中国数字地震台网的现状和近期发展
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摘要: 中国数字地震台网（CDSN）自20世纪80年代建成并投入运行以来， 有力地促进了我国的数字地震学研究， 扩大并加深了我们对地壳、 地球内部构造和地震震源过程的认识， 从而有助于地震预报和减轻地震灾害的研究工作. 随着世界科学技术的发展， 中美双方于1992年~2001年，对CDSN进行了二期技术改造.本文综述了CDSN二期技术改造的目标和技术内容；ldquo;新一代rdquo;CDSN的技术特性和运行状况；基于CDSN二期技术改造建立的CDSN数据通信系统，研发CDSN数字地震实时分析系统的进展.
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关键词:
- “新一代”CDSN /
- 技术特性 /
- 运行状况 /
- 实时分析系统
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根据美国地质调查局（United States Geological Survey，缩写为USGS）国家地震信息中心（National Earthquake Information Centre，缩写为NEIC）的测定，2020年6月23日15时29分04秒（UTC），墨西哥南部瓦哈卡州发生了一次矩震级MW7.4的地震，NEIC初步确定的震中（preliminary determination epicenter， 缩写为PDE）位于（15.916 3°N，95.953 3°W），震源深度为20 km。美国地质调查局（USGS，2020）和全球矩心矩张量组（GCMT，2020）随后发布了这次地震的矩心矩张量解（表1）。根据USGS （2020）发布的地震目录，在该主震发生后的48小时内发生了9次较大余震，其中最大余震震级达到MW5.4，5次事件深达35 km。
表 1 不同机构所得墨西哥MW7.4地震矩心矩张量解的比较Table 1. Comparison of the centroid moment tensor solutions for the MW7.4 Mexico earthquake obtained by different institutions机构 矩张量/（1020 N·m） 矩心参数 Mrr Mtt Mpp Mrt Mrp Mtp τc/s 北纬/° 西经/° 矩心深度/km GCMT （2020） 0.729 −0.737 0.008 1.220 −0.712 0.200 7.0 16.04 96.06 20 USGS （2020）（W震相） 0.731 −0.752 0.020 1.104 −0.479 0.168 13.2 15.93 95.90 21.5 USGS （2020）（体波反演） 0.527 −0.544 0.017 0.504 −0.289 0.101 − 16.04 95.90 32 本文 0.700 −0.789 0.089 0.825 −0.491 0.218 8.0 15.96 95.89 22 类似于上述两个组织的工作（Dziewonski et al，1981；Kanamori，Rivera，2008；Duputel et al，2012；Ekström et al，2012），我们收集了震中距处于32.5°—88.9°范围内全球地震台网（Global Seismograph Network，缩写为GSN）和数字地震台网联盟（International Federation of Digital Seismograph Networks，缩写为FDSN）的42个台站的长周期垂直分量数据，基于AK135模型计算格林函数（Wang，1999），利用我们自主研发的反演软件（张喆，许力生，2020），通过反演0.01—0.05 Hz频带内的P波波形得到了这次地震的矩心矩张量解。根据反演结果（图1），矩心时间为8 s，矩心震中位于（15.96°N，95.89°W），矩心深度为22 km，标量地震矩为1.24×1024 N·m，相当于MW7.4。基于矩心矩张量解（表1，图2），我们也求得了相应的最佳双力偶解（图2，表2），最佳双力偶成分占97%。最后，我们利用反演结果计算了合成波形，并与观测波形进行了比较，结果如图3所示，可见二者之间的相关系数平均值达到0.93，大多数台站的相关系数在0.90以上，均方根误差达1.33×10−5 m。
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图 1 矩心矩张量反演过程（a） 矩心时间搜索；（b） 矩心搜索；（c） 矩心深度搜索；（d） PDE位置（灰色）和矩心位置（红色）反演得到的矩张量解Figure 1. Inversion process of the centroid moment tensor（a） Search for the centroid time；（b） Search for the centroid；（c） Search for the centroid depth； （d） The moment tensor solutions at the PDE （gray） and centroid （red） locations![]()
图 2 矩心矩张量反演参数以及台站分布与反演结果Figure 2. The parameters of the centroid moment tensor inversion，the station distribution and the inversion results表 2 不同机构所得墨西哥MW7.4地震的最佳双偶解Table 2. The best double-couple solutions for the MW7.4 Mexico earthquake obtained by different institutes机构 标量地震矩
/（1020 N·m）双力偶成分
占比节面Ⅰ 节面Ⅱ 走向/° 倾角/° 滑动角/° 走向/° 倾角/° 滑动角/° GCMT （2020） 1.600 100% 270 16 62 118 76 97 USGS （2020）（W震相） 1.423 96% 271 17 70 112 74 96 USGS （2020）（体波） 0.797 99% 266 24 63 114 69 101 本文 1.236 97% 266 22 60 118 71 101 ![]()
图 3 观测波形与合成波形的比较Figure 3. Comparison between the observed （blue） and synthetic （red） waveforms与USGS和GCMT的结果相比（图4），我们反演所得矩心位置（15.96°N，95.89°W，深度22 km）、矩心时间、最佳双力偶解均与其非常相近。根据最佳双力解的节面参数、矩心位置、余震分布以及地震所处的构造环境，我们判断走向266°、倾角22°、滑动角60°的节面为真实的发震断层面（图4）。这是一次以逆冲为主、具有相当走滑分量的断层错动，或者说这是一次发生在俯冲带的斜滑事件。
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图 4 主震震源机制解与余震分布不同颜色的沙滩球和正方形代表不同机构确定的震源机制解及其矩心位置，小圆圈表示余震（来自USGS地震目录），大圆圈表示主震的PDE位置，圆圈和正方形的填充色显示了震源深度Figure 4. The focal mechanism solutions of the mainshock and the aftershock distributionColored beach-balls and squares represent the focal mechanism solutions and centroid locations determined by the various institutions，the small circles refer to the aftershocks （from the USGS catalog），and the large circle indicates the PED locations of the mainshock. The colors filled in the circles and squares indicate the focal depths本研究使用的数字波形数据均通过地震学联合研究会（Incorporated Research Institutions for Seismology，缩写为IRIS）数据中心获取，震源机制数据分别来自全球矩心矩张量（GCMT）和美国地质调查局（USGS），余震数据来自于美国地质调查局（USGS），作者在此表示感谢！
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