福建區域重力臺網同震響應特征初析

俞文俊，張凱，李杏梅，鄭志泓，張翊寧，顏加進

福建區域重力臺網同震響應特征初析

俞文俊，張凱，李杏梅，鄭志泓，張翊寧，顏加進

（福建省地震局漳州地震臺，福建 漳州 363000）

通過收集整理福建區域7個重力觀測臺組成的連續重力觀測臺網歷年來的觀測資料，系統地從面波延遲時間、初動方向、最大形變幅度、同震持續時間等方面研究區域重力臺網內各臺重力儀觀測資料的特點，探討同震響應在福建區域的分布特征。

gPhone型重力儀；面波；變形幅度；同震

利用固體潮汐觀測的整點值數據可以很好地反映地球固體潮汐的日波、半日波特征及地震孕育過程中的中短期特征，但對于臨近地震前出現的更短周期的短期脈動，則不能滿足研究的需要。而數字化形變觀測資料提供了其研究的可能性。數字化觀測由于采樣率的大幅提高，豐富了潮汐觀測的震前變化信息[1]。本文通過對數字化儀器gPhone型重力儀的數據分析，結合福建區域內多臺重力儀所組成的重力臺網，研究其對遠、近震的同震響應特征及震后效應，不僅可以加深對福建區域重力臺網的認識，也可為今后的科學研究與應用工作提供基礎資料。

1 福建區域重力臺網觀測條件

福建地處歐亞大陸板塊邊緣，東臨太平洋板塊，為全球構造-巖漿活動最活躍的地區之一。區域內縱橫交錯著許多斷裂帶，其中最大的兩條政和-海豐斷裂帶和長樂-詔安斷裂帶貫穿了福建全境。圍繞著這兩條大斷裂帶，福建省布設了大量的地震監測儀器。福建地區共有7臺gPhone型相對重力儀，分別布設在福州、莆田、泉州、廈門、漳州、龍巖、南平等地，形成覆蓋福建省中南部沿海地區并延伸到內陸部分地區的高精度重力觀測臺網，如圖1所示。

2 福建區域同震響應特征分析

2.1 近震

2019-04-04T09：52：56臺灣臺東縣（北緯22.95°，東經120.87°）發生5.7級地震，如圖2所示。福建區域重力臺網內各臺站都記錄到了這次地震的同震形變波，如圖3所示。同震響應參數如表1所示。可以看出對于近震，福建區域各臺gPhone重力儀的同震響應形態都是震蕩型，無階躍。

2019-04-04T09：52：56，臺灣臺東縣發生5.7級地震。2019-04-04T09：53：44，主震發生后48 s，泉州臺重力儀出現初動，重力值向上突跳6.9×10-8·S-2，隨后向下突跳1.55×10-7·S-2，然后上下震蕩。7 s后漳州臺重力儀出現初動，緊接著是福州臺，直到主震發生121 s后，南平臺才迎來初動，整整比泉州臺慢了73 s，這明顯與震中距的遠近有關。主震發生后98 s，泉州臺重力儀記錄到的波幅以大幅度震蕩的方式達到最大波值1.913×10-5·S-2，隨后曲線下降9.86× 10-6·S-2，2019-04-04T09：55：45達到最小值1.848 84×10-5·S-2。之后，震蕩幅度緩慢收窄，直至2019-04-04T10：14：05后曲線已基本恢復光滑，觀測曲線固態潮形態依然保持完好。其他臺站重力儀同震響應也基本同步。

圖1 福建重力臺網臺站分布圖

圖2 臺灣臺東縣5.7級地震

圖3 福建區域重力臺網對臺灣臺東縣5.7級地震的響應曲線

表1 臺灣臺東縣5.7級地震的同震響應參數表

臺站經度緯度震中距/km面波延遲時間/s初動方向最大形變幅度/（10-5·S-2）同震持續時間 泉州118.60°24.95°31648上3 761.8414 min 05 s 福州119.47°26.15°38059上6 369.4213 min 53 s 漳州117.64°24.48°36655下7 557.9813 min 12 s 南平118.19°26.61°485121上2 71614 min 42 s 莆田119.01°25.45°33186上3 217.199 min 46 s 龍巖117.02°25.13°45692下3 326.2711 min 15 s 廈門118.08°24.45°330104上6 068.9810 min 23 s

