0 引言

BBVS-120型地震计（下文简称BBVS-120）是一种甚宽频带、高灵敏度、大动态范围的地震计，采用3个相同的倾斜悬挂摆，安装在同一水平面上，沿圆周按照120°角均匀分布，相对于采用垂直摆和水平摆构成的三分向一体的地震计，具有更好的一致性。该仪器动态范围大于140 dB，频带范围120 s—50 Hz，数据采集器为EDAS-24IP，采样率为100 Hz。该地震计遥控马达可调零，内置隔离DC/DC电源变换器，具有体积小、功耗低等性能特点。

张明明（2016）通过对安徽省蒙城野外观测站FSS-3M、FBS-3A、BBVS-60、BBVS-120与JCZ-1T等5套地震计系统记录的台基噪声进行功率谱密度计算，并结合典型震相，分析发现，BBVS-120地震计噪声功率谱密度曲线变化趋势平缓，整体噪声水平较小，长期工作稳定性较好，可作为日常资料分析和速报的主观测仪器；韩成成（2016）通过对CTS-1E与BBVS-120地震计系统记录运行率、台基噪声功率谱密度、脉冲标定和正弦波标定数据处理等指标进行对比分析，结果表明，BBVS-120地震计的观测动态范围在高频端优于CTS-1E地震计，是一款适合用于记录近场较大地震的宽频带地震计。陈凯等（2018）通过噪声功率谱、标定数据、地震波形，对比分析重庆地震台BBVS-120、KS-2000地震计系统性能，得出BBVS-120在20 s—10 Hz频带内具有较大的动态观测范围及较高系统灵敏度，同时具有较好的运行质量和稳定性。

BBVS-120作为一种成熟的宽频带数字地震计已在全国部分地震监测台网广泛运用，但目前已有研究均未对该地震计记录的各类地震观测波形进行系统分析。本文选取2017年太原基准地震台（下文简称太原台）BBVS-120记录的7个典型地震进行波形特征分析，对其观测性能进行进一步探索与研究。

1 台站观测背景

太原台位于太原断陷盆地与太原西山隆起区交界处，出露中奥陶统马家沟组灰色—深灰色中厚层石灰岩夹灰或浅黄灰色泥灰岩地层，厚度＞80 m。太原基准地震台自1970年先后安装多种地震仪。其中，1970年使用64型短周期地震仪进行观测，1972年基尔诺斯地震仪投入观测，1973—1974年增设2台DD-1短周期地震仪，并进行选频滤波试验。1976年河北唐山地震后，为加强对中强地震观测，架设513型中强地震仪，1978年配备DK-1中长周期地震仪，1980年763型长周期地震仪正式投入观测。1984年深井地震观测记录孔开始钻孔，1985年投入观测记录，至此实现长、中、短周期地震仪器配套观测。2006年底测震观测仪器更新改造，在观测山洞架设测震观测系统，BBVS-120地震计投入使用（地震计各项性能参数见表 1），采用SHD链路传输（山西省地震局，2006）。2013年7月依托中国地震背景场探测项目新增卫星传输信道，采用iDrect公司设备。2007—2015年实时记录采用港震SRTS_NET软件记录，分析采用EDSP-IAS，2016年至今采用JOPNES系统单台记录软件，并使用MSDP单台版进行分析。

2 资料来源

使用太原台BBVS-120记录的7个不同震中距及不同类型的天然地震和非天然地震典型波形，以中国地震台网中心地震目录提供的地震参数为标准，进行震相特征分析。所选地震目录见表 2，其中2017年8月23日太原清徐3.1级地震、2017年2月9日运城盐湖3.3级地震、2017年8月8日九寨沟7.0级地震为近震，2017年11月13日伊拉克7.8级地震、2017年9月8日墨西哥沿岸近海8.2级地震为远震，2017年5月26日内蒙古准格尔旗2.6级事件为爆破，2017年6月21日大同3.0级事件为塌陷。

3 波形特征分析 3.1 近震波形

近震通常指震中距小于1 000 km的地震，记录的地震波有直达波、反射波和首波（肖健，2011）。一般，震中距＞70 km时会出现全反射现象，即入射角达到临界角，理论上此时P波段还有来自莫霍面的首波，但由于其能量极弱且比直达波传播时间长，所以淹没在直达波的续至区内，无法看到；当震中距超过300 km时，反射波与直达波无限接近，同时因为传播路程的增加，反射波能量开始减弱，而不易识别（中国地震局监测预报司，2007）；震中距＞500 km，记录的主要震相为Pn、Pg、πg、Sn、Sg、Lg1、Lg2。

