大地测量与地球动力学

序号	台站代码	纬度/(°)	经度/(°)	高程/m	地震计	观测频带	台基岩性
1	TZ01	31.40	116.17	152	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
2	TZ02	31.37	116.12	365	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
3	TZ03	31.35	116.16	253	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
4	TZ04	31.37	116.20	126	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
5	TZ05	31.42	116.19	117	GL-CS2	2 s~50 Hz	变质岩
6	TZ06	31.41	116.14	115	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
7	TZ07	31.32	116.10	482	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
8	TZ08	31.33	116.22	332	GL-CS2	2 s~50 Hz	变质岩
9	TZ09	31.41	116.28	70	GL-BH10	2s~50 Hz	井下
10	TZ10	31.48	116.16	453	GL-Cs2	2 s~50 Hz	变质岩
11	TZ11	31.41	116.07	470	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
12	TZ12	31.36	115.98	352	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
13	TZ13	31.25	116.19	415	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
14	TZ14	31.36	116.34	188	GL-CS60	60 s~50 Hz	变质岩
15	TZ15	31.49	116.27	135	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
16	TZ16	31.48	116.07	138	GL-CS60	60 s~50 Hz	变质岩
17	FZL	31.35	116.27	115	BBVS-60	60 s~50 Hz	变质岩
18	BZY	31.40	116.21	184	FSS-3M	2 s~50 Hz	火山岩-碎屑岩
19	SJH	31.44	116.09	228	FSS-3M	2 s~50 Hz	变质岩
20	LNA	31.34	116.13	410	FSS-3M	2 s~50 Hz	片麻岩
21	JZA	31.69	115.88	50	BBVS-60	60 s~50 Hz	变质岩
22	LAT	31.74	116.47	77	GL-S60B	60 s~50 Hz	井下
23	LAN	31.70	116.53	100	BBVS-60	60 s~50 Hz	碎屑岩
24	SCH	31.35	116.98	65	BBVS-60	60 s~50 Hz	火山岩-碎屑岩

序号	台站代码	纬度/(°)	经度/(°)	高程/m	地震计	观测频带	台基岩性
1	TZ01	31.40	116.17	152	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
2	TZ02	31.37	116.12	365	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
3	TZ03	31.35	116.16	253	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
4	TZ04	31.37	116.20	126	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
5	TZ05	31.42	116.19	117	GL-CS2	2 s~50 Hz	变质岩
6	TZ06	31.41	116.14	115	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
7	TZ07	31.32	116.10	482	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
8	TZ08	31.33	116.22	332	GL-CS2	2 s~50 Hz	变质岩
9	TZ09	31.41	116.28	70	GL-BH10	2s~50 Hz	井下
10	TZ10	31.48	116.16	453	GL-Cs2	2 s~50 Hz	变质岩
11	TZ11	31.41	116.07	470	GL-CS2	2 s~50 Hz	片麻岩
12	TZ12	31.36	115.98	352	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
13	TZ13	31.25	116.19	415	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
14	TZ14	31.36	116.34	188	GL-CS60	60 s~50 Hz	变质岩
15	TZ15	31.49	116.27	135	GL-CS60	60 s~50 Hz	片麻岩
16	TZ16	31.48	116.07	138	GL-CS60	60 s~50 Hz	变质岩
17	FZL	31.35	116.27	115	BBVS-60	60 s~50 Hz	变质岩
18	BZY	31.40	116.21	184	FSS-3M	2 s~50 Hz	火山岩-碎屑岩
19	SJH	31.44	116.09	228	FSS-3M	2 s~50 Hz	变质岩
20	LNA	31.34	116.13	410	FSS-3M	2 s~50 Hz	片麻岩
21	JZA	31.69	115.88	50	BBVS-60	60 s~50 Hz	变质岩
22	LAT	31.74	116.47	77	GL-S60B	60 s~50 Hz	井下
23	LAN	31.70	116.53	100	BBVS-60	60 s~50 Hz	碎屑岩
24	SCH	31.35	116.98	65	BBVS-60	60 s~50 Hz	火山岩-碎屑岩

