廣東省前兆測(cè)項(xiàng)觀測(cè)背景總結(jié)

嚴(yán)興 劉錦

摘 要：廣東省前兆臺(tái)網(wǎng)包括形變、電磁、流體三大學(xué)科，前兆臺(tái)網(wǎng)中心從2014年開始開展數(shù)據(jù)跟蹤分析工作，本文介紹分析了個(gè)學(xué)科測(cè)項(xiàng)的正常觀測(cè)背景和基本變化態(tài)勢(shì)背景，分析了各測(cè)項(xiàng)的背景噪聲水平，對(duì)于進(jìn)一步開展異常的識(shí)別與跟蹤具有重要意義。

關(guān)鍵詞：跟蹤分析 前兆臺(tái)網(wǎng) 觀測(cè)背景 變化態(tài)勢(shì)

中圖分類號(hào)：P315.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

廣東地震前兆臺(tái)網(wǎng)由1個(gè)區(qū)域中心和14個(gè)在運(yùn)行前兆臺(tái)站組成，其中國家級(jí)臺(tái)站有廣州、肇慶、汕頭臺(tái)、新豐江、深圳、信宜和韶關(guān)7個(gè)，省級(jí)臺(tái)站有梅州1個(gè)，省局技術(shù)指導(dǎo)的市縣級(jí)臺(tái)站有陽江、陽西、湛江、普寧、三水和潮州共6個(gè)。廣東地震前兆臺(tái)網(wǎng)2014年在運(yùn)行的臺(tái)站共計(jì)14個(gè)，其中形變臺(tái)站5個(gè)，流體臺(tái)站15個(gè)，重力臺(tái)站1個(gè)，地電臺(tái)站1個(gè)，地磁臺(tái)站2個(gè)。各學(xué)科儀器空間分布見圖1。

圖1 廣東地震前兆臺(tái)網(wǎng)臺(tái)站空間分布圖

Fig.1 The location map of stations in earthquake precursory network of Guangdong province

為落實(shí)《中國地震局關(guān)于加強(qiáng)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作的意見》（中震測(cè)發(fā)〔2010〕94 號(hào)），推進(jìn)地震前兆臺(tái)網(wǎng)日常工作重心從觀測(cè)向觀測(cè)、應(yīng)用并重轉(zhuǎn)變，提高前兆臺(tái)網(wǎng)整體運(yùn)行質(zhì)量與服務(wù)效能，2014 年6 月1 日開始正式在全臺(tái)網(wǎng)開展前兆數(shù)據(jù)的日常跟蹤分析工作。開展數(shù)據(jù)跟蹤分析工作為的是發(fā)揮臺(tái)站一線工作人員熟悉資料，熟悉環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)異常信息，并作出初步判斷，為區(qū)域中心的會(huì)商和異常核實(shí)提供第一手資料。想要發(fā)現(xiàn)異常，首先要對(duì)各個(gè)學(xué)科的正常觀測(cè)背景和基本的變化態(tài)勢(shì)有清晰的認(rèn)識(shí)，各個(gè)地區(qū)地形條件不同，地質(zhì)水文條件千差萬別，了解該地區(qū)的正常背景至關(guān)重要。本文將按照形變、電磁、流體這三個(gè)學(xué)科的順序總結(jié)各個(gè)測(cè)項(xiàng)在正常時(shí)期的背景信息及變化規(guī)律。

1形變臺(tái)網(wǎng)

1.1地傾斜與地應(yīng)變臺(tái)網(wǎng)

我省大部分形變臺(tái)站臺(tái)址選在活動(dòng)斷裂帶或歷史地震帶附近，包括東南沿海地震帶、河源斷裂、乳源地震帶、粵西窿起帶等。臺(tái)基巖性堅(jiān)硬完整，致密均勻，數(shù)據(jù)潮汐變化明顯，能呈現(xiàn)類似理論日變化的正玄波態(tài)勢(shì)，有清晰的波峰波谷出現(xiàn)（如圖2），無異常時(shí)期日變化幅度不大，月變化平穩(wěn)，多數(shù)臺(tái)站都能呈現(xiàn)“梭形”變化（如圖3）。汕頭臺(tái)的垂直擺傾斜儀、水管傾斜儀、銦瓦棒伸縮儀，信宜臺(tái)和韶關(guān)臺(tái)的垂直擺傾斜儀對(duì)臺(tái)灣地震、西南地區(qū)地震以及遠(yuǎn)距離強(qiáng)震都有較強(qiáng)的同震響應(yīng)（如圖4）。儀器裝置系統(tǒng)工作正常、觀測(cè)環(huán)境無較大干擾、氣象因素?zé)o較大影響的情況下，日變化幅度因臺(tái)站位置不同有所差異，水管傾斜儀NS向日變幅約為15-30ms，EW向日變幅約為30-50ms；垂直擺傾斜儀NS向日變幅約為6-16（10-3角秒），EW向日變幅約為20（10-3角秒）。除汕頭臺(tái)的垂直擺傾斜儀北南向2014年以來因距觀測(cè)點(diǎn)以南約1350m的采石場(chǎng)，幾乎固定每天11時(shí)、17時(shí)進(jìn)行爆破采石，對(duì)儀器觀測(cè)造成影響，導(dǎo)致記錄曲線畸變外，其他形變儀器無驟升臺(tái)階、尖峰及其他因素導(dǎo)致的異?，F(xiàn)象。個(gè)別儀器的北南分量呈現(xiàn)長趨勢(shì)的單邊下跌，其余分量有明顯的年變。

