宜昌地震監測中心站觀測臺站選址科學性分析

安一凡 王 慧 涂先新 曾智輝

（1、中國地震局地震研究所（地震大地測量重點實驗室），湖北 武漢430071 2、湖北省地震局，湖北 武漢430071 3、湖北省地震局宜昌地震監測中心站，湖北 宜昌443100）

為了使地震觀測能夠獲得精準的地震信息，對地質構造、巖層性質、場址周圍的干擾源和交通通訊等條件進行了全面的科學考察，注重考慮地球科學中的地質構造關鍵位置、觀測條件有利的地區。這就為地震觀測臺站地址的選擇提出了科學嚴謹的條件和要求，科學選定符合地震行業標準《地震臺站建設規范》的觀測場址，是穩定和高精度獲取地震和前兆信息的基礎。

1 宜昌地震監測中心站臺網概況

宜昌地震監測中心站位于湖北省西南部（行政區劃地址為宜昌市夷陵區小溪塔街道辦丁家壩社區謝家灣路6 號），是全國地形變臺網基本臺。地理坐標：東經111.31 度，北緯30.78 度，海拔高度58 米，占地面積7407.39 平方米。行政隸屬湖北省地震局。承擔著全國定點形變觀測、三峽大壩監測、以及湖北省地震觀測和預報三大任務。

宜昌地震監測中心站負責轄區內當陽地磁觀測站、秭歸歸州以及荊州紀南流體觀測站；負責宜昌臺站內的形變、重力、氣象三要素的觀測和數據處理；負責宜昌興山、宜昌臺、宜昌宜都、荊州松滋、荊州石首的測震觀測；負責三峽井網（大河口、周坪、韓家灣、丁家坪、茅坪、高家溪、屈家灣、郭家壩共8 個測站）的地下流體觀測和運維。臺網站點分布如圖1 所示。

三十多年來，宜昌地震監測中心站資料成果優異，觀測資料連續保持了全國領先地位，先后獲得國家地震局防震減災優秀成果二等獎1 次、湖北省科技進步二等獎1 次、省地震局防震減災優秀成果二等獎2 次，三等獎8 次，四等獎7 次；2003-2012洞體應變潮汐觀測（SS-Y）資料全國連續十年前三，2007、2011、2012 年重力潮汐觀測(DZW)資料3 次進入全國前三，地傾斜綜合觀測資料全國評比每年全國優秀。

2 地震觀測臺站的科學選址

圖1 宜昌地震監測中心站轄區測震臺分布概況

地震觀測臺網的臺站布設，在滿足環境條件的前提下，必須符合地球科學中測震、形變、電磁、流體各相應學科（轉下頁）開展觀測與基礎研究的科學要求，優先考慮地球科學中的熱點、地質構造關鍵位置、觀測條件有利的地區。這就為地震觀測臺站地址的選擇提出了科學嚴謹的條件和要求，也是獲得更多和精確的地震信息的基礎。

宜昌地震監測中心站網是一個綜合性、多用途、開放型、數據資源共享、統一的觀測網絡，具有連續動態監測功能。15 個基準臺站，重點分布在轄區內重要活動帶上，構成網絡的基本框架，以高精度和高穩定性的觀測技術獲取大范圍和時空密集的地殼運動觀測數據，為地震的前兆預報提供關鍵性依據。

2.1 宜昌地震臺

宜昌地震監測中心站屬國家形變基本臺和省級綜合臺站，位于宜昌市夷陵區森林公園內，地處長江三峽、葛洲壩、清江隔河巖三大水利樞紐工程交匯處。宜昌地震監測中心站主要承擔形變、重力、氣象三要素的觀測，臺站的周圍環境和地質條件滿足地震觀測與基礎研究的科學要求。

2.1.1 地質構造環境

宜昌地震監測中心站在地質構造上位于上揚子褶皺帶黃陵斷塊東南緣，東南距北東向新場一古老背斜斷裂帶約20 千米，西南距北西向天陽坪斷裂30 千米，北東距北西向霧都河斷裂和北北西向遠安斷裂帶分別為20 千米和30 千米，這些邊界構造均為第四紀活動斷裂，使近代地震活動較為顯著。

圖2 典型遠震同震響應分鐘值記錄圖

2.1.2 主要職責

宜昌地震監測中心站主要負責形變、重力、氣象三要素的觀測。圖2 是2020 年1 月29 日典型遠震同震響應分鐘值記錄圖。

2.2 三峽井網

以監測水庫誘發地震的地下水前兆為目標布設的三峽觀測井網，該井網由8 口觀測井組成，分別布設在三峽水庫的壩區和庫首，整個井網東西向約20Km，南北向約15Km；壩區的井間距為5-10Km，庫首區的井間距為10-20Km。

2.2.1 地質構造環境

三峽井網區域地質構造的基本特征是四周都是方向不同的斷裂，主要有霧渡河斷裂、新華斷裂、高家沖斷裂、水田壩斷裂、長木坨斷裂、仙女山斷裂、九灣溪斷裂、天陽坪斷裂、太平溪斷裂帶等。

山峽井網的8 個觀測井位分別布設在高家沖斷裂、長木坨斷裂、太平溪斷裂、仙女山斷裂和九灣溪斷裂的上、下盤和交匯處，三峽井網的布設與觀測井的建設科學合理,為誘發地震前兆監測奠定了良好的基礎。井網觀測井分布和主要斷裂走向如圖3 所示。

