南通地震台
一、南通台简介
南通地震台为国家基本地震台站,台站代码:32007,隶属于江苏省地震局,现有在职职工7名。台站所在位置:南通市狼山风景区,台基岩性为中、上泥盆统五通石英砂岩。台站占地面积为7000平方米,距长江约为2公里,距南通市中心约6公里,交通方便。台站拥有测震、地磁、体应变、水准测量、陆态网、强震动等多学科、多种观测手段,对监测苏南地区及近海地区中小地震具有重要作用,“九五”期间,台站的部分基础设施得到了维修改造,测震、核旋观测、体应变观测项目实施了数字化观测。台站装备有专用变压器、配电房,使用220伏市电,配电房至办公楼的输电线路采用铠装电缆埋地铺设,台站通讯配有电话、局域网络等,用于办公、资料报送等,另有地震行业专业网供数字地震仪数据实时传输。区内供水、供电充足,工作和生活条件方便,台站基础设施、配套设施齐全。台站周围没有大型厂矿企业, 近年来随着经济建设的快速发展,台站周围新建起的生活小区、商业街等距台站仅几十米至几百米,对台站观测环境造成了不同程度的影响。

图1 江苏省南通地震台
二、南通台历史资料
地质地貌概况:南通地震台南面、西面分布着五座山丘,由西向东分别为黄泥山(海拔 29.3 m)、马鞍山(海拔 49.4 m)、狼山 (海拔 104.8 m)、剑山(海拔 80.5 m)、军山(海拔 108.5 m),延长方向上长约四公里,宽度不足一公里,实际出露基岩总面积约为 0.728 平方公里。狼山地区出露基岩的地层比较单一,主要是泥盆系一套碎石岩,其次是更新世的黄土和全新世的江海沉积及滨江沉积。
南通地区位于扬子断块区的扬子断块上,南为江南褶带,在新构造分区上,属华东平原沉降区的长江三角洲缓慢沉降区。从构造位置上看,南通的区域地质具有过渡的性质。是苏南无锡-常熟背斜构造的延伸部分。它的整部因断裂和后期沉降而隐伏于中新生时代地层之下。就狼山地区本身而言,构造上最为醒目的特征表现为五山是由泥盆系中下统茅山组和上统五通组的碎屑岩系组成的几个断块山。断裂构造是控制这一带地壳活动与发展、控制地貌的最重要因素。
南通地震台建于1972年9月,1973年1月建成狼山测震部分,测震当时主要观测仪器是64型三分向地震仪,1978年8月更换国家地震局生产的DD-1型短周期地震仪。1999年10月经改造安装了数字化地震仪。
流体水化观测1973年3月开始观测,因抽水和地下补水不稳定等原因,于1985年停测。
定点形变于1976年10月在狼山台址的地下室正式投入观测,配备仪器为JB-72型金属丝水平摆倾斜仪,因观测精度低,于1983年12月结束。
1986年借用南京军区的狼山188号坑道,在坑道内安装了SQ-70型石英丝倾斜仪,1987年3月正式投入观测。188号坑道为部队战备洞体,被覆完好,洞体覆盖一般在35 M以上,最厚的为77 M,洞内温度常年在15℃左右,年温差在1℃左右,洞内除个别地段外都很干燥,安放仪器比较理想。但由于洞体距长江比较近(大约1公里),观测受江潮影响较大,该项观测工作持续到九二年六月份结束。
1977年9月,地震台扩建地磁观测用房,于1979年底安装了CR-69型地磁仪,1980年6月正式投入观测。1985年完成核旋房建设和CZM-2质子磁力仪安装调试,1986年正式投入观测。2000年6月安装了`ZNC-II智能质子磁力仪。
1976年9月南京地震大队将狼山不定期短水准观测移交南通地震台逐日观测。1981年在省局形变组的指导下,对测量线路进行改造, 从1982年开始进行逐日观测。1988年,根据国家二类台短水准测量线路必须跨断层的要求,对测量线路再次进行改造,在地震台院内钻井65米,竖一钢管标作为水准点,另外在剑山和狼山选了三个基岩点,在地震台院内设置了短水准辅助观测:气温、气压、地温、雨量。
1995年增上了体应变观测,在距办公楼北面约20M处钻孔,在井深77.1M处取得完好的基岩,后因记录不正常而停止工作。1998年9月,省局95-01-02课题组对钻井进行清洗处理再次安装应力探头获得成功。地应力井孔深度94.0米,土质覆盖层约60米,井孔基岩为石英砂岩,井孔终端直径130 MM,水位深2.6米。体应变观测仪器为TJ-ⅡC型,探头外径88MM,总长1300MM,总重量54kg。
1999年7月,地壳应力所来台安装了DQS-1地震前兆公用数字化采集设备,体应变及辅助观测气压、气温、水位、井温等观测信号均由数据采集器进行采集。同期安装的还有ZH-1型单向交流电源避雷箱、ZHDL-1型电话避雷器和抗雷击交流参数稳压电源等。为解决停电缺记问题,1999年8月体应变观测配备了UPS不间断电源。按照规范要求,2000年3月安装了室温观测。目前体应变观测共有体应变、气压、水温、室温、水位、雨量等六个测项。1998年根据省地震局“九五”项目环境改造要求,完成铠装电缆的铺设,完成办公楼避雷网的建设,沿办公楼埋设了地线,接地电阻小于2欧姆。
2011年8月11日雷击造成井下传感器损坏,从当日起体应变停止观测。按照省局安排,2013年4月15日至6月10日在地震台大门外西南约10米处,重新钻了一口体应变用井,地理坐标为31.94N,120.89E,井深159.2米,岩性为石英砂岩(图3)。2015年6月11日安装仪器,6月12日开始试运行观测,观测仪器为TJ-IIC型体积式钻孔应变仪,使用DQS-1型地震前兆数字化设备进行数据采集。
南通GNSS基准站(编号:ZD026)始建于2009年5月,为中国大陆构造环境监测网络(简称“陆态网络”)基准站,2010年8月14日开始试运行,2012年2月通过中国地震局分项工程验收。GNSS基准站位于江苏省南通地震台院内,坐标高度:18.523米,为土层观测墩。
观测墩位置距长江约2km,距离长江入海处约100km 。观测墩南约70m是一组较新而且较强烈的NWW(290°-300°)向张扭性断裂,向西约160m是一组NNW(20°)向的压扭性断裂,它与NWW向的张扭性断裂为相互配套的构造。
根据《国家发改委关于中国数字地震观测网络项目初步设计方案和投资概算的批复》(发改投资[2004]11380)和《关于江苏省防震减灾技术项目南通市建设任务的函》,南通强震台于2007年1月8日开工建设,2007年2 月12日结束,整个土建过程严格按《强震动台台站观测规程》施工,台站建设经省强震中心验收合格。2007年11月安装仪器并投入试运行。整个强震观测系统由SLJ-100力平衡式加速度传感器、KMA ETNA数字强震动记录器、SANTAKJN UPS不间断电源构成。
三、南通台观测系统
1、地震观测
南通地震台为国家基本地震台站,地震观测测项代码:111。台站周围没有大型厂矿企业,但建有不少小型工厂、小区等,对台站的测震监测环境构成威胁。
南通台“十五”井下摆测震仪井孔位于地震台院内,基岩岩性为石英砂岩,地理坐标为120.89°E,31.95°N。采用DMG-3ESP-120型井下地震计, CMG-DM24-mKⅢ型数字采集器进行观测。井孔深度为105.5m,井深60m内为覆盖土层,60m-100m为不完整基岩,100mm以下为较完整基岩,岩性为石英砂岩。
南通台“十五”测震观测于2007年7月开始试记录,在2008年6月安装了分析软件后,开始正式记录。
2011年8月11日数字化观测设备遭到雷击损坏,按照省局安排,2013年1月17日至 4月10日在地震台大门外西南约10米处,重新钻了一口测震井,井深158.00米,岩性为石英砂岩。2015年3月8日至4月23日对该测震井又进行了加深钻挖,最终井深176米,其中套管长度164米,裸孔长度12米(图2)。2015年11月在台站大门西南围墙外井下重新安装了GL-S60B 型井下地震计,EDAS-24型数字采集器进行观测至今。

