0 引言

地震台阵是按一定几何形状，有规则地排列安装若干地震计的地震观测系统。通过对这组地震计的输出信号进行各种组合分析，利用各种独特地震数据处理方法，达到压低干扰背景，提高信噪比，突出有用地震信号的目的(于海英，1999)。

地震台阵始建于20世纪50年代末，当时主要用于监测、区分核爆炸信号和地震信号。现今，台阵监测数据更多服务于地球物理研究，为解释地球内部精细结构提供了可能，有助于提高区域地震定位精度(郝春月等，2007)。应用地震台阵，有利于在不适宜架台地区进行地震监测，可监测到较远处的微震事件，尤其是，在边境和近海海域地区的事件监测(张爽，2016)。在我国，自20世纪70年代以来，先后在上海、兰州、那曲、格尔木等地区开展地震台阵建设(朱元清等，2002；许健生等，2006；郝春月等，2006；郑重等，2014)。

吉林龙井地震台阵建设，在可提高吉林省延边州及周边地区微震活动监测能力的同时，为进一步研究该区域地下构造奠定了基础。

1 吉林龙井地震台阵勘选

根据控制范围，台阵可分为大、中、小孔径地震台阵。大孔径地震台阵孔径有的可达100—200 km，目前国际普遍应用小孔径台阵(孔径3—5 km)和几个早期建设的中尺度台阵(孔径20 km左右)。小孔径地震台阵是为了监测地下核爆炸而提出的，台阵建成后可降低地震与核爆检测的下限(张爽，2016)。为加强边境地区地震监测，提高现有监测能力和精度，计划在吉林省建设地震台阵，台址拟选在延边州东部，龙井、和龙一带。2017年上半年按照地震台阵勘选要求，完成图上作业、宏观勘选和仪器勘选3个阶段的工作，2019年5月完成台阵各点位岩土工程的详细勘察工作。

通过实地踏勘，详细调查台基地质环境、气象、交通、供电、通信、土地权属、经济社会发展规划等地理人文条件，确定吉林省延边州龙井市德新乡为拟建台阵场址(图 1)。吉林龙井地震台阵设计为小尺寸台阵，孔径约3 km，由9个子台组成同心圆形状(图 2)：一个中心点，其余子台分布在2个同心圆上，内环3个子台，外环5个子台。环形台阵可以监测各个方向的微弱地震事件，台阵记录数据便于处理和应用。

2 台阵地质构造环境

为了保证地震台阵记录数据的可用性，地震台阵建设需要满足一定的地质地貌条件。依据地震台阵的工作原理，地震台阵应建在完整稳定的构造块体上，以便最大限度地压低噪声背景，有效监测远处微弱地震信号，保证各子台信号的相似性。理论上，地震台阵所在地区不能有明显的弹性间断面，其地质地貌不能具有降低信号一致性或产生干扰信号的特点，以免影响地震信号的一致性(许健生等，2006)。

2.1 区域地形地貌概述

龙井位于吉林省东南部，长白山东麓，东南与朝鲜隔图们江相望，边境线长142.5 km；东北与延吉市、图们市接壤；西南与和龙市毗邻；西北与安图县相接。龙井地区周边为山地，中部为盆地、谷地。龙井全市总面积2 581 km²，海拔最高1 331 m，最低101 m。该区属中温带大陆性季风气候，一年四季分明，春季干燥多风，夏季温热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷漫长。多年平均气温4.6℃，最高32.4℃，最低-30.5 ℃，全年无霜期约160天，年平均降水量479.0 mm，平均日照2 447.2 h，结冰日164天；每年十月底结冻，翌年三月融化。据延吉市气象站提供的资料，50年来结冻期5个月，冻结深度1.75 m，多年平均风速1.7—2.8 m/s，其中6—10月风速为1.7—2.5 m/s。

拟建台阵场址所在地貌类型为轻微切割槽形盆地谷地，从卫星图像分析，台阵观测场址位于谷地。德新乡各自然村(屯)之间地势起伏平缓相对高差小，一般不超过50 m，村(屯)人口稀疏，属相对宁静地区。当地以农耕为主，全乡除粮库外未见工厂等大型设施，一条废弃铁路穿乡而过。调查发现，全乡未见大的噪声震动等干扰源，未来仍以农业耕种为主，无工程建设、用地占地等规划，台址具备必需的电力、通讯、交通和安全条件，可见该区环境较适合地震台阵观测。

