1970年以來甘肅臺網地震觀測報告收集整理及其重新定位研究①

馮建剛，蔣長勝，韓立波，洪德全

（1．中國地震局蘭州地震研究所，甘肅蘭州 730000；2．中國地震局地球物理研究所，北京 100081；3．安徽省地震局，安徽合肥 230031）

1970年以來甘肅臺網地震觀測報告收集整理及其重新定位研究①

馮建剛1，蔣長勝2，韓立波2，洪德全3

（1．中國地震局蘭州地震研究所，甘肅蘭州 730000；2．中國地震局地球物理研究所，北京 100081；3．安徽省地震局，安徽合肥 230031）

為了有效地保護和挖掘1970年以來甘肅測震臺網積累的寶貴資料，本文收集了甘肅測震臺網的紙介質地震觀測報告并整理成電子文檔，討論了在收集過程中遇到的問題，采用Hypoinverse方法對總共23 272次地震進行了重新定位研究，并且對重新定位結果進行了誤差評價及結果對比分析。

地震觀測報告；重新定位；甘肅測震臺網

Abstract：In order to preserve the recording data of Gansu seismographic network and explore their research values，we have collected and reestablished the earthquake observation reports of the Gansu Seismographic network in paper redium since 1970，and changed them to the electronic files．Some problems we met in the work are discussed．Using the Hypoinverse method we relocated 23 272earthquakes events，and analyzed the results，evaluated its errors，comparied the results with initial results．

Key words：Earthquake observation reports；Relocating；Gansu seismographic network

0 引言

地震觀測報告是地震定位過程中產出的、以一定技術規范編輯生成的文本報告。它是區域測震臺網觀測產出的最終成果之一，是具有廣泛使用價值的地震基礎資料，主要記錄發震時刻、地震經緯度、震源深度、震相到時、定位誤差、臺站記錄儀器型號、振幅、周期等參數，在地震活動性統計分析、地殼速度結構、地震精定位等研究工作中發揮著重要的作用［1－8］。世界上以國際地震中心（ISC）出版的地震報告（BISC）和美國地震情報中心（NEIC）出版的報告PDE和EDR質量最好、影響最大、權威性最高［9］。

早在1992年國家地震局就下發了《區域地震月報目錄與地震觀測報告編報規范》，為地震編報工作制定了統一的、規范化的格式和內容［10］，隨著我國測震臺網的改造，報告的質量得到了逐步提高。自1970年以來，甘肅測震臺網經歷了近40年的發展，積累了大量的資料，其中有30年的為模擬記錄時期所積累，2000年6月測震臺網數字化以后積累了近10年的數字化記錄。模擬時期的資料以紙介質的形式保存在檔案室，有少部分紙介質資料已經遺失，數字化測震臺網開始運行后，觀測報告以紙介質和電子文檔的形式同時保存。為了保護甘肅測震臺網積累的歷史地震觀測資料，充分發揮和挖掘地震觀測報告在地震預測和地震學基礎研究中的應用價值，甘肅省地震局組織了31人，歷時半年，收集整理了1970年以來甘肅測震臺網的紙介質的地震觀測報告，將紙介質的地震觀測報告按照一定的格式整理成電子文檔，并且記錄下收集資料過程中遇到的問題。最后利用收集整理的資料進行重新定位研究，并對重新定位結果進行評價。

1 資料收集整理情況

1．1 震相到時及地震基本參數的收集整理

1970－2000年甘肅測震臺網的地震觀測報告以紙介質的形式保存在檔案室，需要人工錄入。為了減少人為的錄入錯誤，根據到時、發震時刻、震中距參數計算理論走時，對比理論走時和實際走時的差值，給定閾值進行初步檢查，對照原始的地震觀測報告檢查超出閾值的數據，根據閾值修訂到時、發震時刻和震中距較為明顯的錄入錯誤。在此輸入整理過程中發現原始紙介質報告中存在一些錯誤。最后，利用PG和SG到時畫出和達線，檢查修正偏離和達線的到時數據，原則上只修訂到時數據的小時值和分鐘值。為了保證歷史資料的完整性，除了整理震相到時、震源參數外，還整理了震中距、單臺震級、周期、振幅以及測震的儀器型號。