（1）2017年8月23日11时38分43秒山西省太原市清徐县M 3.1地震。图 1是太原台记录的此次地震波形（扫描时间120 s）。由图可见，因该地震震中距约110 km，太原台BBVS-120仅记录到直达波Pg、Sg，其中Pg波初动在垂直向较为清晰，Sg波在EW向到时更早，波形更清晰。

（2）2017年2月9日00时26分06秒山西省运城市盐湖区M 3.3地震。图 2为太原台记录的此次地震波形（扫描时间120 s）。由图可见，因此次地震震中距约395 km，首波Pn作为第一震相到达，Pg波震相记录不清晰，水平向未能记录到明显Sg波震相。

（3）2017年8月8日21时19分47秒四川省阿坝州九寨沟县M 7.0地震。图 3为太原台记录此次地震波形（扫描时间600 s）。由图可见，由于此次地震震中距较大（已达861 km），地震波形表现为短周期面波逐渐发育，占据记录图主体位置，且振幅较大；所有震相周期均明显增大，但Pn波震相不清晰，Pg波震相勉强可以辨认，各波频率特征展示较好。

3.2 远震和极远震波形

远震（震中距10°—105°）和极远震（震中距＞105°）地震波传播路程长、穿透深度大，在传播过程中遇到各层界面形成各种反射波和折射波，震相比近震丰富（Bormann P，2002）。在震中距30°—100°范围内，P波、S波通过下地幔，介质速度变化比较均匀；随着震中距增大，地幔折射波消失，初至波分别为衍射波、内核穿透波和外核穿透波等。

（1）远震。图 4为太原台记录的2011年11月13日02时18分19秒M 7.8伊拉克地震（扫描时间2 400 s）波形。此次地震震中距为6 654.72 km，太原台BBVS-120较完整记录下清晰的P、S、pP、sP、PP、sS、SS、ScS震相。

（2）极远震。图 5是2017年9月8日12时49分16秒墨西哥沿岸近海M 8.2地震波形（扫描时间1 d）。由图 5可见，海洋地震比陆地地震波形清晰干净，记录震相有Pdiff、PKP、PP、SS。由于该震仍处于核幔分界面造成的影区内，因此虽然震级较大，但初至震相Pdiff较弱，波形不够尖锐，振幅约为PP震相的1/6；PP初相难确定，仅可见其波列；地震发生一小时后出现面波。

3.3 爆破波形

图 6所示为太原台记录的2017年5月26日16时33分49秒内蒙古准格尔旗M 2.6爆破波形（扫描时间120 s）。由图 6可见，P波初动向上且较强，波列衰减较快，频谱较为单调，面波发育，振幅较同等震中距的天然地震大，而周期却较小。

3.4 塌陷波形

图 7为太原台记录的2017年6月21日00时07分28秒山西大同市M 2.4塌陷波形。由图 7可见，由于塌陷震源较浅，地震波传播过程中通过的介质较为松散，因高频成分被松散介质吸收，周期较天然地震大（刘瑞丰，2014），频谱较单一，面波较发育。

4 结论

对于不同类型的地震，太原台BBVS-120型甚宽频带数字地震计记录波形不同，且震中距不同，记录的地震波形也不同，具体表现为：①对于近震，可清晰记录到直达波、反射波和首波等震相；②对于远震、极远震，识别的震相更丰富。可清晰记录到动力学和运动学特征更明显的各类地表反射波、反射转换波、棱面反射转换波等震相；③对于各类非天然地震，如爆破和塌陷，监测能力较好，相较于短周期地震计，记录波形频带更宽，可更好地记录大周期面波。

综上所述，不同类型的地震或事件波形具有各自显著特征，与震源位置、深度、破裂方式等因素有关，但主要与传播路径上介质的吸收有关（陈俊杰，2006）。

太原台BBVS-120型甚宽频带数字地震计基本实现全频带观测，进一步保证了台站数字化记录的观测质量，可获得更广泛、准确、清晰的震相资料，有效提高了地震台监测能力和大震速报质量。