江苏地区天然地震与非天然地震波形特征对比分析.DOCVIP

江苏数字地震台网中心记录波形初步分析 霍祝青 王俊 (中国南京 210014 江苏省地震局 ) 摘要 震相分析是地震监测的一项基本工作，地震事件主要包括天然地震、人工爆破、塌陷。总结江苏数字地震台网的波形资料，从震相、频谱、振幅比3个方面进行对比分析，找出天然地震、人工爆破、塌陷的不同之处，能够在地震定位过程中快速地识别出天然地震、人工爆破、塌陷，并把此方法在江苏台网实际工作中得到应用。 关键词：震相分析；天然地震；人工爆破；塌陷 0 引言 江苏数字地震台网由江苏省政府和中国地震局共同投资建设的综合性数字地震台网。前身为南京遥测地震台网，1985年建成投入运行，是我国较早建设的无线模拟遥测地震台网之一，随着“九五”、“十五”项目的实施，台网技术系统得到不断完善，地震监测与速报能力不断提高。目前，省内测震台站共有40个，地面台27个，井下台13个，均匀分布于全省。随着“十一五”项目进行，对现有系统不断优化地震监测能力将会得到更进一步提高。 1 人工爆破与天然地震特征对比分析 爆破是瞬间发生的，作用时间短，震源体积小，振动时间短，其优势周期比天然地震小。同时，爆炸源使周围介质开始时受到压缩作用，因此一般垂直方向上PG波均向上。而对于天然地震PG波呈四象限分布，即震源发生的振动，使一定方位的介质受压，形成压缩波，PG波向上；另一方位介质受拉伸，形成膨胀波，PG波向下(陈培善，1991)。 人工爆破是人为在地表面上的膨胀源，而天然地震是地下某处在极短时间内释放能量的结果，它们在波形上是有差异的，波形分析有以下几个特点（孟晓春，2002）：(1)天然地震纵波振幅小，横波振幅大，纵波与横波的振幅之比小；人工爆破则相反；(2)天然地震波形周期小，人工爆破波形周期大，这是相对而言。这要看记录波形的仪器，例如对于同一个地震。井下摆、地上摆和一般的地震计记录到的波形周期差别很大；(3)人工爆破初动方向多为上，塌陷初动方向多为下，而天然地震初动方向上下都有；(4)天然地震能量大，经过路径长，衰减缓慢；人工爆破则相反；(5)天然地震在时间和地点上随机性比较大，人工爆破在时间和地点上比较固定。 对于近源小吨位爆破，垂直（地震仪记录为：N-S,E-W, U-D三个分量）分向初动向上；强而尖锐，呈脉冲型；周期相对较小，振动衰减很快，振幅很快就从最大突减到最小。 江苏台网记录到的爆破主要是连云港港口爆破，记录到波形特征也符合近源小吨位爆破特征；对于连云港周边几个台站来说，由于是相对较近的当地爆破，波形特征多显示为P头较大，距离爆破点越近S波越不清晰，面波发育，同时炸药当量越大爆破面波越发育。（图1）为江苏连云港地区爆破与地震波形对比图。 图1 记录同一地区爆破与地震波形 Fig.1 The blasting and natural earthquake recorded at same region 天然地震主要是指构造地震，是构造应力集中超过介质弹性限度时，岩石破裂、岩层瞬时错动的结果，一般振动时间为几秒至几十秒。天然地震中，当震中距为100km内地震称为地方震。震中距在100-1000 km之间的称为近震(张少泉，1977)。 近震范围内有直达波、反射波、和首波。不同震中距地震记录特征不相同，震中距在小于40km 时通常记录到地震波形只有PG、SG ，由于震中距很小，波的周期很小，记录持续时间较短，通常不到1分钟。 40km-70km：通常能记录到直达纵、横波和反射纵、横波，到达顺序为PG、P11、SG、S11；反射波周期与直达波周期相近。 70km-120km：通常震中距在70km时就会出现全反射现象，即入射角达到临界角，折射角大于90度。从而导致70-110km内的反射能量很强，记录图上P11、S11振幅远远大于PG、SG的振幅(图2a)。理论上当入射角等于临界角时就会产生首波，所以P波段内还有来自莫霍面的首波，只是由于其能量极弱且比直达波传播时间长，所以被淹没在直达波的续至区内，无法看到。 120km-500km：随着震中距增大，首波将作为第一震相到达，这一距离大约为120km甚至更远。此段内波到达顺序为Pn、Pg、P11、Sn、SG、S11,波的周期也都将有所变化。由直达波、反射波走时关系可知，当震中距达到一定距离时，反射波与直达波将无限接近，由于传播路程增加，反射波能量开始减弱，因此，约在震中距300km以后，反射波将不易识别(图2b)。 500-1000km：震中距大于500km后短同期面波渐渐发育(图2c)，振幅大，占据记录主体位置，所有振相同期明显增大，各波频率发育特征较好。 图2a 图2b 图2c 图2 江苏地区近震典型图例 Fig．2 Typical seismogram of recent earthquake in