資料收集工作歷時6個月，共整理出震相到時數據近60萬余條，其中一個地震具有三對以上PG和SG到時記錄的近40萬條。

1．2 測震臺站資料收集整理

甘肅測震臺網臺站基本參數主要是通過地震觀測報告收集整理。1970年以來，絕大多數地震觀測報告每月一冊，每本地震觀測報告的前幾頁記錄有關正在運行測震臺站的基本信息，主要包括臺站經緯度、海拔、儀器型號。1970年以來甘肅測震臺網經歷了三次升級改造，40年的發展可以劃分為3個時段：1970年1月－2000年5月的模擬記錄時段；2000年6月－2008年5月“九五”臺網運行時段；2008年6月－2009年4月“十五”臺網運行時段。“九五”和“十五”臺網運行期間測震臺站參數齊全；模擬記錄時期的測震臺站參數有部分缺失，缺失基本參數的臺站有ZZ、LS、HS、LT、LKS、LCA等，這些臺站名在地震觀測報告中有震相到時，但臺站的基本參數查不到。這些缺失基本參數的臺站名僅出現在1975年以前的報告中，且記錄時間都不長，最長的2年，最短的僅有2個月。

甘肅測震臺網經歷了近40年的發展（圖1、圖2），由1970年的16個模擬測震臺站不斷發展完善，模擬記錄時期甘肅測震臺站數目最高達41個（1994年1月）；“九五”期間臺站數目有所減少，數字化和模擬測震臺站共33個；“十五”甘肅測震臺網運行后，甘肅測震臺網在省界以內的數字化測震臺站數目有44個，并且可以根據甘肅省及鄰區地震定位的實際需要調用鄰省（寧夏、陜西、四川、青海、內蒙）41個數字化測震（截止2009年4月共調用鄰省的41個臺站）臺站的波形數據，有效地克服了甘肅行政區劃狹長導致測震臺站布局不合理的現狀，大大提高了甘肅及鄰區的監測能力。

圖1 1970年以來甘肅臺網測震臺站數目Fig．1 The number of stations changed with time in the Gansu seismic network since 1970．

2 重新定位研究

利用收集到的震相到時資料和臺站基本參數，采用Hypoinverse方法對甘肅測震臺網1970年1月1日－2009年4月31日的地震進行重新定位，最終得到23 272地震的重新定位結果。

2．1 定位方法介紹及速度模型選擇

Hypoinverse方法是單事件絕對定位方法的一種，其最大的優點是可以考慮比較復雜的地殼速度結構，采用多個利用遠震反演的臺站下方的速度結構，適用于區域地震的絕對定位。根據甘肅及鄰區的測震臺站和地震空間分布特征，利用Crust2．0選擇了29個點，這29個點能夠很好的覆蓋甘肅及鄰區（圖3、圖4）的速度結構。

圖2 甘肅測震臺站不同時期的空間分布圖Fig．2 Distribution of seismic stations in Gansu province in different periods．

圖3 甘肅及鄰區速度模型Fig．3 The velocity model in Gansu and its adjacent areas．

2．2 重新定位結果誤差分析

如上所述，1970年甘肅測震臺網的監測能力可分為三個時段考慮，各個時段獨立的分析重新定位誤差。圖5分別給出不同時段重新定位的走時殘差、深度誤差和水平誤差的統計結果。

重新定位后的走時殘差“九五”和“十五”期間的大部分主要分布在0～0．4s之間，模擬時期的走時殘差較大。“九五”和“十五”期間水平方向上的誤差主要分布在2km以內，走時殘差和水平方向上的誤差隨著甘肅臺網的數字化改造升級，誤差逐漸減小。深度方向上誤差相對較大，隨著臺網的數字化改造，地震深度誤差并沒有明顯的降低，這也說明地震深度是地震定位中最復雜的問題。

