地震台阵(Sesimic Array)是通过对一些具有相同型号的地震传感器(地震计、加速度计),在空间上足够近的距离进行排列,类似于天文望远镜阵列、雷达天线阵列、定向扬声器阵列,用于对远距离微弱信号或近距离地震信号的高分辨率记录。与大规模全覆盖方式布设的密集地震台阵、超密集地震台阵等流动的科学台阵不同,这里指的是按照规则几何形状布设的、以核查为主要监测目的的、固定永久台阵。早在20世纪20年代,地震台阵的概念就已提出并被尝试应用,在20世纪50年代末日内瓦核试验谈判后,观测分析技术得到快速发展,甚至出现了专门的学科——“台阵地震学”(Array Seismology)或“波场地震学”(Wavefield Seismology)。
相比传统的地震台网,在改善地震记录的信噪比(SNR)、确定信号的传播方向和视波速度等特征、过滤提取有用信号等方面,地震台阵具有不可替代的优势,且已被广泛用于微弱信号检测、震源过程成像、传播路径介质特征研究、核试验监测、地震危险性评估等地震减灾领域,甚至在油气勘探、滑坡监测、二氧化碳封存、地热和矿山开发等资源环境领域也有部分应用。在建设全球覆盖的地震台网(例如CTBT/IMS)、具备超远距离灾害性地震事件的快速测定和响应能力上,地震台阵的独特技术优势,使其始终得到青睐。
我国的地震台阵建设,历经20世纪70年代初的观测实验以及90年代开始的正式建设,先后建成上海佘山、甘肃兰州、内蒙古海拉尔、西藏那曲、新疆和田、福建漳州和福清、广东阳江、青海格尔木、西藏曲松台阵等多个地震台阵,在台阵建设和观测技术发展、人才队伍培养上积累了丰富经验。当前,我国社会经济快速发展,正在迈向第二个“百年目标”的新征程。具备覆盖我国周边地区和“一带一路”沿线地区,甚至全球范围的地震灾害事件的监测能力与快速响应能力,是与大国责任和地位相匹配的防灾减灾救灾体系建设的重要基础。2019年起,在国家发展改革委投资支持下,我国地震部门开始建设黑龙江鹤岗、吉林龙井、浙江临安、山东文登4个地震台阵,这为推进我国地震台阵观测技术发展,提供了新的发展机遇。
为服务地震台阵观测技术的发展进程,《地震地磁观测与研究》特别设立《地震台阵观测技术》学术专辑,集中刊发相应的学术研究成果,反映技术发展动态。本专辑由中国地震局地球物理研究所协助征稿、组稿,并得到中国地震局所属研究机构、省级地震部门,以及禁核试北京国家数据中心和北京放射性核素实验室、中山大学等国内研究机构专家学者的大力支持。
在本期专辑中,共征集刊发20篇文章,分别涉及3方面的研究主题:①国际上地震台阵的观测发展现状,包括全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)的建设发展及其在国际重大事件中的监测分析进展,CTBT国际监测系统水声监测网络概况,挪威NORSAR台阵、加拿大YKA台阵、美国TXAR台阵、哈萨克斯坦5个核监测台阵的建设发展历程和取得的观测成效;②实际的地震台阵建设中的候选站点环境噪声水平观测和评价、场地水文和工程地质等勘址工作;③在应用层面,涉及利用地震台阵开展的矿震与天然地震频谱分析,压缩感知算法在地震台阵的远震定位中的应用,数据中心的CD数据流向miniSEED流实时转换技术研发情况等。专辑作者均为我国地震台阵监测分析的专业技术人员、新一轮观测设施建设的直接参与者。这些监测一线的专家和实际建设者积累的技术和经验,将为未来继续推进相应的学科建设和观测技术进步奠定坚实基础。
2020年10月