0 引言

新疆地处欧亚板块中南部，南面是印度洋板块与欧亚板块相碰撞形成的世界屋脊——青藏高原。在长期的板块碰撞中，新疆形成“三山夹两盆”的地质构造，由北向南依次为阿尔泰山脉、准格尔盆地、天山山脉、塔里木盆地、昆仑山山脉。由于复杂的地质结构，新疆地震活动性较高，为加强该地区地震监测工作，“十五”以来，地震观测台站和强震动观测台站建设逐步增加。随着地震台站建设及地震台网的不断发展、完善和正规化，新疆地区地震监测能力得到提升。新疆地震观测台网能够记录到近场微震及远场强震波形，获取大量地震波速度记录和加速度记录，为地震学科各领域的研究和发展提供宝贵的基础资料。

1 地震观测台网发展

不同于数字化前兆观测，地震观测是采用专业地震仪器，直接对地面或建筑物的振动进行观测。这种观测手段是不可或缺的，可以记录整个振动过程，为地震学和地震工程学的相关研究工作提供基础资料。

新疆地震局监测中心承担全疆地区地震监测任务。2000年前地震观测手段包括测震、强震动及前兆观测等。2000年后，监测中心地震观测工作内容不断调整，现阶段观测手段有测震和强震动观测。由数字地震台站组成的地震监测台网（测震台网）主要用于监测地震活动，通过分析多个测震固定观测台获取的波形资料，测定地震的震级、发震时刻、震中位置、震源深度等基本参数以及震源机制解等。强震动台网由强震动数字固定观测台和乌鲁木齐烈度速报台组成，记录的地震动记录可作为工程抗震设防基础资料，也可用于计算震源参数、场地效应等。

1.1 地震监测台网

新疆地震监测台网历经常规台站建设、遥测台网建设、仪器及设备数字化、通讯系统网络化、供电系统智能化等，最终形成现代化数字监测台网，目前全疆测震数字化固定观测台站共87个，台站分布见图 1。

1.1.1 发展历程

地震监测台网是新疆地震观测手段中发展最早、台站分布最广的台网，也是地震观测的主要台网，最初由常规台网（有人值守固定地震台站）和遥测地震台网（无人值守无线传输地震台站与接收中心组成）组成，经“中国数字地震监测系统”“中国数字地震观测网络”和“中国地震背景探测”项目的实施，建成数字化、网络化的地震观测系统，合并组建新疆数字地震监测台网，地震监测能力得到提升，实现了地震波形的实时及准实时传输与观测（尹光华等，2010）。

（1）常规台网。常规台网的发展始于1964年，中国科学院地球物理研究所先后在乌鲁木齐水磨沟和喀什水利局建设测震观测台；1965年11月乌鲁木齐6.6级地震发生后，陆续在乌鲁木齐周边架设测震临时台站用于强余震观测；1970年9月新疆成立地震专业机构，并于1971年在全疆范围内陆续架设临时台或固定台，截至1980年，全疆共有27个地震台站（含临时地震台站）；20世纪80年代，地震台站完成由临时借地观测到建台固定观测的过渡和部分专业台的遥测改造，以及对地方台、企业台的专业化改造、整顿等，截至1989年，全疆共有30个地震台站（含临时地震台站）；“九五”期间，新疆地区完成部分专业地震台站的数字化改造，截至2000年，全疆共有23个固定地震台站，其中国家数字地震台站4个，区域数字地震台站8个，模拟地震台站11个。

（2）遥测地震台网。为提高新疆台网大震速报能力和新疆首府乌鲁木齐地区微震监控能力，1989年国家地震局与新疆维吾尔自治区人民政府、乌鲁木齐市人民政府，决定共同拨款建设乌鲁木齐遥测地震台网，国家地震局将此项目列入“八五”重点项目计划（吴新泉等，1995）；1993年台网建设完成台址勘选与设计、台站基建、设备购置测试等工作，并于当年12月顺利通过国家地震局台网专家组验收，乌鲁木齐遥测台网正式投入运行，作为我国直线传输距离最远的全无线化台网之一（马宝柱等，2003），主要任务是观测乌鲁木齐地区的微小地震，承担乌鲁木齐地区及北天山部分地区的地震速报工作；2000年数字化改造后，乌鲁木齐遥测台网由1个数据汇集中心、4个中继站、12个子台组成。

（3）新疆数字监测台网。“十五”期间，中国地震局执行“中国数字地震观测网络”项目，新疆地区新建34个测震数字化固定观测台，此时全疆共有69个数字地震台站（含和田台阵）；2007年在“中国地震背景场探测”项目中，为加大新疆地区地震监测力度，提高台网密度，架设9个数字地震台站，此时新疆常规台网和乌鲁木齐遥测台网合并为新疆数字监测台网。目前，新疆地区共有87个数字地震台站，沿阿尔泰山、天山山脉、昆仑山及阿尔金山均匀分布，乌鲁木齐市和乌恰地区作为新疆首府城市和地震多发区，台站分布相对密集。