利用微动HVSR方法分析皖西地区台站场地响应

周志 ¹^,² , 赵希磊 ¹ , 隆爱军 ¹ , 樊冬 ¹^,³ , 陶方宇 ¹ , 石英杰 ⁴

大地测量与地球动力学 | 观测技术 2025,45(6): 649-653

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大地测量与地球动力学 |观测技术 2025 , 45 (6) : 649 -653

利用微动HVSR方法分析皖西地区台站场地响应

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周志¹^,², 赵希磊¹, 隆爱军¹, 樊冬¹^,³, 陶方宇¹, 石英杰⁴

作者信息

1 安徽省地震局, 合肥市长江西路558号, 230031

2 地下结构探测与震灾风险防范安徽省重点实验室(筹), 合肥市长江西路558号, 230031

3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站, 安徽省亳州市蒙城县小涧镇, 233500

4 六安市地震局, 安徽省六安市龙河西路662号, 237010

作者简介:

周志，工程师，主要从事地震监测预报研究，E-mail：807545519@qq.com

Site Response of Seismic Stations in Western Anhui Province from Microtremor HVSR Method

Zhi ZHOU¹^,², Xilei ZHAO¹, Aijun LONG¹, Dong FAN¹^,³, Fangyu TAO¹, Yingjie SHI⁴

Affiliations

1 Anhui Earthquake Agency, 558 West-Changjiang Road, Hefei 230031, China

2 Anhui Key Laboratory of Subsurface Exploration and Earthquake Hazard Risk Prevention(in Prep), 558 West-Changjiang Road, Hefei 230031, China

3 Anhui Mengcheng National Geophysical Observatory, Xiaojian Town, Mengcheng County, Bozhou 33527, China

4 Lu'an Earthquake Agency, 662 West-Longhe Road, Lu'an 237010, China

ZHOU Zhi, engineer, majors in earthquake monitoring and prediction, E-mail: 807545519@qq.com

出版时间: 2025-06-15 doi: 10.14075/j.jgg.2024.07.331

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摘要

收起

利用微动HVSR方法对皖西地区24个地震监测固定台站的场地响应进行分析，结果表明，由于观测系统故障，4个台站HVSR曲线出现异常，另外20个台站均存在不同程度的放大(衰减)作用，其中4个台站HVSR曲线在0.5~30 Hz频段内呈现平坦现象，场地响应值为1~2倍；其余16个台站HVSR曲线既有单峰形态，也有复杂的双峰、多峰形态，峰值频率在8.5~30 Hz之间，平均值18.8 Hz，中位数17.9 Hz，标准差5.66 Hz，整体偏大，可能与地震计安装在摆墩上，减少了沉积层对测量结果的影响有关；峰值幅度为2.6~10.5倍，平均值6.0倍，中位数5.3倍，标准差2.3倍，可能与地表型地震计更容易受地表条件的影响有关。

关键词

微动 / HVSR方法 / 皖西地区 / 场地响应

Abstract

收起

The microtremor noise data of 24 stations in the western Anhui region are used to calculate site response based on HVSR method. The results showed that 4 out of 24 stations had abnormal HVSR curves due to observation system failures. All 20 stations have varying degrees of amplification(attenuation) effects, with 4 stations showing flat HVSR curves in the 0.5 Hz to 30 Hz frequency band and site response values of 1 to 2 times. The HVSR curves of the remaining 16 stations exhibit both unimodal and complex bimodal and multimodal shapes, with peak frequencies ranging from 8.5 Hz to 30 Hz, an average of 18.8 Hz, a median of 17.9 Hz, and a standard deviation of 5.66 Hz. The overall trend is relatively large, possibly due to the installation of seismometers on pendulum piers, which reduces the influence of sedimentary layers on measurement results; The peak amplitude ranges from 2.6 to 10.5 times, with an average of 6.0 times, a median of 5.3 times, and a standard deviation of 2.3 times. This may be due to the fact that surface seismometers are more susceptible to surface conditions.