图2 南通台井下摆测震仪井孔剖面图
2、地磁观测
南通地震台为国家基本地震台站,地磁观测测项代码:311,312。台站周围没有大型厂矿企业,但建有不少小型工厂, 近年来随着经济建设的快速发展,台站周围新建起的生活小区,商业街等距台站仅几十米至几百米,对台站地磁观测环境造成了较大影响。
南通地震台地磁观测现有核旋一个测项。1987年我台是CZM-2型质子磁力仪,进行地磁绝对观测,因CZM-2型仪器老化无法维修,2000年我台更换了主机,型号为ZNC-Ⅱ,分量仪仍采用老式探头,型号为73-1。该型机作为FHD的前身,测量地磁垂直分量Z分钟值数据,每天9点、21点定时加密测量总场F及Z分量的值。2011年8月因雷暴天气,ZNC-Ⅱ型智能质子磁力仪被损坏,省局及时为我台更换了FHD-2B型智能磁力仪,73-1型探头没有更换。目前仪器工作稳定,数据精度较以前有所提高。
3、地形变观测
南通地震台为国家基本地震台站, 形变测量测项代码:233。
我台体应变从1999年开始正式观测,观测仪器为TJ-IIC型体积式钻孔应变仪,使用DQS-1型地震前兆数字化设备进行数据采集。探头钻井在地震台院内,地理坐标为31.95N,120.89E,钻孔深度94米,岩性为石英砂岩。由于2011年8月11日雷击造成井下传感器损坏,从当日起体应变停止观测。
按照省局安排,2013年4月15日至6月10日在地震台大门外西南约10米处,重新钻了一口体应变用井,地理坐标为31.94N,120.89E,井深159.2米,岩性为石英砂岩(图3)。2015年6月11日安装仪器,6月12日开始试运行观测,观测仪器为TJ-IIC型体积式钻孔应变仪,使用DQS-1型地震前兆数字化设备进行数据采集。2016年9月19日开始投入正式观测。