1.1.2 地震监测能力

地震台网的地震监测能力，是开展地震危险性分析、区域速度结构探查等地球科学研究的重要基础，取决于各地震台台址背景噪声、仪器频带和仪器灵敏度等。合理选择仪器频带范围和仪器灵敏度，才能既清晰记录微小地震，又能使完整记录较大地震动的能力得到延伸（唐明帅等，2007）。单新建等（1996）和尹光华等（2010）采用S波最大振幅估计，根据量规函数初步评估了1970年、1975年、1992年及2007年新疆地震台网监测能力；唐明帅等（2007）综合各台站背景噪声经验值与动态范围，估计新疆数字地震台网建成后的地震监测能力。随着地震台站密度不断增大，仪器设备不断更新，新疆地震监测台网监测能力不断提升。

根据地质构造、断层分布及地震活跃性，将新疆地震监视区划分为乌鲁木齐地区、喀什地区、天山东段、天山中段、南天山西段、阿尔泰山脉及阿尔金—西昆仑山脉7个片区，综合以往地震监测能力研究成果（单新建等，1996；唐明帅等，2007；尹光华等，2010），绘制1970—2007年新疆地震监测台网监测能力变化图，见图 2。由图 2可见，1970年地震台站主要集中分布在乌鲁木齐地区，1975年加强喀什地区、天山东段、天山西段等地区的地震台站建设，自1992年乌鲁木齐遥测台网建成后，各片区地震监测能力显著提升1.0—1.5级，“十五”期间，喀什地区、南天山西段以及阿尔金—西昆仑山脉片区的地震监测能力得到提升。

新疆维吾尔自治区地震局监测中心技术人员乌尼尔利用地震监测台站背景噪声，结合邻省部分台站，计算目前新疆监测台网地震监测能力，见图 3，可见：新疆大部分地区地震监测能力在2.0—2.5级；天山中段、南天山西段、阿尔泰山地震监测能力可达2.0级，部分地区可达1.5级甚至更小；阿尔金山脉地区监测能力可达2.5—3.0级。

1.2 强震动台网

新疆强震动观测始于20世纪70年代。1971年国家地震局工程力学研究所（现中国地震局工程力学研究所）在喀什和阿克苏等地开展强震动观测；1980年新疆维吾尔自治区地震局多次承担核爆炸效应观测和工程技术服务工作（吕桂林，1991）；1987年以北天山西段为重点地区，架设乌鲁木齐、呼图壁、乌苏、独山子等7个强震动观测台站，台间距150—300 km；1987年底以南天山西段为重点地区，架设库尔勒、轮台、库车、拜城等10个强震动观测台站，台间距100—400 km，同年为做好西昆仑地区强震动观测工作，在此区域内架设4个强震动观测台站，台间距150—300 km，至此完成强震动固定台网布设工作，新疆强震动观测步入正规网络化观测。“八五”期间，新疆维吾尔自治区地震局对已有强震动观测台站进行优化和调整，撤销一个偏远台，更新个别台仪器设备，同时增设3个强震动观测台站，提高了强震动台网地震监测能力；同期，采用6台SCQ-1型数字磁带强震仪组建强震流动台网，新疆强震动台站间距大、密度小的问题在一定程度上得到缓解；新疆地区地震活跃，“九五”期间，中国地震局仍将新疆地区强震动台网建设列为重点，增加12台GDQJ-1新式数字化强震仪；为防止仪器误触发事件发生，提高管理效率，2000年底，新疆强震动台网对模拟胶片式记录仪器进行更新，同期新增7个强震动固定观测台，至此共有28个强震动固定观测台（《新疆通志•地震志》编纂委员会，2002）。

新疆强震动台网的快速发展始于2003年，为加强重点监视区地震监测能力，在南天山的西段和中段以及北天山的中段强震监视区，新建97个强震动数字化固定观测台，分布在全疆9个地、州、市，并在乌鲁木齐市及周边地区新建50个烈度速报台。此时，新疆维吾尔自治区地震局建立强震动台网部，强震动观测步入数字化阶段（李锰，2006）。在“中国地震背景场探测”项目中，新疆数字化强震动台网于2013年新增5个强震数字化固定观测台，地震重点监视区强震动观测台站密度在一定程度上得到提高。目前，新疆地区共有152个强震动数字化固定观测台，台站分布见图 4。

2 观测仪器发展

地震仪是地震观测工作的关键所在，其参数和性能决定了地震观测记录的质量。地震仪由地震计和数据采集器组成。地震计是地震仪的核心部分，又称为拾震器（传感器），可以将地面运动转变为电信号，大部分长周期地震计和宽频带地震计按照力平衡原理设计制造。数据采集器将电信号转换成数字信号，并进行记录和传输。采样率描述单位时间内收集样点的个数，是数据采集器重要参数之一。采样率小，获得的地震记录易失真，因此，采样率大小往往影响着地震记录波形的还原精度。地震仪的发展历经模拟阶段和数字化阶段，与模拟地震仪相比，现代化数字地震仪具有低失真、大动态范围和频带宽的特点。