Key words

microtremor / HVSR method / west Anhui region / site response

引用本文

周志, 赵希磊, 隆爱军, 樊冬, 陶方宇, 石英杰. 利用微动HVSR方法分析皖西地区台站场地响应. 大地测量与地球动力学, 2025 , 45 (6) : 649 -653 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.07.331

Zhi ZHOU, Xilei ZHAO, Aijun LONG, Dong FAN, Fangyu TAO, Yingjie SHI. Site Response of Seismic Stations in Western Anhui Province from Microtremor HVSR Method[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2025 , 45 (6) : 649 -653 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.07.331

正文

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场地响应是地震波在地下浅层介质中的传播放大或衰减效应，与地震信号频率紧密相关，不仅对震级等震源参数的测定产生影响，也会对地震危险性分析结果产生重要影响。因此，准确获取场地响应分析结果，能更精确地预测地壳介质衰减变化，降低震源参数测定和地震危险性分析等数据的误差，为防震减灾工作提供必要支持。

目前，场地响应分析方法主要有2种：参考场地法和非参考场地法。其中，参考场地法包含传统谱比法和线性反演法，非参考场地法则包括Moya方法和H/V谱比法，而H/V谱比法根据使用的数据类型又可进一步分为地震数据谱比法和微动谱比法^[1-5]。微动是指地面的微弱振动，其来源包括潮汐、海浪拍击海岸及人类生产生活等产生的振动，微动HVSR(H/V谱比)方法^[6]是一种通过比较地表微动水平分量和垂直分量的傅里叶谱之比来评估场地效应的技术，典型的HVSR曲线具有明显的峰值频率f₀。研究表明，f₀等于沉积层卓越频率或与其非常接近^[7-8]。微动HVSR方法简捷有效，不需要复杂的设备，只需标准三分量地震仪的微动记录即可进行分析，可有效识别出局部场地条件对地震动的影响。

皖西地区位于秦岭-大别造山带东部，地质构造复杂。区域内主要断裂有NE向落儿岭-土地岭断裂、NWW向梅山-龙河口断裂和青山-晓天断裂及近EW向六安-合肥断裂和肥西-韩摆渡断裂等，历史上地震频发，共记录到M≥5地震10次，占安徽省地震总数的30%。本文利用皖西地区24个地震监测固定台站的微动记录，深入分析各台站的场地响应变化，为地震风险评估和防灾减灾工作提供有力的科学支撑。

1 数据与方法

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1.1 数据

以皖西地区24个地震监测固定台站的观测资料为基础，台站基本信息见表1。皖西地区地形多样，包括山地、盆地和河谷等地貌，尽管除TZ09台和LAT台外，观测台站地震计都架设在浇筑于基岩的摆墩上，以期望记录到更为稳定可靠的地震数据，但仍有部分台站所处的场地条件不理想。

为进行数据分析，按照噪声谱比法的要求从各台站选择2023-06—2024-03每月中1 d的00:00—02:00时段数据，共计选取20 h微动记录用于分析。

1.2 水平垂直谱比法(HVSR)

本文基于微动谱比法，使用MATLAB的OpenHVSR软件包^[9]，计算各台站的H/V谱比曲线，该曲线峰值对应的频率即为f_c。

(1)

$\operatorname{HVSR}(f)=\frac{H(f)}{V(f)}=\frac{\sqrt{u_{\mathrm{EW}}^2(f)+u_{\mathrm{NS}}^2(f)}}{u_{\mathrm{UD}}(f)}$

