地震微觀異常及其觀測方法探討

單和秋,衛(wèi)　珂（.廣東省地震局;　.廣東省地震工程勘測中心,廣州　50000）

地震微觀異常及其觀測方法探討

單和秋1,衛(wèi)珂2
（1.廣東省地震局;2.廣東省地震工程勘測中心,廣州510000）

摘要：本文著重闡述了幾種常用的地震微觀觀測手段如地形變觀測、地傾斜觀測、電磁波觀測以及地下流體觀測的原理和觀測方法，并以地方地震前兆臺網(wǎng)的觀測手段為實例，介紹了電磁波觀測、地傾斜觀測以及地下水氡氣等觀測流程及對產(chǎn)出數(shù)據(jù)的基本分析處理方法，圍繞這些觀測手段，最后分析了產(chǎn)生異常的各種可能原因。

關(guān)鍵詞：地震;異常;地形變;觀測;微觀;電磁波;地傾斜

1　何為地震的微觀異常

在地震孕育過程中，震源區(qū)及其周圍巖石的物理性質(zhì)可能出現(xiàn)一些變化，利用精密儀器測定不同地區(qū)重力、地電和地磁的變化，可以幫助人們預測地震?？偠灾说母泄贌o法覺察，只有用專門的儀器才能測量到的地震異常稱為地震的微觀異常，主要包括地震活動異常、地形變異常、地球物理變化、電磁波異常、地傾斜以及水溫水位變化等。

2　常用地震微觀觀測手段

2.1地形變觀測

地形變觀測是指利用精密儀器觀測地殼微小變化（包括傾斜、水平與垂直位移）來預報地震的具體方法。

目前，利用衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS、伸縮儀等，人們已能測出小于10-10的形變量和極細微且大范圍的位移量，是監(jiān)視大地活動的有效手段。

由于地形變測量須遵從地震斷裂位置而制定測量方案，往往需大范圍的野外工作，耗費的人力物力較大，一般地方性的地震部門較少開展此觀測手段，往往各省地震局及國家局層面才開展。如廣東省地震局下設(shè)地震勘測中心物探測量部，此部門專門有一小組負責江門、揭陽、廣州等測區(qū)的地形變水準測量任務。測期為每兩個月一期，一年六期，數(shù)據(jù)先由測量技術(shù)人員初步處理，再交由分析預報研究部門做綜合分析。

2.2地傾斜觀測

定點地形變觀測資料處理主要提取形變速率、方向及巖石物性數(shù)據(jù)。形變速率和形變方向的變化可以從形變觀測數(shù)據(jù)直接取得，而巖石物性則從傾斜固體潮振幅因子及潮汐形態(tài)中獲得。

地傾斜觀測受多種因素干擾，資料情況復雜，包含觀測環(huán)境(洞室與地形效應、墩基變形、降雨、溫度、氣象)影響，儀器因素及人為干擾(工業(yè)、運輸、排灌、人員出入洞室等)影響，觀測臺站多，數(shù)據(jù)量浩大，資料處理繁重。70年代，主要用手工方法處理，80年代，開始逐步改用計算器、電子計算機計算。1990年后，應用改進實用化攻關(guān)軟件，工作效率提高。

地傾斜觀測資料預報分析處理方法主要有5種：（1）形態(tài)分析判別法，繪制單分量五日均值圖、日均值圖，必要時再加整點值圖及矢量圖；（2）差分法，傾斜單分量一階差分計算，同時繪制五日均值序列、日均值序列、整點值序列圖；（3）固體潮振幅M 2波γ值計算，用維尼科夫調(diào)和分析和卡爾曼濾波遞推相結(jié)合的方法進行計算，并繪制圖件；（4）契比雪夫多項式擬合計算及圖件繪制；（5）排除降雨及其記憶影響進行褶積濾波分析及圖件繪制。

2.3電磁波觀測

電磁波觀測是指通過專門的儀器來觀測地磁場擾動變化的情況，也就是觀測電磁幅射，其工作原理是通過內(nèi)置傳感器，接收震源區(qū)內(nèi)巖石破裂時產(chǎn)生的對外輻射出去的電磁波，然后經(jīng)過數(shù)據(jù)采集，最后通過分析軟件來處理觀測資料，形成各種圖形和表格，提供地震預報分析研究使用或是用來確定震源區(qū)所在方位角。

目前電磁測項多數(shù)使用TDW-26電磁波傳感器。電磁幅度的變化反映了電磁波的能量的變化。TDW-26電磁波傳感器輸出的電磁幅度是其記錄0.05～0.5Hz頻率內(nèi)的磁場變化量。電磁頻度指電磁波的頻率。TDW-26電磁波傳感器輸出的電磁頻度是指其記錄的0.5～10Hz內(nèi)的幅度較大變化次數(shù)。電磁波臺觀測資料的處理，主要處理日報的電磁波場強、變化持續(xù)時間，繪制場強逐日變化圖及變化持續(xù)時間逐日變化圖件。根據(jù)月報資料在排除干擾基礎(chǔ)上繪制月變化持續(xù)時間和月最大場強逐月變化圖件，及電磁波的方位變化等參數(shù)圖件。

2.4地下流體觀測

地下流體觀測手段主要是指對地下水溫、水位和氣氡的觀測。該觀測手段分布較為廣泛，幾乎全國各地均有關(guān)于地下流體方面的觀測手段，且大都數(shù)地方對于該測項所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)處理分析主要使用通用可變時序觀測數(shù)據(jù)庫及跨平臺應用系統(tǒng)SODE軟件和Excel等軟件工具。水位與水溫的變化受降水量影響較大。另外注意水有明顯的年動態(tài)規(guī)律性，水位的季節(jié)性、周期性變化是其主要特征。資料處理工作主要有3種：（1）根據(jù)資料要連續(xù)和穩(wěn)定的要求，對缺數(shù)或非自然因素引起的測值突變，分析前要做資料預處理，對少數(shù)缺數(shù)的斷點，采用插值法補上，對突跳和階躍現(xiàn)象首先分析原因，確認為觀測的偶然事件可將突跳值舍棄，若系階躍，則要調(diào)整基線，將階躍前后的觀測值歸算到同一水平；（2）原始數(shù)據(jù)的日常處理，計算日均值、五日均值、月均值、年均值等各類均值，以及水位的氣壓校正及其均值計算和重力固體潮理論值計算；繪制水位、氣壓、經(jīng)氣壓訂正后水位、固體潮理論值逐時值圖，水位、氣壓、經(jīng)氣壓訂正后的水位、降雨量日均值圖，水位日均值、校正氣壓后的水位日均值及其一階差分圖等；（3）干擾因素排除與異常判定處理，通常采用差分法、回歸分析法、濾波法等。

3　結(jié)束語

地震分析人員在日常觀測中會時常觀測到一些數(shù)據(jù)異常的現(xiàn)象或數(shù)據(jù)產(chǎn)生突跳，這些并不都是地震前兆，通過總結(jié)經(jīng)驗，大部分的數(shù)據(jù)異常其實是由于儀器設(shè)備故障引起。所以發(fā)現(xiàn)異常后，要注意與非震干擾因素加以區(qū)別。通常是按照地震異常落實制度去做，到現(xiàn)場了解情況，召開小型會商會討論，一定要找出異常產(chǎn)生的真正原因，否則容易造成誤判。

參考文獻：

[1]劉耀煒.強地震短期前兆異常的物理解析[M].地震出版社,2004(10).

作者簡介：單和秋，男,廣東廣州人,本科，高級工程師,主要從事：地震監(jiān)測工作。