图 3 南通台体应变井孔剖面图
4、短水准观测
南通台短水准测量场地位于南通市南郊沿长江分布的五山地段中部,五座山由西向东分别为黄泥山(海拔 29.3m)、马鞍山(海拔 49.4 m)、狼山(海拔104.8 m)、剑山(海拔80.5 m)、军山(海拔 108.5m),绵延四公里,但宽度不足一公里。五山周围地势低平,海拔高度为2~6m。狼山及周边地区出露的基岩为泥盆系的一套碎石岩,其余便是更新世的黄土和全新世的江海沉积及滨江沉积。
在断裂构造方面:狼山地区较新且活动最强烈的断裂构造是一组NWW( 290~300°) 向张扭性断裂(狼山-剑山-军山北侧断裂);其次是一组NNW(340°)向压扭性断裂,它与前一组NWW向的张性断裂为相互配套的构造,而NWW向构造在狼山地区看起来最为清晰,剑山与狼山之间、军山与狼山之间的谷地均受其控制(图2-3黑线)。
南通地震台短水准测量场地由N-S1、S1-S2和S2-W三段测线组成。共十六个测站(图4内红线),全长740米。其中N-S1测线跨越位于台站南面的NWW断裂,长210米,设6个测站,第一、二、三站视距为10米,其他三站视距均为25 米,测段总长210米。S1-S2测线布设于剑山北缘(即NWW断裂南侧,NNW断裂东侧),位于同一盘基岩,全长为200米,设4个测站,视距均在25 米左右。S2-W测段跨NWW断裂,长330米,设6个测站,其中前三站视距为30米,其它三站视距为25米。在整个测量线路中,N点为钢管基岩标(深63.17 米);S1、S2和W点为基岩基本标石点,其它的中间过渡点为钢管混凝土标,并配有气压、气温、水位、降水量等项目齐全的辅助观测设施。

图4 南通台短水准测量路线
我台短水准测量路线N-S1和S2-W测线分别跨越NWW和NNW断裂,S1-S2测线位于NWW断裂南盘。S1-S2测线因在断裂的同一盘上,除个别时段受外界干扰而出现异常外,一般高差变化比较稳定。N-S1和S2-W测线由于跨越断裂,相对来说变化比较活跃,变化幅度较大。三个测段正常情况下变化趋势呈现较明显的年变周期性。
2018 年10月开始执行新的观测模式。
5、强震动观测
南通台强震观测系统由SLJ-100力平衡式加速度传感器、KMA ETNA数字强震动记录器、SANTAK UPS不间断电源构成,图5为南通强震观测系统框图。强震观测工作采用专人负责,台站其他同志协助的管理模式。
南通强震台台站代码:32NTT。 地理座标: E120.890°、N31.950°。场地类型:土层。 地面高程4.0m。

图5 南通强震观测系统框图

图6 中国数字地震观测网络南通强震台
6、陆态网维护观测
为了确保“陆态网络”南通基准站更稳定、高效、安全正常运行,产出更连续、完整和可靠的数据,发挥更大的科学效益和应用效益,对该站出现过的故障问题进行排查和检测,以确保南通基准站的正常运行。
基准站巡查的主要内容是:(1)对容易出现故障的部位重点检查,(2)基准站周边环境进行检查,(3)仪器接地和接地电阻进行检测,(4)气象仪进行检查,(5)观测墩检查,(6)观测室内和仪器的卫生状况进行检查,(7)供电系统即:供电设备和蓄电池检测及UPS检查,(8)观测室门窗检查,(9)对机柜布线是否规范和外线的保护检查,(10)对整套观测设备检查(接收机、路由器、天线、、交换机、数据采集器等)等所有设备。
根据国家陆态网络评比规范要求和江苏省地震局实际情况,我们在每天自行巡查的基础上,分别于2018年02月27日、05月16日、08月7日、11月15日对南通基准站按照每季度巡查一次,巡查报告记录表记录每次的巡查结果。巡查人员有:省地震局刘红桂副局长、监测中心郑江蓉主任、居海华高级工程师及南通基准站于华台长、邱新斌高级工程师、陆盛泉工程师、曹建工程师、王东工程师等。

图7 南通GNSS基准站全貌

图8 南通GNSS基准站站点标识

图9 南通GNSS基准站位置
信息来源:江苏省地震局
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