山西地处秦岭和阴山之间，是华北地台(陆台或断块)的重要组成部分，主体构造线方向为北北东向，南北两侧呈北东向，总体构造呈一个拉长的“S”型，其构造格架主要受燕山期和喜山期构造运动控制。由一系列断陷盆地构成的山西断陷带是我国强烈地震活动区域之一，历史上曾经发生多次强震，如1695年山西临汾8级地震^[1]。山西地区历来是地震重点监视地区，有4大类监测项目，即地震观测、电磁观测、形变观测和流体观测^[1]。而山西地区跨断层流动形变观测自20世纪70年代开始已有40 a以上的历史^[1]，目前有11处跨断层流动水准监测场地。

陆明勇等^[2]对华北地区跨断层流动形变布测状况进行分析，指出其存在的问题。本文在全面分析山西地区跨断层流动形变监测资料的基础上，从跨断层流动监测环境、映震效能等方面评价监测场地的监测效能，探讨山西地区跨断层流动形变监测优化，将有助于提高山西地区跨断层流动形变监控能力和消除监控盲区。

1 跨断层流动形变监测场地布设

目前，山西地区共有11处跨断层流动形变监测场地、23个测项(图 1、表 1)，主要分布在山西断陷盆地的盆山构造部位，大部分监测场地在北部地区，南部只有4处(图 1)。

起测场地最早始于1972-01，最晚为2014-02，20世纪70年代起测6处场地，20世纪80年代起测4处，21世纪起测1处。

监测场地全部跨出露断裂，其中跨全新世活动断裂10处，占总场地数90.91%，跨早第四纪活动断裂1处，很好地满足了监测规范对监测场地跨断层年代的要求^[3-5]。在11处监测场地中，有2条全新世活动断裂上布设了2处监测场地，其余为1处场地布控1条断裂。山西地区共有61条断裂，其中全新世活动断裂20条，晚更新世活动断裂22条，早第四纪活动断裂19条(图 1)。因此，从断裂总体看，只有14.75%的断裂上布设了监测场地，覆盖50%全新世活动断裂、5.26%早第四纪活动断裂，晚更新世活动断裂上未布设监测场地(图 1)。

山西地区监测场地只进行水准测量，未测量基线。虽然山西地区断层活动主要为垂直活动，但也存在水平活动为主的断层，如罗云山断裂为右旋走滑；从另一方面看，断层活动是三维的，应该在有条件的情况下对水平活动比较大的断裂进行共点三维观测。

监测规范要求测点尽量建在坚固的基岩上^[3-5]，即基岩测桩。在11处监测场地，只有2处场地测桩全为基岩，其余为土层基岩混合测桩(表 1)。跨断层测线应构成环线，山西地区目前跨断层监测场地只有北部小磨场地布设为环，占比9.09%。而跨断层测线布设为环形，才能更好地进行监测检核、获取更多可靠的断层活动信息，有利于监测工作有效开展。综上，目前山西地区跨断层流动形变监测布设存在较大的盲区，无法有效、全面地监控山西地区活动断层的变化，监测手段单一，很多场地测线未布设为环且为混合测桩，影响真实断层活动信息的获取。

2 跨断层流动形变监测场地监测效能评价

从监测环境状况、映震效能等方面对监测场地监测效能进行评价。监测环境评价依据为监测桩类型、测线是否跨过断层、监测场地周围是否存在影响监测的非地震干扰因素等。映震效能评价就是对过去该场地地震映震能力进行评价，一般先选取一定大小和半径内的地震对监测场地的测项进行评价，然后根据归一化规则对监测场地进行评价。

2.1 监测环境评价

监测环境评价分为3类，监测桩为土层点、受干扰因素多的场地或未跨过断层的监测场地为C类；监测桩为基岩点、受干扰因素较多或监测桩为土层点、受干扰因素较少的监测场地为B类；监测桩为基岩点、监测环境受干扰因素少的监测场地为A类。山西地区跨断层流动形变监测场地环境为A类的有2处，B类的有7处，C类的有2处(表 2)，表明山西地区跨断层流动形变监测场地监测环境状况总体较好。