式中，u_NS(f)、u_EW(f)、u_UD(f)分别为南北分量、东西分量和垂直分量的傅里叶谱。1)采用反向STA/LTA算法^[10]去除短时干扰，设置短时窗长为4 s、长时窗长为25 s、阈值为0.1，选择相对稳态的600 s时窗信号。2)使用Konno-Ohmachi方法^[11]进行平滑处理(带宽为40 Hz)，频率范围设置为0.5~30 Hz，计算每个时窗的H/V谱比。为减小傅里叶变换导致的频率渗漏，在每段微动记录的始末均加入5%的余弦边窗，使数据两端平滑衰减到0。3)将计算得到的所有时窗叠加，即可得到H/V谱比的平均曲线和标准差。4)将各台站10个月共10段数据的H/V谱比曲线进行平均，得到每个台站的场地响应S(f)。

2 结果与分析

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根据上述数据处理流程，计算得到24个台站的HVSR曲线，见图1~3，图中黑色虚线为该站每条记录的场地响应，蓝色虚线为H/V=1参考线，红色实线为该台站平均场地响应。在0.5~30 Hz分析频段内，根据各台站的HVSR曲线形态将24个地震台站大致分为3类：平坦类、仪器故障类及放大类。

1) 平坦类。见图1，LAT、FZL、TZ09、TZ11台的HVSR曲线在0.5~30 Hz频段内相对平坦，没有明显的峰值或谷值，放大程度较小，放大值约为1~2倍，表明这些台站所在位置的地质条件对地震波的传播影响较为均匀，其中LAT台和TZ09台使用的是井下地震计(LAT台观测井深126 m，TZ09台观测井深30 m)。该类台站约占观测台站总数的17%。

2) 仪器故障类。见图2，经检查仪器观测系统确认，TZ06、TZ08、SJH、TZ10台的HVSR曲线因仪器故障造成异常。其中，TZ06台因NS分量故障、TZ08台因NS、EW分量故障，造成台站场地响应曲线分别稳定在1.1和0.7附近；SJH台因NS分量2023-12、2024-01故障，造成该时段HVSR曲线较以往正常形态有较大差异；TZ10台因EW分量2023-06—2024-02故障，造成HVSR值整体偏大。该类台站约占台站总数的17%。

3) 放大类。见图3，TZ01、TZ02、TZ03、TZ04、TZ05、TZ07、TZ12、TZ13、TZ14、TZ15、TZ16、BZY、JZA、LNA、LAN、SCH共16个台站的HVSR曲线在特定频率范围内显示出显著的单峰、双峰或宽峰，表明这些台站的地质条件在特定频率下可能会放大地震波的能量。该类台站较多，约占台站总数的66.7%。

2.1 曲线形态

16个台站HVSR曲线中呈单峰形态的有BZY、JZA、TZ04台，呈双峰形态的有LAN、LNA、SCH、TZ02、TZ03、TZ05、TZ07、TZ13、TZ14台，部分台站如LAN、LNA、TZ01、TZ02、TZ03、TZ12、TZ15、TZ16台等，可以看到2个相邻的波峰组合成较宽的波峰。研究表明，HVSR曲线的形态与台站下方的速度界面有关，单峰表明速度界面水平向较稳定，但垂直向速度变化较大，意味着地下结构相对简单；宽峰表示场地在一段较宽的频率范围内都有较高的响应，可能由多个接近的共振频率叠加而成，意味着地下结构较为复杂；双峰或多峰HVSR曲线可能对应不同深度的两个或多个速度界面，意味着地下有两层或多层不同性质的土层界面^[12-13]。81%台站的HVSR曲线呈双峰或宽峰，表明大部分台站下方地下结构较为复杂。

2.2 峰值频率

16个台站HVSR曲线的峰值频率最小为8.5 Hz(TZ02台)，最大值为30 Hz(JZA台)，平均值为18.8 Hz，中位数为17.9 Hz，标准差为5.66 Hz。较高的峰值频率表明：1)基岩上方的沉积层确实较薄，因为峰值频率与速度界面的深度呈反相关，频率越低，界面越深，频率越高，界面越浅；2)地震计均架设在浇筑于基岩的摆墩上，意味着各台站观测条件相对统一且接近于理想情况，地震计能够更直接地记录到地震波在基岩中的传播特性，受地表沉积层的影响较小。因此，得到的HVSR曲线主要反映基岩自身特性及可能存在的非常薄的表层沉积物的影响。