圖3 三峽井網觀測井分布和主要斷裂走向圖

2.2.2 主要職責

三峽井網主要負責三峽庫區的地下流體觀測，觀測項目以水位為主，以及水溫與氣象的輔助觀測。監測庫水位變化對庫區地下水動態的影響，分析作為誘發水庫地震的重要因素的孔隙壓力及滲流場的變化，通過對地下水動態場的時空演化特征的研究，分析地殼應力及斷裂活動的狀況，對水庫誘發地震發生的危險性做出判斷與預測。

2.3 荊州觀測井

荊州地下流體觀測站位于荊州市荊州區紀南鄉松柏村七組，于1976 年11 月3 日由江漢石油管理局成井，1991 年2 月建站，1991 年6 月納入國家臺網，1992 年8 月通過國家地震局驗收并正式投入觀測。

2.3.1 地質構造環境

荊州觀測井的經緯度為112.19 °E，30.42 °N，所處區域位于長江中游平原江陵凹陷西緣，北西向沙市斷裂和陵北斷裂在附近交匯，井周圍地面平坦開闊，微向長江傾斜，無常年性流水。荊州觀測井深度達1000 多米，井下地層組合較復雜：地面至45m 段為第四系沖- 洪積（層），較疏松、微透水；45-730m 段為新第三系，上部為泥巖和砂巖，后者含裂隙水厚4～20m，下部為泥巖夾砂巖，地下水不發育；730-1330m 段上部為泥巖，中下部為砂泥巖石層，底部為油頁巖和新生代玄武巖，基本上無水。其地理位置和地質條件比較適合流體觀測。

圖4 荊州觀測井氣壓、水位與氣壓系數日均值對比圖

2.3.2 主要職責

荊州觀測井主要測項是水溫和井水位，輔助測項為氣象三要素。通過不間斷地觀測地下水的水位、水溫、水質成分、特殊氣體含量等參數，對其變化進行數據分析，從而獲得地震前兆信息。屬于地震微觀前兆觀測手段之一，用于地震監測預報活動。圖4 是觀測的氣壓、水位與氣壓系數日均值對比圖。

3 觀測臺站科學選址淺析

國家地震行業標準《地震臺站建設規范》，為地震觀測臺站觀測場地的選址制定了科學的技術標準，也是為后續的地震觀測能夠獲取高精度的地震信息奠定良好的基礎。

3.1 形變觀測

3.1.1 為了研究地殼運動，以監視地震活動，地形變測量工作主要是在活動構造帶、多震地區和具有一定潛在地震危險的重點地區，以及大型水庫區等要害地區進行。

3.1.2 形變監測網應布設在活動構造帶的端部，拐折、分叉和交部位，且跨越活動構造帶。

3.1.3 基巖完整、出露、堅硬。地震時，劇烈的波動沿著基巖傳輸。基巖越完整，地震臺的儀器越能更多捕捉、記錄到地震和地震前兆信息。

3.2 地下流體觀測

3.2.1 地下流體觀測井應選在地應力容易集中的地方，如活動斷裂帶，特別是深大斷裂帶的端點、拐點、交匯點，由于這些斷裂帶切入地殼很深，形成了許多地下水的天然通道。當巨大塊體相對運動時，斷裂帶是地下活動最巨烈的地方，同時也是地下水最活躍的地方。

3.2.2 地下流體綜合觀測井應選在具有一定封閉條件的承壓含水地層，這種含水層受降雨、滲透、蒸發的影響很小。能客觀的反應地殼的應變狀態。

3.3 觀測臺站選址的科學性

3.3.1 宜昌臺站山洞進深200 米, 臺基為白堊系下統石門組礫巖，巖石堅硬，膠結完整。洞頂覆蓋厚度達29 米, 洞溫18.02℃，年變化小于0.2℃，滿足多種形變儀器對觀測環境的要求。取得了洞體應變潮汐觀測（SS-Y）資料全國連續十年前三，重力潮汐觀測(DZW)資料3 次進入全國前三，地傾斜綜合觀測資料全國評比每年全國優秀。

3.3.2 三峽觀測井網井位的選擇，主要依據了地下水動態為映震靈敏條件的科學認識, 選擇了斷裂帶及其應力易集中的端點、拐點與交點等特殊構造部。三峽庫區地下水動態觀測井網由8 口觀測井組成,井深為100～200m,均揭露出封閉性較好的承壓含水層(帶)。三峽井網8 口井水位，對固體潮、氣壓等外力作用有較強的響應能力，而且對地震波作用也有較強的響應能力。該井網具有一定的地震前兆監測能力。

井網數據具有較高的內在質量, 不僅可為一定震級以上的水庫誘發地震趨勢預測提供地下水前兆依據, 而且還可為水庫誘發地震研究提供有價值的研究和參考資料。

3.3.3 荊州觀測井，整體運行良好，觀測信息數據完整有效，固體潮形態清晰。

4 結論

通過宜昌臺、山峽觀測井網和荊州觀測井的觀測場地（測震臺站地址）的地質構造環境的列舉分析，科學合理的進行測震臺站觀測場地的選定，能夠最大限度的減少周圍環境的干擾噪聲，而符合行業技術規范要求的地質構造環境能夠最大限度的觀測獲取到高精度、高分辨的地震和前兆信息。