中國地震臺網觀測系統特性分析與資料應用研究

任 梟

中國地震臺網觀測系統特性分析與資料應用研究

任 梟

（中國地震局地球物理研究所，北京100081）

2000年以來我國地震觀測系統得到了迅速的發展，目前已建成了由國家數字地震臺網、區域數字地震臺網、火山數字地震臺網和流動數字地震臺網組成的新一代中國數字地震臺網。中國地震臺網中心每天匯集的數據量達到40GB，可以說，我國地震臺網產出的觀測數據積累到了一定程度，如此海量的地震波形數據為地震監測與研究提供了豐富的原始資料，也將在推動地球科學研究方面發揮重要作用。正確理解和使用不同類型數字地震儀器的特性，對于數據的應用至關重要。

本文主要針對中國地震臺網觀測系統特性展開研究分析，首次基于中國地震數字臺網觀測系統特性進行全面系統的研究，對中國數字地震臺網所使用的各種儀器的主要參數及其傳遞函數的計算方法進行了介紹與分析，結合我國數字地震臺網中使用的地震觀測系統，闡述了儀器傳遞函數的計算方法。中國數字地震臺網的觀測系統呈現多樣化的特點。我國地震臺網配置的地震計共計12大類19種，數據采集器的種類也有7種。我們對這幾類的觀測系統做了脈沖及正弦標定統計，各類系統脈沖標定波形記錄正常，幅度、周期、阻尼、靈敏度變化幅度均在5%以內。統計結果表明，我國各類系統運行性能是穩定和可靠的。

在此基礎上對中國地震臺網產出的數據進行了應用分析，探索了檢測與評價高質量觀測數據的方法，利用波形數據的各種動態指標，如：數據的連續性、完備性、噪聲等，對波形數據的應用質量進行了檢測，結果顯示：①中國地震臺站時序質量明顯次于IRIS臺站，因此，我國臺站的運維水平亟待加強；②中國大陸臺網的噪聲水平在不同區域有較大差異，經濟發達地區整體噪聲環境相對較高，而內陸的噪聲較低。此外，安徽臺網部分臺站的高頻信號部分噪聲環境比國際標準NLNM的下限還低，有可能是臺站給出的靈敏度偏大造成的。這些工作為進一步優化和改造中國地震臺網提供了科學依據，并為發揮波形數據在研究工作中的作用提供了有力的保障。

在充分了解中國地震臺網觀測的現狀和產出數據質量的基礎上，針對參數測定應用研究開展了相關工作，利用中國地震臺網的觀測數據進行地殼介質參數和震源參數的測定。首先基于新的中國數字地震臺網觀測系統產生的數據，最全面地給出了145個國家數字地震臺和792個區域數字地震臺站中658個地震臺站下方的莫霍面深度與vP／vS值，提供了最新的中國大陸莫霍面深度分布圖。中國大陸莫霍面結果與深反射人工測深（DSS）結果相當，具有較高的可信度。

另一方面，基于中國數字地震臺網觀測資料，使用自行研制的常規化測定產出中強震震源機制解的系統和實現快速計算大地震震源過程的系統，為大震快速產出提供產品。使用中強震震源機制解測定系統測定了發生在我國境內的86次5級以上地震事件的快速震源機制解，并將這86次地震事件反演結果與全球矩張量解（GCMT）結果進行了對比。結果顯示，震源機制類型一致的事件大約占總數的88%，測定矩震級結果與GCMT測定結果之差多數集中在－0.2～0.1震級單位范圍內。大地震震源過程的系統雖然不能像有限源波形反演方法一樣給出震源破裂過程的細節，但其理論簡單，計算快捷。作為應用實例，本論文使用中國地震臺網資料分別獲取了2004年蘇門答臘MS8.9地震和2008年汶川地震MS8.0地震的破裂過程，也驗證了這一系統的可用性。

同時，基于測定的南北地震帶地區大量中小地震震源機制解，采用Michael等提出的震源機制一致性參數（misfit角度），在汶川余震區開展震源機制一致性參數時空分布與強余震活動的關系研究。研究表明，整個余震區最大主應力方位復雜，存在明顯的空間差異，各分段又具獨自特有的形態。震源機制一致性、b值空間分布具有很好的對應關系。這項工作為探索強震的地點和時間預測提供了參考方法，以印證使用中國臺網數字資料的可用性，并為如何基于中國地震臺網開展監測、科研、預報相結合提供了較好結合的范例。

本文所完成的工作，為建立中國數字地震臺網觀測資料質量檢測體系奠定了基礎；為使用中國地震臺網觀測數據常規測定矩震級提供了技術保障；為促進監測工作與預報研究的科學結合應用提供了實例；為實現使用中國資料快速測定大地震的破裂信息進行了預研。關鍵詞中國地震臺網；系統特性；數據檢測；資料應用

（作者電子信箱，任梟：renx＠seis.ac.cn）

P315.78；

： A；

10.3969／j.issn.0235－4975.2014.02.012