2.1 测震观测设备

20世纪60年代，地震观测设备以模拟地震仪为主；20世纪70年代引进573烟熏地震仪；20世纪80—90年代，引进763长周期地震仪、DK-1长周期地震仪，主要为长周期、中长周期地震仪，观测灵敏度大，用于记录远震和中强地震；随后，多个测震观测台更换为DD-1短周期地震仪、DD-2短周期地震仪，增强新疆地震监视区对小震、微震的监测能力；“九五”期间，在大力推进中国数字化地震观测系统建设工作中，新疆监测台网对一些观测仪器进行更新升级，以FBS-3宽频带地震计、JCZ-1超宽频带地震计、CTS-1甚宽频带地震计为主，数据采集器采用EDAS-24L型数采器、EDAS-3型数采器，采样率50 sps；“十五”期间，以BBVS-60/120宽频带地震计、CMG-3ESPC宽频带地震计、CTS-1E甚宽频带地震计、CMG-40T、JCZ-1、JCZ-1E超宽频带地震计为主，数据采集器以EDAS-24IP系列为主，采样率100 sps。在“中国地震背景场探测”项目中，采用EDAS-24GN型数据采集器。新疆监测台网测震仪器地震计参数见表 1（中国地震局监测预报司，2008；袁顺等，2009）。

2.2 强震观测设备

早期，新疆地区强震动观测台站采用GQⅢ-A型强震仪，并在1985年乌恰7.1级地震强余震观测中记录到一批有价值的强震动记录。“八五”期间，引进6台SCQ-1型数字磁带强震仪，用于流动观测。“九五”期间，为加强数字化强震动观测，增添12台GDQJ-1A数字强震仪，该仪器具有频带范围宽、动态范围大的特点，具有远程通讯功能，是当时最新研制的智能化数字强震仪。“十五”期间，在扩大建设新疆台网建设的同时，引进一批数字化强震仪，以ETNA强震仪为主，兼配GSMA-2400IP强震仪、GSR-18强震仪。2016年，为加强强震动流动观测，采购一批ETNA2新式强震仪，该仪器在ETNA强震仪基础上进行升级，具有体积小、重量轻、易于操作的特点，此外，提供全网络支持，能够网络化管理，可实现强震数据实时、准实时传输。新疆强震动台网强震仪器参数见表 2（中国地震局监测预报司，2008）。

3 总结

新疆地震观测台网包括地震监测台网和强震动台网。地震监测台网由一个或2个台站，经过不断发展壮大，发展为87个数字化地震台站组成的数字化台网，地震监测范围由天山中段地区扩展到阿尔泰山脉地区、阿尔金—西昆仑山脉地区，监测能力不断提高，其中乌鲁木齐地区监测能力可达M_L 1.0，喀什地区可监测到M_L 1.5以上地震，其余地区监测能力均可达M_L 2.0。新疆强震动台网经“十五”发展逐渐成熟，目前已有强震动数字化固定观测台可以对乌鲁木齐、喀什、乌恰等地区发生的地震进行近场地面运动观测，获得的强震动加速度记录可对震区进行有效的灾害评估。

地震监测台网和强震动台网均对地震进行监测，传统观念认为，二者的观测目的、物理量和仪器系统不尽相同。地震监测台网主要用于地震定位及震级确定，可以提供地震的震源机制，也用于揭示地球内部构造、地震活动规律等；观测的参数为位移或速度量，特别重视识别地震波到时与初动方向；仪器系统频带窄、量程小、采样率低，放大倍数大、灵敏度高（陈瑛等，2013），要求记录有较高的连续性，实时传输；为保证记录到清晰高质量的地震记录，台址多选在基岩或深井处，要求观测背景噪声水平低；记录的大多为中、远距离的中小地震，近场大地震的记录幅值往往超限。强地震动观测台网主要用于研究地震动特征、局部场地条件影响，也用于揭示地震动的衰减规律等；观测参数为加速度，个别为速度，要求记录整个地震时程；观测系统的频带宽、量程大、采样率高，放大倍数小、灵敏度低，功耗低；台址涉及不同地质条件，基岩或土层均可，背景噪声通常要求小于1 cm/s²；观测无人值守（巡回检查），一般采取自动触发式记录、人工回收；记录的主要是中、近距离的强震，远场的小震记录往往不能触发仪器。

随着宽频带数字地震观测台网的建立和优化，2种观测手段的仪器设备参数设置和地震记录间的差别越来越小。地震监测台网记录速度时程，宽频带地震仪的频带宽度达50 Hz，动态范围120 dB以上。强震观测台网观测加速度时程，频率响应可达0.016 7—100 Hz，动态范围增大到90 dB以上，分辨力达16位以上，测量范围达±2g（ETNA2强震仪测量范围可提高到±4g），采用预存储，可以记录完整的地震动时程。新疆地区地震多发，由于强震台站数量少，台站分布密度小，错失较多捕捉地震记录的机会，导致某些研究工作无法开展。强震观测主要研究工程结构地震反应，为工程场地抗震设防服务，关心的频带范围在0—20 Hz。随着2类观测仪器特性的逐渐接近，在一些研究领域，综合使用2类数据、互为补充成为可能。

在论文撰写过程中，新疆维吾尔自治区地震局监测中心及资料室各位工作人员提供基础资料，在此表示感谢。