麗江地震臺新臺址勘選

匡泳莊 黑賀堂 吳會梁 顧慧冬 穆志軍

1）中國云南 674100 麗江地震監測中心站

2）中國云南 671000 中國地震科學實驗場大理中心

0 引言

麗江地震臺始建于1970 年，地處川滇菱形塊體西側、紅河斷裂帶北端（楊躍文等，2010）。該區域主要分布有麗江—劍川斷裂、中甸—大理小金河斷裂、程海斷裂、玉龍山前斷裂等。活動斷裂發育和復雜的地質構造為監測地震活動提供了良好地質條件。

因麗江市規劃修建的麗江古城—寧蒗高速公路途經麗江地震臺附近，對臺站觀測環境造成較大干擾。為確保臺站良好的監測質量，按照地震臺址勘選和建設的相關標準和規定，勘選麗江地震臺新臺址。擬選臺址位于云南省麗江市玉龍縣石頭鄉左洛滿村附近，地理經緯度為：26.8°N、99.7°E，高程為2 650 m。該處背靠山體，基巖大部分外露，山體巖性為花崗巖，巖石完整，硬度較高。周邊交通便利，距村莊硬化道路約1 km，距省道約4.3 km，距大理—麗江高速公路約22 km；附近2 km 內有變壓器和光纜基站，交通、通信和供電等條件滿足建臺要求。本文主要介紹麗江地震臺的勘選工作，計算和分析測點的背景噪聲，并對擬選臺址的可行性進行探討。

1 地質及氣象概況

擬選臺址位于西南“三江”造山帶“蜂腰部”的中段，地處歐亞大陸與岡瓦納大陸的接合部，西面為魯甸斷裂、維西—喬后斷裂、施技—羅古箐斷裂；東面為中甸—龍蟠—喬后斷裂，地質構造較復雜（圖1）。云南省地質調查院（云南省地質調查院區域地質調查所，2008）依據在一定演化歷史中處于特殊的大地構造位置、具有相應特征的沉積建造、巖漿建造變質變形等特征，并結合深大斷裂的分布，劃分出3 個一級構造單元。結合構造、巖性及交通等情況，擬選臺址位于金沙江斷裂以東和大羊場—石頭斷裂以西的四級構造單元黎明結晶基底內，其隸屬于一級構造單元—揚子西緣弧—盆系，區域內無大型的橫向斷裂（圖1）。

圖1 擬選臺址區域地質簡圖Fig.1 The regional geology diagram of proposed site

擬選臺址區域屬低緯度溫帶高原山地季風氣候，由于海拔差異較大，從南亞熱帶氣候至高寒帶氣候均有分布（黃義忠，2010）。根據近10 年氣象數據統計，年平均氣溫13.8 ℃，年平均最高氣溫20.9 ℃，最低氣溫8.2 ℃，年平均日照2 417.8 h；年均降雨量919.3 mm，93.3%的降雨集中在5—10 月。因此，該區域具有光照充足、雨熱同季、干濕季分明、年溫差小、日溫差大的氣候特點。

2 臺址勘選技術流程

勘選主要包括3 個階段：圖上作業、宏觀勘選和儀器勘選。

（1）圖上作業的主要任務是依據臺站布局需求和大比例尺地圖，初步確定宏觀勘選的大致方位和范圍，根據地質、氣象、交通、通信、經濟社會發展等地理人文環境，對建臺的可行性進行初步分析，為下一步宏觀勘選做好準備（丁世念等，2011）。根據《地震臺站觀測環境技術要求》（中國地震局，2004），并結合麗江市幅1∶250 000 區域地質圖，初步圈定了3 個區域作為臺址備選區，分別為石頭鄉片區、太安鄉片區和團山片區。

（2）宏觀勘選則根據圖上作業的結果進行實地踏勘，詳細調查臺基地質環境、氣象、交通、供電、通信、經濟社會發展規劃等地理人文條件，確定下一步儀器勘選的具體點位，調研臺站施工條件和建設成本（丁世念等，2011）。針對圖上作業確定的3 個備選區域的31 個測點進行現場實地踏勘：①石頭鄉片區共踏勘8 個點，其巖石巖性主要以花崗斑巖、石英二長斑巖為主；②太安鄉片區共踏勘16 個點，其巖石巖性為玄武巖、安山巖6 個點，灰巖9 個點，角礫巖1 個點；③團山片區共踏勘7 個點，巖石巖性為玄武巖、安山巖4 個點，灰巖3 個點。經過前期勘選、比對，初步選定石頭鄉左洛滿村一處基巖出露較好、地勢開闊平坦的地方作為擬選臺址。

（3）儀器勘選包括現場地脈動儀器測試、必要的通信信道測試、測試數據分析處理、測試報告編寫等，確定擬建設臺站的具體點位，給出擬采取的觀測方式（山洞、地面、井下等）、供電方式、通信方式及建設成本等方面的明確結論（丁世念等，2011）。此次勘選中背景噪聲測試使用北京港震機電技術有限公司生產的GL-PS2 型地震計，該儀器集成了3 分向短周期反饋式地震計和24 位數據采集系統，儀器結構小巧、功能完整、耗電量較小，整套裝備輕便，儀器相應技術參數指標見表1。該儀器同時配備了GPS 天線、筆記本電腦、電池及一些輔助設備。