2.2 区域地质构造概况

拟建台阵地处延边优地槽褶皱带，地层属天山—兴安岭区吉林延边分区延边小区，地层发育，古生界、中生界、新生界地层出露，区内地层由老到新可划分为30余个地层单元(图 3)。

(1) 古生界地层。主要为二叠系。二叠系以浅海相碳酸盐及碎屑沉积、中酸性火山岩为主。古生界主要在近场区东部、东南部及东北部出露。主要岩性为凝灰质砂岩、粉砂岩及砾岩为主。厚度达数百米至上千米。

(2) 中生界地层。中生界在近场区北部—中部分布较广，出露面积大，主要发育侏罗系和白垩系，其中：侏罗系主要岩层为安山岩、砾岩、安山集块岩、页岩夹煤层等；白垩系主要岩层为页岩、砂岩、泥岩、页岩夹安山岩、砾岩等。

(3) 新生界地层。近场区内新生界从下第三系到全新统均有发育。下第三系主要为珲春组，主要由砾岩、砂岩、页岩夹煤层组成，在近场区南部和东部边缘零星出露。下更新统玄武岩在近场区边缘小面积零星出露，主要为四方台玄武岩，出露于四方台、延吉岭等地，形成特殊的桌状地貌景观。中更新统主要为卵石夹粗砂，在河流两侧呈长条状分布。上更新统沉积主要为砂砾石层，在大的河谷两岸小面积出露。全新统沉积由粘性土、砂类土和碎石土等组成，主要沿区内较大河流两岸及河谷分布。

区内侵入岩发育，主要分布华力西期和燕山期花岗岩、二长花岗岩、花岗闪长岩等，其中华力西晚期侵入岩最为发育。

该台阵附近区域发育一条规模较大断裂——图们江断裂，走向近SN—NE，在月晴镇公路边可见，断裂在花岗岩中发育，宽5—20 cm，内部物质呈土黄色，胶结一般，两侧可见水平擦痕。由该断裂内部物质胶结程度以及地貌显示综合分析，推测断裂可能在第四纪早期有活动，但晚第四纪以来无活动迹象，应属早第四纪断裂。

场地附近尚存一条规模较小的断裂——德新—智新断裂，是区内距拟建场址最远的一条断裂。断裂主要在白垩系中发育，在地貌上表现为一条宽阔的“U”型沟谷，三角面不清晰，无新活动迹象。在德新附近可见断裂在白垩系砂岩中发育，断面呈舒缓波状，宽约30—50 cm，两侧有片理化现象，有构造透镜体发育，断层物质主要为碎裂岩，均已胶结固化，显示出老断层特征。综合地貌和地质特征，推测其属于前第四纪断裂。

该台阵基岩为上白垩统龙井组，岩性主要为灰绿色—紫红色含砾粗砂岩、细砂岩、粉砂岩、页岩互层，交错层理发育。基岩相对完整及致密，可满足测震观测的基本要求。

2.3 区域水文地质条件

布尔哈通河为区域内主要水系，发源于安图县亮兵镇，由西向东流经安图县、龙井市，贯穿延吉市中部，在延吉市区接纳延吉河，在延吉市城东一带接纳海兰江，在图们市曲水汇入图们江一级支流嘎呀河，并入图们江。

拟建台阵各台址区内无地表水，地下水据赋存条件分为上层滞水、孔隙潜水及基岩裂隙水，存在一定水力联系，其中：上层滞水主要赋存于杂填土及耕土中，水量不大；孔隙潜水主要赋存于黏性土及细砂层中，水量不大；基岩裂隙水主要赋存于白垩系基岩中，水量不大。该台阵场地地下水类型均为基岩裂隙水，主要补给来源为大气降水，地下水位随季节变化，枯水期水位下降，丰水期水位上升，每年6—9月为丰水期，水位年变化幅度1.00—3.00 m，主要经蒸发、地下径流排泄。台址勘察期间为平水期，各台址区在勘探孔深度范围内实测稳定水位埋深详见表 1。