2．3 定位結果對比分析

2．3．1 平面結果對比分析

為了對比重新定位與原始定位結果的差異，選擇范圍比較小的典型區域進行分析。以2003年10月25日民樂—山丹6．1、5．8級地震序列為對比研究區域，圖6給出地震重新定位前后的地震空間分布圖。重新定位后，地震空間分布更加集中，余震的優勢分布走向比較明顯。該區域斷裂主要以NW或NWW方向為主，祁連山北緣斷裂為左旋逆走滑斷層，榆木山斷裂的東南段為右旋逆斷層，余震空間展布方向與該區域的構造環境基本一致［11］，并且重新定位結果與雙差定位結果基本一致。可以看出地震的重新定位結果在水平方向上有很大的改進。

圖4 部分點的速度結構Fig．4 The velocity structure models under some stations．

圖5 重新定位結果誤差分析Fig．5 The analysis on relocating errors in Gansu province in different periods．

圖6 2003年民樂—山丹地震序列重新定位前后對比Fig．6 Comparison between initial and relocating result for Minle－Shandan earthquake sequence in 2003．

2．3．2 深度結果對比分析

地震在沒有進行重新定位前，地震記錄多數沒有震源深度（圖7（a）），其中多數是模擬記錄時期記錄的地震。地震重新定位后（圖7（b））都給出了震源深度，絕大多數集中在25km以內，以10～15km的最多，極少數地震深度大于50km。深度大于50 km的地震震相到時資料可能存在一定問題。

圖7 重新定位前后深度變化Fig．7 The depths of earthquakes before and after relocating．

2．3．3 地震丟失情況分析

在地震重新定位過程中，僅選擇具有3對以上PG和SG到時的地震進行重新定位，導致一些地震無法進行重新定位。為了分析地震的丟失情況，將甘肅及鄰區地震的重新定位結果與全國小震目錄進行對比分析。選擇1970年1月－2009年4月甘肅及鄰區ML1．0地震進行統計分析（圖8），結果顯示ML1．0以上地震經過重新定位后共丟失6 881次地震。震級越低丟失的地震次數越多，其中6 494次為ML2．5以下的地震，占丟失地震總數的94．4%；ML2．5以上的地震僅丟失5．6%。重新定位結果可以應用于更為精細的小震三維空間分布特征研究。

圖8 重新定位前后地震數目分析Fig．8 Comparative analysis on earthquake numbers before and after relocating．

3 結論及討論

經過系統全面的對1970年以來甘肅測震臺網的地震觀測報告的收集整理工作和地震重新定位工作，有效的保護了這些寶貴的資料發掘了其潛在利用價值，使其充分發揮作用。重新定位后的結果在平面和深度上都有較明顯改善，水平誤差和走時殘差隨甘肅臺網的改造升級越來越小。地震重新定位后ML2．5以下地震丟失比較嚴重，ML2．5以上的地震基本僅丟失5．6%，該震級低于該區域的最小完整性震級ML2．7［12］，重新定位結果可以應用在更為精細的小震三維空間分布特征研究。

致謝：“中國大陸未來10年M≥7．0地震危險區預測”項目組為甘肅臺網數據收集提供經費支持和定位方法的培訓；甘肅省地震局楊立明副局長和劉小鳳主任對本項工作給予了大力支持；在臺站參數收集過程中，甘肅省地震局監測中心陳繼鋒提供了諸多幫助；甘肅省地震局監測中心和預報中心同志、中國地震局蘭州地震研究所在讀研究生為地震觀測報告的錄入整理工作付出了大量的辛苦工作。特此致謝！

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Collection and Reestablish Work for the Earthquake Observation Reports of the Gansu Seismographic Network since 1970and Earthquake Relocation

FENG Jian－gang1，JIANG Chang－sheng2，HAN Li－bo2，HONG De－quan3

（1．Lanzhou Institute of Seismology，CEA，Lanzhou 730000，China；2．Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China；3．Earthquake Administration of Anhui Province，Hefei 230031，China）

P315．730．2

A

1000－0844（2012）03－0289－05

10．3969／j．issn．1000－0844．2012．03．0289

2011－07－25

地震科技星火計劃（XH026Y）；甘肅省地震局地震科技發展基金（2012M04）；中國地震局蘭州地震研究所論著編號：LC2012020

馮建剛（1977－），男（漢族），山西屯留人，碩士，主要從事地震活動性和數字地震波資料應用等研究．