陈 辉， 雷 学， 戴 绘， 胡 兴 尧

(1.中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550081；2.成都理工大学地球物理学院，四川 成都 610059；3.国电大渡河猴子岩水电建设有限公司，四川 康定 626005)

1 引 言

水库地震监测台网是由多个遥测台站组成的监测系统，为研究水库蓄水前后库区周边地震活动性分析提供重要资料。台网记录的地震波形中有时包含了类似地震波的其他干扰波形，如爆破、滑坡、机械震动以及人为干扰等。怎样识别和剔除这些干扰波形，前辈们已做大量工作。许健生等[1](1999)对中国数字地震台网记录到的5个附近工业爆破与震级相近的7个天然地震作波普分析比较，发现人工爆破与天然地震的波普参数和震源参数有较大差异。张萍[2]等(2005)采用波谱分析的方法，对爆破、矿震和天然地震进行研究，得出爆破、矿震与天然地震的纵横波拐角频率以及最大谱值等均存在差异。闫俊岗[3]等(2011)总结分析了小浪底水库数字台网记录的波形资料，认为该水库地震台网波形记录有特定的记录特征……魏娅玲[4]等(2014)对四川芦山地震科考人工爆破与构造地震特征对比分析后，用实例验证了不同震中距、不同地区，震级相近的两类地震震相特征是不同的。

本文利用某台网记录到的实际地震资料，对记录到的爆破、滑坡、机械震动以及人工干扰等波形，从波形、发震时间、初动方向、P波与S波振幅比(APM/ASM)以及功率谱等方面进行分析，得到该台网干扰波形的相关特征。以便更加快速准确的识别各类地震类型，及时剔除干扰事件，为水库活动性分析提供更准确的数据。

2 干扰波形特征

天然地震主要是指构造地震，是构造应力集中超过介质弹性限度时，岩石破裂、岩层瞬时错动的结果，一般振动时间为几秒至几十秒。天然地震中，当震中距为100 km内地震称为地方震。对于天然地震的PG波呈四象限分布，即震源发生的振动，使一定方位的介质受压，形成压缩波，PG波向上；另一方位的介质受拉伸，形成膨胀波，PG波向下。利用台网实际地震资料，选取爆破、滑坡、机械震动以及人工干扰等波形，分别对比各干扰波形特征。

2.1 爆破干扰波形特征

爆破是瞬间发生的，作用时间短，震源体积小，振动时间短，优势周期比天然地震小，发震的地点不固定。爆破的震源体对源外介质施加的是压力，产生的是压缩波，因此，一般表现为垂直向P波初动向上。

台网记录的爆破波形与天然地震波形相比(如图1)：爆破的P波初动方向向上，周期比天然地震大。由于爆破浅源一般在5 km左右，且爆炸体积小，所以可以简单的认为爆破地震是点源，因此产生无象限分布的、且初动向上的P波。统计该台网记录的爆破地震的P波初动方向发现，初动向上的台站占67.1%，初动向下的台站占1.4%，初动方向不清楚的台站占31.5%。

图1 典型天然地震与爆破地震波形

取爆破位置到台站距离D≤20 km的爆破做统计，同时选择振幅接近地脉动水平的时间点作为爆破尾波的终结点，得到爆破持续时间T与D及爆破当量震级ML的关系图(如图2)。从图中可以看出D<5 km的爆破，衰减很快，持时较短。

统计该台网记录的爆破地震的APM/ASM(随机抽样100次)，得到图3。经统计APM/ASM≥1的爆破占比43%， APM/ASM≥0.8的爆破占比为84%，说明该台网爆破地震多显示为P头大。

选取震级较小且震中距较近的天然地震和爆破进行归一化功率谱分析，对比结果见图4。从图中可以看到，该台网监测区天然地震的优势频段较高，主要集中在1～12Hz以内；爆破的优势频段较低，主要集中在1～5Hz以内。通过比较发现爆破地震优势频段比天然地震窄。

图2 爆破持时与距离及当量震级关系图

图3 某台网爆破APM/ASM

图4 各子台记录爆破波形与天然地震归一化功率谱图

以上分析发现该台网记录的爆破的P波初动多为向上，且多表现为P头大；爆破衰减快，且持时短；APM/ASM比值较大；爆破优势频段比天然地震窄。

2.2 滑坡干扰波形特征

滑坡不是一瞬间完成的，而是滑动开始后，短时间内滑坡体向前冲刷，不断产生新的岩层破裂和错动，并由于摩擦和碰撞，形成新的振动源。该水库周边存在一些规模较小的滑坡，如道路修建、排危等由于高程落差较大而向山体下滑落土、石引起的滑坡。由于能量小，并且在地表传播，衰减迅速，地震台站较难记录到波形。

该台网记录的滑坡事件波形如图5，从波形上看其初始微弱，P波不明显，且振幅大小和周期变化均不大。由于新的振动不断加入，各种波形叠加在一起，无构造地震明显的纵横波特征，后续震相难以区分。对滑坡波形进行归一化功率谱分析结果如图6，从图中可以看到滑坡的优势频段主要集中在0.5～2Hz以内。与天然地震和爆破的优势频段相比，滑坡优势频段值较小。

图5 滑坡波形

2.3 其他干扰波形特征

其他干扰以机械震动和人为干扰为例，进行分析。部分台站建在村落附近，对于单个台站而言，有时会接收到村民耕作、劳动等产生的人为干扰。此类干扰杂乱无章，并无规律可循，周期有长有短。对比白天和夜晚发震次数，发现白天发震次数明显高于夜晚发震次数，说明此类干扰一般集中在白天发生，干扰的出现掩盖了一部分微小地震。

由于台网各个台站当地或附近施工等原因，部分单个台站白天存在机械震动的情况(如图7)，从图中可以看到，机械震动波形有周期短、频率较高、持续时间短以及一段时间内多个振动等特征。从归一化功率谱图(如图8)上可以看到，机械震动的优势频段主要集中在20～37 Hz，范围较大。

图7 机械震动波形

图8 机械震动归一化功率谱

3 结 语

本文仅基于台网记录到的主要干扰源进行了波形特征分析，对于水库地震监测而言，库区周边的干扰源类型多种多样且波形记录复杂。对该地区干扰源针对性分析，以便能更加快速准确的判定事件类型，为水库研究分析提供更准确的数据，更有利于该地区水库地震活动性研究。通过以上分析，得到一些有益的启示：

(1)宏观特征上，发现该台网记录的爆破事件波形P波初动多为向上，且多表现为P头大，S波到时不好确定， APM/ASM比值较大，衰减快且持时短；滑坡事件波形初始微弱，P波不明显，无构造地震明显的纵横波特征，后续震相难以区分；人为干扰杂乱无章，并无规律可循，一般集中在白天发；机械震动具有周期短、频率较高、持续时间短、一段时间内多个振动等特征。

(2)功率谱特征上，该台网记录的天然地震的优势频段主要集中在1～12 Hz以内，爆破的优势频段主要集中在1～5 Hz以内，滑坡的优势频段主要集中在0.5～2 Hz以内；机械震动的优势频段主要集中在20～37 Hz。

(3)由于各地区地质条件不同，记录的干扰源波形特征也有所不同。本文收集的资料有限，有些问题有待进一步讨论，不断总结以提高事件判别分析水平。