2.3 峰值幅度

16个台站HVSR曲线的峰值幅度最小为2.6倍(SCH台)，最大为10.5倍(LAN台)，平均为6.0倍，中位数为5.3倍，标准差为2.3倍。峰值幅度的差异一方面与峰值幅度及界面的速度差异程度相关，幅值越大，速度差异程度越大^[14]；另一方面，可能与台站周边的环境或地形有关，使局部地区的场地响应增大^[15-16]。如LAN台位于六安市南湖附近，周边水塘众多，峰值幅度达10.5倍；TZ12台位于小河旁边，峰值幅度达7.5倍；TZ16台位于金寨县响洪甸水库旁边，峰值幅度达7.3倍，其原因可能由于水体附近沉积层的分布范围广且土层松散。其次，水体本身也可能导致地震波在水面上产生共振，从而对多个频率的地震波具有明显的放大作用。

3 结语

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1) 利用微动HVSR方法对皖西地区24个地震台站的场地响应进行分析，发现4个台站的HVSR曲线为平坦型，4个台站的HVSR曲线异常，反映观测系统故障，16个台站的HVSR曲线在不同频率上存在不同程度的放大。

2) 通过对20个台站的HVSR曲线进行分析，结果发现，只要观测设备运行正常，本文方法得到的HVSR曲线具有较好的一致性，特别是峰值频率。充分证实了微动HVSR方法在场地响应分析中是一种可靠且精确的技术手段，且所得结果可以作为评估场地地震效应的重要参考。

3) 通过对4个异常台站的HVSR曲线进行分析发现，在地震观测系统的运行维护中，若对系统性能有疑虑，建议提取不同时段的观测数据进行微动HVSR分析，从而确定系统性能发生变化的时间点。

4) 通过对4个平坦型台站的HVSR曲线进行分析，发现2个安装井下地震计的台站HVSR曲线均较平坦。该结果能否反映井下地震计观测环境较地表型地震计受风化层和地表松散层的影响小，还需进行进一步分析。

5) 通过对16个放大型台站的HVSR曲线进行分析可知，81%台站的曲线形态呈双峰或宽峰，表明大部分台站下方的地下结构较为复杂；峰值频率整体偏大，表明地震计安装在连接基岩的摆墩上，减少了沉积层对测量结果的影响，得到的HVSR曲线主要反映基岩自身特性及可能存在的非常薄的表层沉积物的影响。峰值幅度介于2.6~10.5倍，平均为6.0倍，中位数为5.3倍，标准差为2.3倍，表明地表型地震计更容易受如地形、地貌及不同类型的地表沉积物等地表条件的影响。

基金

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安徽省地震局地震科研青年项目(2023QN04)
非天然地震AI监测与研究团队专项

参考文献

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文献

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参考文献引证文献

排序方式：

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2025年第45卷第6期

引用本文

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文章信息

doi: 10.14075/j.jgg.2024.07.331

接收时间：2024-07-09
首发时间：2026-10-30
出版时间：2025-06-15

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出版历史

收稿日期：2024-07-09

基金

Youth Research Project on Earthquake Science of Anhui Earthquake Agency(2023QN04)

安徽省地震局地震科研青年项目(2023QN04)

Special Project for AI Monitoring and Research Team of Non-Natural Earthquakes

非天然地震AI监测与研究团队专项

作者信息

1 安徽省地震局, 合肥市长江西路558号, 230031

2 地下结构探测与震灾风险防范安徽省重点实验室(筹), 合肥市长江西路558号, 230031

3 安徽蒙城地球物理国家野外科学观测研究站, 安徽省亳州市蒙城县小涧镇, 233500

4 六安市地震局, 安徽省六安市龙河西路662号, 237010

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/ddcl/CN/10.14075/j.jgg.2024.07.331

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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