表1 GL-PS2 型地震計主要技術指標Table 1 The main technical indicators of GL-PS2 seismometer

3 數據測試結果

3.1 事件記錄

人機交互統計地脈動測試48 h 內的原始測試波形，共記錄到天然地震事件4 個，分別為中國云南蘭坪ML1.1 地震［圖2（a）］、中國云南香格里拉ML2.3 地震［圖2（b）］、中國四川石渠ML1.6 地震［圖2（c）］、希臘克里特島MS5.6 地震［圖2（d）］，記錄震相清晰。其中，3 個近震，1 個遠震，無非天然地震事件。非天然地震事件發生頻度N=0 次/h，占記錄時間的比例R=0，結果顯示，N＜0.05 且R＜0.5%，評估結論為所選臺址干擾較少。

圖2 4 次天然地震波形記錄Fig.2 The four natural earthquake waveform records

3.2 背景噪聲分析

《地震臺站觀測環境技術要求》（中國地震局，2004）規定，將臺基背景噪聲在1—20 Hz頻帶范圍內的速度RMS 值作為臺基噪聲水平的評估標準（表2）。以此為據，采用2021 年12 月28 日13:00 至 30 日12:00 共48 h 的整點數據，計算分析擬選臺址臺基環境噪聲水平。

表2 臺基噪聲水平評估標準Table 2 Evaluation standard of station background noise level

（1）對擬選臺址的地脈動噪聲進行連續48 h 測試，本文應用童汪練老師研制開發的軟件進行計算，從擬選臺址背景噪聲功率譜密度（圖3）可見，勘選臺址背景噪聲功率譜密度曲線在地球高噪聲模型（NHNM）和低噪聲模型（NLNM）之間，在1—20 Hz 頻帶內所有時段功率譜密度值均小于-120 dB，總平均結果大于NLNM 約20—40 dB，屬于低噪聲臺。

圖3 擬選臺址靜態背景噪聲功率譜密度Fig.3 The static background noise power spectrum density curve of proposed site

（2）從擬選臺址背景噪聲功率譜密度隨時間的變化（圖4）可以看出，在48 h 測試時段內，UD 向最大功率譜密度為-118.852 dB，最小功率譜密度為-133.256 dB，平均為-131.385 dB；EW向最大功率譜密度為-124.271 dB，最小功率譜密度為-138.309 dB，平均為-134.600 dB；NS向最大功率譜密度為-112.173 dB，最小功率譜密度為-137.099 dB，平均為-134.844 dB，滿足在測試時段內變化不應大于中間值的20%的要求。

圖4 擬選臺址3 s 頻點功率譜密度隨時間的變化Fig.4 The variation of power spectrum density with time at 3-second frequency point of proposed site

（3）由麗江地震臺2021全年12個月1—20 Hz臺基噪聲RMS均值月變化（圖5）可看出，季節變化對臺基噪聲的影響較小，根據氣象數據，7 月降雨較多，臺基噪聲出現明顯的升高趨勢，但全年變化均在Ⅰ級環境噪聲范圍之內。因此，季節變化對擬選臺址臺基噪聲的影響較小，根據《地震臺站觀測環境技術要求》（中國地震局，2004），記錄分析48 h 背景噪聲數據足以評估擬選臺址背景噪聲等級。由表3 可知，UD 向靜態地脈動噪聲RMS 有效值平均為0.496×10-8m/s，EW向平均為1.305×10-8m/s，NS向平均為2.986×10-8m/s，需要說明的是，此結果剔除了4 個天然地震事件。因此，該擬選臺址屬于Ⅰ類臺基噪聲水平。

圖5 麗江地震臺2021 年臺基噪聲月平均變化Fig.5 The month-average variation curve of station background noise of Lijiang Seismic Station in 2021

表3 1—20 Hz 頻帶地脈動RMS 均值Table 3 The RMS average value of 1—20Hz ground pulsation noise

續表3

4 結論與討論

（1）擬選臺址靜態地脈動噪聲RMS 有效值UD 向平均為0.496×10-8m/s，EW 向平均為1.305×10-8m/s，NS 向平均為2.986×10-8m/s，均達到Ⅰ類臺基噪聲水平（RMS＜3.16×10-8m/s）。

（2）在擬選臺址測試記錄到的天然地震事件波形清晰，波形特征突出，震相清楚易識。

（3）擬選臺址位于三江并流風景名勝區——麗江老君山景區一般區內，此處少有游客活動，對地震觀測影響較小。臺址西側為老君山國家公園，公園內設有滇金絲猴保護區，擬選臺址所處的左洛滿村與滇金絲猴棲息地相連，該區域及周邊工業活動少，往來車輛稀少，噪聲干擾低，對臺址觀測環境形成天然保護作用。

綜合分析認為，擬選臺址周邊交通便利，通信光纜覆蓋良好，巖石完整，基巖出露地表，無斷層擠壓破碎帶，周邊有灌木覆蓋，建設施工便利；滿足地震臺站觀測環境技術要求，適合在此處建立區域地震臺。