根据地区经验，拟建工程场地内粉质黏土渗透系数可按0.25 m/d—0.35 m/d考虑，全风化泥岩渗透系数可按0.25 m/d，强风化泥岩渗透系数可按0.35 m/d，全风化砂岩渗透系数可按15.00 m/d，强风化砂岩视为隔水层。

3 岩土工程分析评价

依据地震台站建设要求，拟建吉林龙井地震台阵中心建筑和各子台台址应选择相对完整且稳定的基岩，并注意避开各种不良地质和场地条件(中国地震局，2001)。依据台阵建设勘选要求，于2019年5月完成台阵各点位岩土工程勘察工作，最大揭露深度12.00 m，拟建场区地质构成为杂填土、耕土、粉质黏土、细砂、泥岩及砂岩。

3.1 场地稳定性和适宜性评价

依据地区资料，本场区无全新世以来活动断裂，场地台基稳定，无不良地质作用和地质灾害。本场地无液化、滑坡、崩塌等不良地质作用，在勘探深度内无埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程建设不利的埋藏物，适宜台阵建设。

3.2 场地地震效应评价

根据《建筑抗震设计规范》GB 50011—2010(2016年版)、《中国地震动参数区划图》GB18306—2015，该地区抗震设防烈度为Ⅶ度，设计基本地震加速度值为0.10 g，特征周期为0.35 s，地震分组为第一组。

据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(2016年版)中的相关规定，结合拟建场地地区经验，拟建场地为中硬土，覆盖层厚度≥5.00 m，建筑场地类别为Ⅱ类，为建筑抗震一般地段。

拟建工程场地沿线在勘察范围内未发现淤泥、淤泥质土、泥炭等软弱土层，根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(2016年版)相关规定，亦未发现地基承载力特征值小于70 kPa的软弱黏性土层，故可判定该拟建工程场地不存在软土震陷可能。

经本次勘探，查明场地地基岩土为粉质黏土、细砂及风化泥岩层；场区地基土液化判别应根据《建筑抗震设计规范》GB50011—2010(2016年版)有关规定，采用标准贯入试验判别法进行判别(注：$ N_{\mathrm{cr}}=N_{0} \beta[\ln (0.6 \mathrm{~d} s+1.5)-0.1 \mathrm{~d} \omega] \sqrt{3 / \rho c}$，本次水位按自然地面考虑)，该场地无震液化问题。

3.3 冻深、冻胀评价

拟建台阵区域位于长白山东麓，冬季寒冷漫长，最低温度-30.5 ℃。根据《中国季节性冻土标准冻深线图》，拟建场地标准冻深为1.75 m。建议施工图设计中对易产生冻胀危害处采取相应抗冻胀措施，根据工程经验，杂填土和耕土按强冻胀考虑，冻胀等级为Ⅳ。

3.4 地基均匀性评价

根据现场勘察，拟建台阵主要揭露的地基土层为粉质黏土、细砂、风化泥岩及风化砂岩，据勘察资料综合分析，9个点位台址场地属同一地貌单元，除A1外，其余8个台点在内场地各地层分布连续，且坡度变化小于10%，属均匀地基土；A1台点部分地层(风化砂岩层、风化泥岩层)在场地内分布不连续，可塑粉质黏土分布连续，但层位起伏较大，坡度变化大于10%，属不均匀地基土，建议施工时应采取有效可行的地基基础方案，减少拟建台站地基的差异沉降。

4 结论

建设吉林龙井地震台阵，将全面提升延边地区，特别是周边及边境地区地震监测能力，同时提高吉林省地震监测能力和地震定位精度。吉林龙井地震台阵在2017年上半年完成图上作业、宏观堪选、仪器堪选工作，并于2019年5月完成各台点仪器测试计算、岩土工程勘址等系列工作，通过梳理调研和勘察资料发现，地貌与地质调查结果显示，区内断裂无新活动迹象，基岩相对完整且致密，可见该区域适合地震台阵观测，可以进行台阵建设。