2.2 映震效能评价

依据跨断层流动形变监测特点、地震影响大小及地震发生多少等，选取M_S≥5.0地震进行分析研究，对于相邻地区发生的地震和主震发生后的余震要求时间间隔6个月以上。观测资料映震能力范围采用《中国震例》^[6]中的异常范围，即M_S≥7.0地震距离观测资料500 km，7.0＞M_S≥6.0地震距离观测资料300 km，6.0＞M_S≥5.0地震距离观测资料200 km。因此，选取河北唐山7.8级、河北张北6.2级、山西大同6.1级等13个地震进行映震效能评价。

为了分析观测资料及监测场地映震效能，将结果分为好、较好、不好3个等级，分别用A、B、C来表示(表 2)。其中，有地震无异常指标≥30%且有异常有地震指标＜30%为C类映震等级；30%＞有地震无异常指标≥15%且30%≤有异常有地震指标＜40%为B类映震等级；有地震无异常指标＜15%且有异常有地震指标≥40%为A类映震等级。山西地区跨断层流动形变监测场地可以进行映震效能评价的场地有9处(其余2处观测时间短，无法评价)，其中A类场地有4处，B类有4处，C类有1处(表 2)。

2.3 监测效能评价

监测效能评价主要是依据环境状况和映震效能, 如两者为同一级别就取该级别，不一致有中间级别取中间级别，无中间级别则取环境评价级别。对于监测时间太短、无法进行映震效能评价的场地，监测效能评价就是环境评价。在山西地区11处跨断层流动形变监测场地中，A类有2处，B类有8处，C类有1处(表 2)。因此，山西地区跨断层流动监测场地绝大部分监测效能较好，只有南山底监测场地监测效能为C类，该场地可以易地重建。

3 跨断层流动形变监测场地优化

对于跨断层流动形变监测场地的优化，一是舍弃现有监测场地，二是修复完善现有监测场地设施，三是新增监测场地。

1) 舍弃监测场地。舍弃是指对现有监测效能为C的监测场地采取的措施。山西地区有1处监测环境为C类的场地，即南边的南山底监测场地。该场地测线一边在基岩上，一边在小区里的土层上，属于盆山构造，因场地周围存在开采地热，导致每期数据变化大，无法使用。

2) 修复完善监测场地设施。山西地区跨断层流动形变监测场地主要分布在山西断陷盆地的盆山构造部位，存在一定的土层监测桩；有的场地只进行水准监测且监测场地测线未形成环。这些情况影响了断层真实活动信息的有效获取，应该修复完善监测设施，即在现有监测场地中所跨水平为主的断裂上建立水平监测测桩，进行三维共点观测，对土层测点可以采用钢管基岩标替代；监测场地测线未形成环的尽可能完善形成监测环。

3) 新增监测场地。从山西地区跨断层流动形变监测场地布设状况可以看出，该区域存在较大的监控盲区，无法有效、全面地监控山西地区活动断层的变化，应该新增监测场地。新增监测场地应依据跨断层流动形变测量规范，在考虑现有监测网的基础上，基于可控制性、均匀性以及活动断裂易发生地震和断裂规模等原则进行布设。

表 3为山西地区拟新布设的跨断层流动形变监测场地特征表。本文为探讨性研究而非正式新布设跨断层流动形变监测场地方案，在具体实施时，可能存在由于地形、地貌等原因无法选取断层流动形变监测场地的情况，应进行修改、调整与完善(包括新增监测场地数量)。因此，表 3未给出拟布设跨断层流动形变监测场地具体位置。

4 结语

1) 目前跨断层流动形变监测布设存在较大的盲区，无法有效监控活动断层的变化，很多重要的全新世活动断裂没有布设监控场地，如位于太原西南地区的交城断裂，其为一条全新世断裂，长110 km(图 1)。拟新增17处跨断层流动形变监测场地，提高跨断层流动形变监测场地的监控能力。

2) 从监测环境、映震效能等方面看，绝大部分监测场地情况较好，但仍存在监测环境、映震效能特别是监测环境差的场地，应该消除干扰因素，发挥跨断层监测应有的作用，如南边的南山底监测场地，测线一边在基岩上，一边在小区里的土层上，属于盆山构造，场地周围存在开采地热，应消除干扰因素或易地重建。

3) 山西地区现有监测场地监测手段单一，只进行水准监测；绝大部分场地未布设为环；监测场地存在大量的土层基岩混合场地，影响真实断层活动信息的有效获取。应修复完善监测场地监测设施，提高获取断层信息的能力。

致谢: 感谢山西省地震局王秀文研究员的帮助和指导!