2017, Vol. 38
2. 中国广州 510070 中国地震局地震监测与减灾技术重点实验室;
3. 中国广州 510070 广东省地震预警与重大工程安全诊断重点实验室
2. Key Laboratory of Earthquake Monitoring and Disaster Mitigation Technology, China Earthquake Administration, Guangzhou 510070, China;
3. Key Laboratory of Guangdong province Earthquake Early Warning and Safety Diagnosis of Major Projects, Guangzhou 510070, China
测定地震的发震时刻、震源位置以及震级是区域数字地震台网的基本任务之一。这些震源参数不仅是地震学研究的基础数据，也是地震预测、地震应急及地震灾害评估等工作的基础数据。震源参数的测定精度是地震监测和科研人员较为关注的问题，也是检验区域数字地震台网监测效能和服务产出能力的指标之一。虽然区域数字地震台网公布的地震观测报告中给出了地震定位误差，但是目前常用地震定位方法均按照基本统计假设（误差遵循高斯分布、零均值和不相关）来给出定位误差，低估了真实的定位误差（Myers S C et al，2000），因此地震目录中的定位误差不能真实反映地震定位精度。人们常用已知震源位置和发震时刻的可控震源来分析研究地震的定位精度（Bondár I et al，2004, 2009；王平等，2006；吕作勇等，2014），从而评估区域数字地震台网地震定位精度。
广东地震台网于2000年1月正式投入运行，承担广东省及邻近地区的地震监测任务。经“十五”“十一五”的地震台站建设，台站数已达63个，其中5个为国家数字测震台，58个为区域数字测震台，均配置高精度数采和宽频带（或甚宽带）地震计。同时，广东地震台网通过共享邻省及地方地震台网50个地震台站实时观测数据，地震监测能力有了很大提升。本文利用广东地震台网记录的已知震源位置和发震时刻的人工爆破事件，来检验该台网的地震定位精度。
1 资料与方法2015年5—7月广东省地震局开始实施珠江口区域海陆联合地震构造探测项目，其中由中国地震局地球物理勘探中心实施了6次以炸药为源的人工爆破，广东地震台网清晰记录到爆破信号。人工爆破参数信息见表 1。本文利用此6次人工爆破记录资料，采用MSDP地震分析软件进行精确分析，拾取清晰震相（主要为Pg震相，包括少量的Sg、Pn、PmP震相），从而检验广东地震台网地震定位精度。人工爆破点及定位所用台站分布见图 1，可见每个人工爆破的记录台站分布均较合理，参与定位台站数均在15个以上。表 1中编号4的人工爆破部分台站垂直向记录波形见图 2，图中红色竖线为Pg震相，蓝色竖线为Sg震相，时间为相对于爆破时刻。
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表 1 人工爆破参数 Tab.1 Explosion parameters |
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图 1 爆破点及台站分布 Fig.1 Distribution of explosions and stations |
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图 2 4号人工爆破部分台站垂直向记录波形 Fig.2 Vertical waveform of the number 4 explosion |
MSDP软件提供3种近震定位方法，分别为Hyposat（Schweitzer J，2001）、单纯型及Hyp2000（Klein W F，2002）定位方法。对精确分析获得的6次人工爆破的震相数据，分别利用3种地震定位方法进行定位，与已知爆破位置进行比较，从而分析和探讨广东地震台网地震定位精度。地震定位使用的一维速度模型为华南地震走时表速度模型（范玉兰等，1990），见图 3。在对爆破进行定位时，定位软件设置深度固定为0 km。
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图 3 定位所用一维速度模型 Fig.3 1D velocity model for location |
Bondár等（2004）收集全球范围内精度较高的区域地震和远震震中的绝对位置和发震时刻，利用蒙特卡罗方法模拟台网的几何形态进行定位研究，指出对于近震台网，当震中距小于250 km至少有10个台站，且空隙角（Gap）小于110°、次空隙角（Sgap）小于160°时，震中定位精度为GT5（定位误差小于5 km）。Bondár等（2009）收集了超过7 000个GT0—GT5事件，只利用震中距150 km以内10个地震台站以上的P波震相来模拟台网形态进行重定位研究，并提出用台网分布方位均匀度（ΔU）来反映定位台站分布优劣，最终得到近震定位精度GT准则为：ΔU≤0.35且Sgap≤160°时，震中定位精度为GT5。因此，在对上述6个爆破进行定位时，分别计算Gap、Sgap以及ΔU，用于分析和讨论。
2 结果利用MSDP地震分析软件提供的3种定位方法，对6次人工爆破进行定位处理。表 2列出定位结果详细信息。从表 2可见，3种定位方法给出的震中位置和爆破时刻基本一致，定位残差均小于0.5 s。定位的一级方位角空区（Gap）最大值为106.3°，二级方位角空区（Sgap）最大值为136.5°，按照Bondár等（2004）的GT5准则，3种方法定位结果满足该准则，表明震中结果误差均小于5 km。6次人工爆破的震中定位结果与已知爆破位置偏差统计见表 3，可见3种定位方法给出的震中位置与实际位置接近，最大偏差约2.7 km。
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表 2 6次人工爆破定位结果 Tab.2 Location results of the 6 explosions |
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表 3 震中定位结果与已知爆破位置偏差 Tab.3 The difference between the located epicenter and the known explosion position |
由表 2可知，ΔU最大值为0.43，大于Bondár等（2009）GT5准则中的ΔU≤0.35的指标，然而实际定位结果震中最大偏差约2.7 km（表 3），表明Bondár等（2009）提出的GT5准则对广东地区可能过于严格，广东地区ΔU值可以增加到0.43。对于近震台网，Bondár等（2009）提出的GT5准则引入台网分布方位均匀度ΔU来代替空隙角（Gap），是对Bondár等（2004）提出的GT5准则的改进。也就是说，当满足Bondár等（2009）的GT5准则时，也能同时满足Bondár等（2004）的GT5准则。因此，当地震定位数据满足Bondár等（2009）提出的GT5准则条件时，广东地区的震中定位精度优于3 km。
3 结论研究结果表明，广东地震台网常用的3种地震定位方法给出的震中结果基本一致，通过与已知位置的人工爆破结果对比，发现最大震中定位偏差为2.7 km，且6次爆破的定位数据满足Bondár等（2004）提出的GT5要求。然而广东地区台网分布方位均匀度ΔU最大为0.43时，定位震中偏差仍然小于5 km，表明Bondár等（2009）提出的GT5指标ΔU≤0.35对于广东地区来说过于严格。因此，当地震定位数据满足条件：ΔU≤0.35及次空隙角（Sgap）不大于160°时，广东地区的地震震中定位精度优于3 km。
本文按照地震分析编目日常要求，分析6次爆破事件震相，即清晰震相皆可分析并参与定位处理，因此本研究得到的震中定位偏差结果能够真实反映广东地震台网的地震定位精度。
感谢广东地震台网及参与珠江口区域海陆联合地震构造探测项目的人员。| 范玉兰, 林纪曾, 胡瑞贺, 等. 华南地区近震走时表的研制[J]. 华南地震, 1990, 10(2): 1-16. | |
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