吳 雙，李樹鵬，胡旭輝，王 良

（山東省地震局，山東 濟(jì)南 250000）

“十三五”項(xiàng)目建設(shè)完成后，山東省內(nèi)已建成布局基本合理的數(shù)字化測震觀測系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以滿足日常地震速報(bào)工作的要求，但對微震事件或局部地區(qū)的非天然地震事件的監(jiān)控能力仍顯不足。在較大地震發(fā)生后，對余震活動(dòng)進(jìn)行有效跟蹤監(jiān)測是地震應(yīng)急工作的首要任務(wù)。但往往因?yàn)榕_站的密度不夠，無法準(zhǔn)確定位余震，在一定程度上影響到震后趨勢判斷，而應(yīng)急流動(dòng)臺的架設(shè)就可以有效地彌補(bǔ)局部地區(qū)監(jiān)測能力不足，從而提高地震定位精度（張清等，2019）。

1 地震流動(dòng)觀測啟動(dòng)工作

根據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2020年2月18日17時(shí)7分在山東省濟(jì)南市長清區(qū)（36.47°N，116.64°E）發(fā)生了M4.1地震，震源深度10 km。震中距平陰縣城26 km，距肥城市區(qū)34 km，距濟(jì)南市區(qū)41 km。按照地震應(yīng)急響應(yīng)工作安排，山東省地震局出動(dòng)現(xiàn)場流動(dòng)監(jiān)測隊(duì)，負(fù)責(zé)在震區(qū)架設(shè)流動(dòng)臺，對余震活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)中國地震局學(xué)科管理相關(guān)要求，地震計(jì)、數(shù)據(jù)采集器、通信設(shè)備、供電設(shè)備等均要做好檢測工作，包括備用儀器、電纜等均要存放于應(yīng)急庫房，以備不時(shí)之需。

2 流動(dòng)臺的組建

2.1 組網(wǎng)

流動(dòng)臺的布設(shè)是應(yīng)急流動(dòng)觀測的重要環(huán)節(jié)，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，流動(dòng)觀測臺站應(yīng)圍繞地震震中布設(shè)，而且流動(dòng)臺和現(xiàn)有固定臺要合理的對震中形成包圍分布，同時(shí)還需要考慮地震構(gòu)造帶的走向、地震破裂方向和震中遷移情況（張璐等，2019）。根據(jù)長清地震震中位置，同時(shí)考慮到流動(dòng)臺臺址應(yīng)避開陡坡、風(fēng)口、局部地形起伏變化大的地點(diǎn)以及可能影響觀測的震動(dòng)源，經(jīng)過對震中現(xiàn)場的勘察，選定了賈莊（LJIN）、小屯（L3704）、顧小莊（L3705）、五峰山（L3706）4個(gè)環(huán)境噪聲低、儀器能安全運(yùn)行、通信供電條件良好的觀測點(diǎn)架設(shè)流動(dòng)臺，加上長清（CHQ）固定臺，本次地震固定臺和流動(dòng)臺聯(lián)合組網(wǎng)的流動(dòng)監(jiān)測臺網(wǎng)完成，可以較好地包圍余震活動(dòng)區(qū)（謝江濤等，2019）。濟(jì)南長清4.1級地震應(yīng)急流動(dòng)觀測聯(lián)合組網(wǎng)臺站的空間分布如圖1，各應(yīng)急流動(dòng)觀測臺站的具體信息如表1。

圖1 濟(jì)南長清M4.1地震流動(dòng)臺組網(wǎng)分布圖

表1 濟(jì)南長清M4.1地震應(yīng)急流動(dòng)臺信息表

2.2 系統(tǒng)調(diào)試

地震計(jì)、數(shù)據(jù)采集器的參數(shù)配置和性能檢測決定了流動(dòng)臺在數(shù)據(jù)處理中的有效性。流動(dòng)臺架設(shè)完成后，工作人員對其進(jìn)行參數(shù)配置，確認(rèn)流動(dòng)臺授時(shí)正確，并進(jìn)行正弦、脈沖標(biāo)定，測試地震計(jì)性能是否良好，且流動(dòng)臺采樣率一般設(shè)為100 sps。4個(gè)流動(dòng)臺地震計(jì)正弦標(biāo)定、脈沖標(biāo)定如圖2。4個(gè)流動(dòng)臺正弦標(biāo)定和脈沖標(biāo)定結(jié)果如表2，結(jié)果顯示4個(gè)流動(dòng)臺工作狀態(tài)均正常。表2中觀測系統(tǒng)靈敏度計(jì)算公式為：觀測系統(tǒng)靈敏度＝地震計(jì)電壓靈敏度/數(shù)采轉(zhuǎn)換因子。以L3704流動(dòng)臺垂直向?yàn)槔M(jìn)行計(jì)算，采集電壓為±10 V，地震數(shù)據(jù)采集器轉(zhuǎn)換因子為74.5 nV/Count，地震計(jì)垂直向電壓靈敏度為999.01 V·s/m，通過公式計(jì)算得出L3704流動(dòng)臺垂直向的觀測靈敏度為13 409.53 Count·s/μm。

