍區(qū)望天鵝火山的4.4、4.0級(jí)地震之后，天池火山地震頻次明顯趨減。至2005年底已基本與2002年7月份之前地震頻次持平，即天池火山地震頻次又恢復(fù)到了背景水平(劉國(guó)明等，2006)。

除了火山地震監(jiān)測(cè)資料外，火山區(qū)形變監(jiān)測(cè)資料、火山區(qū)流體地球化學(xué)監(jiān)測(cè)資料均表明2002年至2005年長(zhǎng)白山天池火山區(qū)存在明顯的異常情況，洪汗凈根據(jù)這些異常現(xiàn)象把長(zhǎng)白山火山當(dāng)前的活動(dòng)階段定義為“初始擾動(dòng)”階段(洪汗凈等，2007)。

參考文獻(xiàn)

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