2.2 遠震

2019-05-26T15：41：12秘魯北部（南緯5.85°，西經75.18°）發生的7.8級地震如圖4所示。福建區域重力臺網內各臺站都記錄到了這次地震的同震形變波，如圖5所示，同震響應參數如表2所示。可以看出，對于遠震，福建區域各臺gPhone重力儀的同震響應形態也都是震蕩型，無階躍。

圖4 秘魯北部7.8級地震

2019-05-26T15：41：12，秘魯北部發生7.8級地震。2019-05-26T16：00：57，主震發生后19 min 45 s，莆田臺重力儀出現初動，重力值向上突跳1.62×10-7·S-2，隨后向下突跳2.75×10-7·S-2，然后上下震蕩。1 s后廈門臺重力儀出現初動，緊接著是漳州臺，主震發生19 min 51 s后，南平臺和泉州臺同時迎來初動，比莆田臺慢了6 s。主震發生后121 min后，莆田臺重力儀記錄到的波幅以大幅度震蕩的方式達到最大波值1.02×10-6·S-2，隨后曲線下降2.7×10-7·S-2，于2019- 05-26T17：03：45達到最小值1.341 5×10-6·S-2。之后，震蕩幅度緩慢收窄，直至798 min后曲線已基本恢復光滑，觀測曲線固態潮形態依然保持完好。其他臺站重力儀同震響應也基本同步。

圖5 福建區域重力臺網對秘魯北部7.8級地震的響應曲線

表2 秘魯北部7.8級地震的同震響應參數表

臺站經度緯度震中距/km面波延遲時間初動方向最大形變幅度/（10-6·S-2）同震持續時間 泉州118.60°24.95°17 45319 min 51 s下1.563 5826 min 48 s 福州119.47°26.15°17 31019 min 48 s下3.892 3726 min 53 s 漳州117.64°24.48°17 55519 min 47 s下3.902618 min 12 s 南平118.19°26.61°17 32519 min 51 s下2.081 5650 min 42 s 莆田119.01°25.45°17 38319 min 45 s下2.361 5798 min 46 s 龍巖117.02°25.13°17 65819 min 48 s下1.282 6649 min 15 s 廈門118.08°24.45°17 52819 min 46 s下2.910 5650 min 23 s

3 結論

3.1 面波延遲時間

發生在臺灣臺東縣的這次5.7級地震，福建區域內的gPhone重力儀均能清晰地記錄到。其中，記錄到的同震形變波的延遲時間分別為48～121 s不等。這與震中距的遠近正好成比例關系?？烧J為，地震波在巖石中傳播的時間與其傳播的距離成正比，延遲時間的長短反映震中距的遠近。

3.2 初動方向

對于同一地震，各臺gPhone重力儀所表現的初動方向并不一致。考慮數字化采樣是按通道依序進行，各手段、各分量的采樣時間并不同步，因此，數字化觀測并不能完全反映同震響應的全部信息，即可能丟失了初動信息，從觀測曲線中提取的初動信息可能不客觀。該問題有待今后工作中進一步探究[2]。

3.3 最大變形幅度

同震響應的最大變形幅度與震級大小以及震中距的遠近有較強的關系，對于相同的地震，震級與最大變形幅度成正比，震中距也成正比。但對于不同地區發生的震級相同的地震，遠震的最大變形幅度未必大于近震，可以認為地震波的長距離傳播存在能量消耗，導致儀器接收到同震波形時原有的變形幅度已衰減。

3.4 同震持續時間

分辨率高的儀器，能觀測到更微小的變化，因此，同震持續時間與觀測儀器的分辨率有關[3]。對于同一地區的地震，震級大的地震釋放的能量普遍更大更持久，因此同震響應的時間與震級往往成正比。而同等震級下，震中距的遠近，由于在傳播過程中存在能量消耗，也會對同震持續時間造成相應的影響，一般同震持續時間與震中距成反比。

［1］張晶，牛安福，高福旺，等.數字化形變觀測提取的地震短臨異常特征［J］.地震，2003，23（1）：70-76.

［2］楊婕，劉水蓮，卓群，等.臺灣花蓮海域強震的同震響應特征［J］.華北地震科學，2011，29（3）：39-43.

［3］張遠誠，熊先保，黃曉華.數字化形變臺站觀測資料質量跟蹤分析［J］.大地測量與地球動力學，2003（4）：125-128.

P315.7

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.24.063

2095－6835（2019）24－0141－02

俞文?。?991—），男，助理工程師，研究方向為地球重力。

〔編輯：張思楠〕