圖2 垂直擺傾斜儀的日變化曲線

Fig.2 Daily variation curve of VS vertical pendulum tiltmeter value

圖3 水管傾斜儀東西分量月變化曲線

Fig.3 Monthly variation curve of Model DSQ water pipe inclinometer value

圖4 汕頭臺(tái)水管傾斜儀的同震響應(yīng)

Fig.4 Coseismic response of Model DSQ water pipe inclinometer value

1.2重力臺(tái)網(wǎng)

我省重力觀測(cè)只有深圳臺(tái)一個(gè)單位，采用武漢地震研究所研制的DZW微伽重力儀，臺(tái)站基巖為古生代下石炭紀(jì)的沉積巖組成，主要為千枚巖和硅化編制云母石英砂巖，風(fēng)化程度較高，裂隙發(fā)育，周圍無明顯的干擾源存在，重力潮汐變化明顯，能呈現(xiàn)光滑的正玄波態(tài)勢(shì)，無毛刺、臺(tái)階等現(xiàn)象，有清晰的波峰波谷出現(xiàn)（如圖5），無異常時(shí)期日變化幅度不大，月變化有正常的大小潮現(xiàn)象，“梭形”現(xiàn)象明顯（如圖6），幅度約為250（10-8m/s2）。重力儀潮汐觀測(cè)值對(duì)于近震及中強(qiáng)遠(yuǎn)震有明顯的同震響應(yīng)（如圖7）。

圖5 重力分鐘值日變化曲線

Fig.5 Daily variation curve of DZW gravimeter value

圖6重力分鐘值月變化曲線

Fig.6 Monthly variation curve of DZW gravimeter value

圖7 重力曲線的同震響應(yīng)

Fig.7 Coseismic response of DZW gravimeter value

2電磁臺(tái)網(wǎng)

2.1地磁臺(tái)網(wǎng)

廣東省的地磁臺(tái)站主要有肇慶地磁臺(tái)和新豐江地磁臺(tái)，肇慶地磁臺(tái)位于高要市蓮塘鎮(zhèn)鱔崗和矮仔崗兩個(gè)低山崗，巖性為侏羅系-下第三系砂礫巖，新豐江地磁臺(tái)位于河源—邵武大斷裂河源段中部，斷裂走向?yàn)镹E20°-25°，斷裂面傾向EN40°-45°，室內(nèi)測(cè)線與斷裂面的夾角為42°。斷裂東惻（上盤）為紅色砂巖，斷裂西惻（下盤）為硅構(gòu)造巖。兩個(gè)臺(tái)站分別部署FGM-01磁通門磁力儀和FHD-2質(zhì)子矢量磁力儀，我省的地磁臺(tái)站均能記錄到清晰的地磁場(chǎng)短周期事件和長周期事件，能記錄到磁暴及磁擾（如圖8），能代表所在區(qū)域的地磁場(chǎng)特征，儀器裝置系統(tǒng)工作正常、觀測(cè)環(huán)境無較大干擾、氣象因素?zé)o較大影響的情況下，無突跳、臺(tái)階、緩變現(xiàn)象出現(xiàn)，日變化特征穩(wěn)定有周期性（如圖9），月變化有規(guī)律性（如圖10）。極值時(shí)間隨季節(jié)變化而變化，極大值春夏季較秋冬季時(shí)間靠前；因臺(tái)站位置不同，日變幅亦不同，肇慶日變幅約為40nT，新豐江波動(dòng)較大，約為50nT。近年來，因西電東送工程的影響，肇慶地磁臺(tái)日益受到高壓輸變電線路產(chǎn)生的直流電干擾，雖可以通過預(yù)處理去除干擾，但周邊其他環(huán)境干擾影響也越來越大，新豐江地磁臺(tái)同樣也受到經(jīng)濟(jì)社會(huì)飛速發(fā)展帶來的環(huán)境干擾影響。

