敦化臺鉆孔應(yīng)變前兆異常分析

周文斌

（吉林省地震局敦化地震臺 吉林 敦化 133700）

1 臺站概況

圖1 吉林省形變前兆臺網(wǎng)及地震震中分布圖

敦化臺站位于敦—密斷裂帶上，基巖為花崗巖。地理坐標(biāo)為：東經(jīng)128°11'37"北緯43°21'05"，海拔高度588米。所測震源機(jī)制環(huán)境受敦—密主斷裂帶控制，呈北東方向條帶分布。同時也受西太平洋板塊俯沖擠壓大陸板塊的影響。

敦化地震臺鉆孔應(yīng)變?yōu)橹袊卣鹁质甯脑祉?xiàng)目，儀器型號為YRY-4分量鉆孔應(yīng)變儀，安裝在敦化地震臺院內(nèi)辦公樓后4米遠(yuǎn)處鉆孔內(nèi)，入戶線長20米。鉆孔深57.30米，灰綠色安山斑巖，巖性堅硬而破碎。安裝時水位距井口23米，探頭安裝在56.3米深處 (按鉆井報告，55.7米-57.0米有1.3米巖芯較完整)。儀器類型為武漢所新研制的YRY-4分量鉆孔應(yīng)變儀，配接EP-III型IP采集控制器。儀器安裝后工作狀態(tài)比較穩(wěn)定，觀測資料可靠性較高，有較為清晰的固體潮顯示。調(diào)和分析計算結(jié)果表明：觀測資料內(nèi)精度在0.02左右，應(yīng)震效果較好。儀器從安裝至今近兩年來無故障，無斷記。

設(shè)計技術(shù)指標(biāo)：靈敏度達(dá)到10-10數(shù)量級。2007年我臺對該儀器進(jìn)行了兩次標(biāo)定，標(biāo)定采用儀器安裝時自帶軟件程序，我們嚴(yán)格按規(guī)范要求進(jìn)行標(biāo)定，從標(biāo)定結(jié)果看最大偏差小于10%，符合規(guī)范要求。吉林省形變前兆臺網(wǎng)及地震震中分布見圖1。

2 鉆孔應(yīng)變短期異常特征

鉆孔應(yīng)變觀測是反映巖體周圍擠壓應(yīng)力的儀器，它的觀測精度為4×10－10，對水平擠壓應(yīng)力非常敏感。敦化地震臺處于特殊的地理位置——西太平洋板塊俯沖的前緣地帶。

圖2 敦化臺鉆孔應(yīng)變地震短期異常圖

敦化臺鉆孔應(yīng)變自2007年9月8日試運(yùn)行觀測，因?yàn)槌跏加^測數(shù)據(jù)波動較大，具體應(yīng)用數(shù)據(jù)從2007年11月1日開始。圖中可見，前兆異常較為顯著的時段是從2008年2月18日－3月24日，4個鉆孔應(yīng)變曲線同時改變原有曲線斜率（圖2），有逐漸平緩的趨勢，同時，輔助觀測水位曲線從2008年2月18日－3月24日有大幅波動式的下降，顯示出4個鉆孔應(yīng)變曲線和輔助觀測水位前兆異常有較好的同步性，反映出西太平洋板塊俯沖擠壓水平壓縮應(yīng)變中期前兆異常。

2008年3月26日18時，4個鉆孔應(yīng)變曲線同步突降，而輔助觀測水位曲線突升。這種鉆孔應(yīng)變短期突變前兆異常，可能與西太平洋板塊俯沖造成巨大的擠壓應(yīng)力應(yīng)變的傳遞與演變機(jī)制有關(guān)。

針對4個鉆孔應(yīng)變曲線有著長趨勢的下降形態(tài)，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法一般多項(xiàng)式曲線擬合（圖3），超出曲線擬合二倍中誤差。從一般多項(xiàng)式曲線擬合之差可充分顯示出前兆異常變化。

由于單臺前兆異?？煽啃缘膯栴}，我們收集了吉林省形變臺網(wǎng)觀測資料。

圖3 敦化臺鉆孔應(yīng)變一般多項(xiàng)式曲線擬合地震異常圖

從吉林省形變臺網(wǎng)觀測資料進(jìn)行分析（圖4）可知，延吉水管，長白山水管，敦化鉆孔、豐滿水管、通化鉆孔、盤石水管、雙陽垂直擺均為東西向。依據(jù)震中距離排列得到圖4：離震中最近延吉臺為219km；敦化臺震中距為322km；通化臺震中距為500km；最遠(yuǎn)雙陽臺為516km。東西向前兆異常變化較南北向明顯。因?yàn)槲魈窖蟀鍓K俯沖方向近東西向。

3 鉆孔應(yīng)變臨震異常特征

為充分顯示臨震前兆異常，我們?nèi)《鼗_鉆孔應(yīng)變2008年5月19日17時到2008年5月 19日19時的數(shù)據(jù)（圖 4），圖中顯示俄羅斯東海岸近海6.2級地震臨震前兆異常，4個鉆孔應(yīng)變曲線前兆異常同步性較好，其中南北和北西分量前兆異常變化較小，東西和北東分量前兆異常變化較大，這可能充分反映了西太平洋板塊俯沖擠壓應(yīng)力的方向性（近東西向）。所以，4個鉆孔應(yīng)變分量前兆異常變化量是符合應(yīng)力作用的實(shí)際情況的。我們同時選取吉林省鉆孔應(yīng)變前兆臺網(wǎng)4個臺東西分量的觀測資料，依據(jù)震中距離排列得到圖5（敦化臺、豐滿臺、通化臺、雙陽臺鉆孔）。圖中明顯看出離震中較近的敦化鉆孔應(yīng)變量變化最大，其他3個臺因震中距相近，應(yīng)變量變化相差不大。

圖4 吉林省形變前兆臺網(wǎng)地震短期異常圖

圖5 吉林省鉆孔應(yīng)變前兆臺網(wǎng) 2008年5月19日18時臨震異常圖

4 結(jié)論

吉林省敦化地震臺鉆孔應(yīng)變觀測到了東北深源地震帶——俄羅斯東海岸近海發(fā)生6.2級地震的前兆異常信息，短期前兆異常和臨震異常較為明顯。西太平洋板塊俯沖對東北地區(qū)造成巨大的水平擠壓應(yīng)力，以致于在地震前可觀測到清晰的地應(yīng)變前兆異常。

從吉林省形變臺網(wǎng)觀測資料進(jìn)行分析可知，短期前兆異常具有群體性、統(tǒng)一性，東西向前兆異常變化較南北向明顯。從吉林省鉆孔應(yīng)變前兆臺網(wǎng)4個臺東西分量的觀測資料也分析表明，臨震前兆異常變化顯著。敦化臺鉆孔應(yīng)變短期與臨震前兆異常變化較為突出。

上述事實(shí)與分析結(jié)果表明，敦化鉆孔應(yīng)變觀測映震靈敏，俄羅斯東海岸近海6.2級地震臨震前兆異常明顯，對地震預(yù)報具有重要的作用。