圖2 流動(dòng)臺正弦標(biāo)定和脈沖曲線圖

表2 4個(gè)流動(dòng)臺的標(biāo)定結(jié)果

3 流動(dòng)臺的噪聲水平分析

噪聲水平是衡量地震臺站觀測環(huán)境質(zhì)量的指標(biāo)，也是衡量地震臺站觀測的地震波形數(shù)據(jù)質(zhì)量的重要因素（王松等，2016）。地震流動(dòng)臺網(wǎng)架設(shè)主要目的是監(jiān)測余震活動(dòng)情況，為后續(xù)震情跟蹤、震情趨勢分析和斷層分析等提供有力的數(shù)據(jù)。為此流動(dòng)臺架設(shè)完成后，對臺基的噪聲水平分析就變得非常重要。本文采用Welch方法計(jì)算樣本數(shù)據(jù)的加速度功率譜密度評估臺基環(huán)境地動(dòng)噪聲水平（張宇等，2013）。隨機(jī)選取無地震事件6 h時(shí)間段原始數(shù)據(jù)作為計(jì)算樣本，計(jì)算4個(gè)流動(dòng)臺的臺基噪聲，各臺的噪聲功率譜密度曲線圖如圖3、圖4。

圖3 L3704小屯（左）和L3705顧小莊（右）流動(dòng)臺臺基噪聲功率譜密度曲線

圖4 L3706五峰山（左）和LJIN賈莊（右）流動(dòng)臺臺基噪聲功率譜密度曲線

從流動(dòng)臺臺基噪聲功率譜密度曲線圖可以看出：（1）小屯和賈莊兩個(gè)流動(dòng)臺均使用短周期地震計(jì)，兩個(gè)臺站分別在2 s～50 Hz和2 s～60 Hz頻帶范圍內(nèi)的高頻段臺基噪聲要高于NHNM曲線，說明臺站附近可能存在固定干擾源，也可能與流動(dòng)臺當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)構(gòu)造有關(guān)（侯頡等，2019）。（2）顧小莊和五峰山兩個(gè)流動(dòng)臺臺基噪聲在60 s～80 Hz頻帶范圍內(nèi)曲線大致正常，水平向在低頻段稍高于NHNM曲線，造成這種情況可能為附近環(huán)境干擾，如風(fēng)、大氣流動(dòng)等。另外，顧小莊流動(dòng)臺部分時(shí)段在高頻段臺基噪聲較高，可能是流動(dòng)臺存在不定時(shí)外界人為干擾。4個(gè)流動(dòng)臺臺基倍頻程1～20 Hz頻帶范圍內(nèi)環(huán)境地動(dòng)噪聲水平值如表3。

表3 流動(dòng)臺臺基噪聲平均RMS值

4 流動(dòng)臺的運(yùn)行狀況

4個(gè)流動(dòng)臺從2月18日架設(shè)完成至3月23日撤臺一直運(yùn)行良好，運(yùn)行率均在99.86%以上，各臺站運(yùn)行率情況如表4。

表4 4個(gè)流動(dòng)臺的運(yùn)行率統(tǒng)計(jì)

截至2020年3月5日，流動(dòng)臺運(yùn)行期間共記錄到余震事件34次。其中，M3.0～M3.9余震1次，M2.0～M2.9余震1次，M1.0～M1.9余震3次，M1.0以下余震29次（包含一個(gè)單臺不可定位事件）。記錄到震級最大的余震為2020年2月20日4時(shí)44分的長清M3.1（36.46°N，116.63°E）地震，震源深度8 km。流動(dòng)臺記錄到的地震波形如圖5、圖6。

圖5 L3704小屯（左）和L3705顧小莊（右）地震波形

圖6 L3706五峰山（左）和LJIN賈莊（右）地震波形

5 結(jié)論

流動(dòng)臺的架設(shè)可以實(shí)現(xiàn)對震區(qū)有效覆蓋，提升震區(qū)余震活動(dòng)的監(jiān)測能力。通過對流動(dòng)臺脈沖和正弦標(biāo)定測試，驗(yàn)證流動(dòng)臺設(shè)備性能良好；通過對流動(dòng)臺臺基噪聲數(shù)據(jù)樣本功率譜密度分析，獲得各流動(dòng)臺臺基地動(dòng)噪聲功率譜密度曲線和臺基倍頻程1～20 Hz頻帶范圍內(nèi)環(huán)境地動(dòng)噪聲水平值，垂直向最優(yōu)可達(dá)到2.44645e-7m/s。科學(xué)合理的流動(dòng)臺布設(shè)獲取了長清M4.1地震大量的余震記錄，精確的余震定位為震后余震活動(dòng)、震后趨勢判斷及區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造的分析均提供了有效的基礎(chǔ)資料。