圖8 磁暴對(duì)地磁場(chǎng)曲線的影響

Fig.8 Disturbance to the geomagnetic field curve by magnetic storm

圖9 地磁場(chǎng)總強(qiáng)度日變化曲線

Fig.9 Daily variation curve of magnetic strength

圖10 地磁場(chǎng)總強(qiáng)度月變化曲線

Fig.10 Monthly variation curve of magnetic strength

2.2地電臺(tái)網(wǎng)

廣東的地電臺(tái)站主要是新豐江和平臺(tái)，位于著名的新豐江水庫區(qū)東南，大壩以東約6km處，河源盆地北東側(cè)，在河源斷裂以東約4km處，距離1962年河源6.1級(jí)地震震中約6km。觀測(cè)區(qū)原來干擾較小，但隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，觀測(cè)環(huán)境保護(hù)難度加大。該臺(tái)地電阻率具有較穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)變化，日變明顯，地電場(chǎng)因近年來觀測(cè)環(huán)境的惡化，周期不明顯，且2014年整年受臺(tái)站基建改造及電磁干擾的影響，至2015年初基建干擾逐漸消除，但仍存在不明電磁干擾的影響，無異常情況下地電場(chǎng)日變化量約為10-20mv/KM，地電阻率日變化量約為0.06（如圖11），此變化量存在波動(dòng)。目前干擾源主要為電信、農(nóng)電、新公路、新樓盤建設(shè)等。

圖11 地電阻率小時(shí)值月變化曲線

Fig.11 Monthly variation curve of geoelectrical resistivity value

3地下流體臺(tái)網(wǎng)

廣東省的流體臺(tái)網(wǎng)分布廣泛，在粵東、粵西、粵北、珠三角均有分布，大部分流體觀測(cè)數(shù)據(jù)曲線能記錄到地球固體潮汐效應(yīng)變化（如圖12），月動(dòng)態(tài)特征有清晰的規(guī)律或動(dòng)態(tài)穩(wěn)定（如圖13），存在季節(jié)性變化，具有多年周期性變化，并與降水的多年變化一致。水位對(duì)地表荷載、地震波等效應(yīng)有著較明顯的反應(yīng)，能記錄到近震的同震效應(yīng)及震后調(diào)整現(xiàn)象。

廣東地區(qū)地形復(fù)雜， 地下流體觀測(cè)點(diǎn)分布廣泛，背景噪聲水平差別較大，關(guān)鍵參考描述量值和指標(biāo)存在不確定性。

本省大部分水化學(xué)量變化的周期性存在偶然性，無異常情況下曲線動(dòng)態(tài)變化速率平穩(wěn)緩慢，變化幅度不超過兩倍均方差，受氣溫氣壓及大氣降水影響，變化特點(diǎn)是周期性和區(qū)域性的。

圖12 水位分鐘值日變化曲線

Fig.12 Daily variation curve of water level

圖13 水位分鐘值月變化曲線

Fig.13 Monthly variation curve of water level

4總結(jié)

廣東省前兆臺(tái)網(wǎng)分布不均，基礎(chǔ)設(shè)施條件差異較大，形變和重力臺(tái)網(wǎng)有清晰的數(shù)據(jù)潮汐變化，且干擾較小，對(duì)國內(nèi)外地震都有較強(qiáng)的同震響應(yīng)；地磁臺(tái)網(wǎng)有清晰的日變、月變及年變周期，能夠記錄到磁暴磁擾等地球物理事件；地電臺(tái)網(wǎng)因觀測(cè)環(huán)境變化周期性不明顯，且存在波動(dòng)；流體臺(tái)網(wǎng)分布廣泛，存在季節(jié)性變化，容易受降水等自然條件影響，背景噪聲水平差別較大，關(guān)鍵參考描述量值和指標(biāo)存在不確定性。

本文總結(jié)了形變、電磁、流體三大學(xué)科的各個(gè)測(cè)項(xiàng)在平靜時(shí)期的背景信息及變化規(guī)律，目的是為發(fā)現(xiàn)異常服務(wù)，只有清楚地了解本地區(qū)各測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)背景規(guī)律，才能夠在異常出現(xiàn)時(shí)及時(shí)抓住異常，整個(gè)數(shù)據(jù)跟蹤分析工作的出發(fā)點(diǎn)也是從臺(tái)站層面排除干擾和正常態(tài)勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)識(shí)別并上報(bào)異常信息。

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作者簡介：嚴(yán)興，1981年11月出生，男，工程師，主要從事前兆觀測(cè)及地震數(shù)值模擬研究。