河北體應(yīng)變觀測(cè)質(zhì)量和強(qiáng)震響應(yīng)能力分析

經(jīng)驗(yàn)人：張 娜 龔燕民 李 博

河北體應(yīng)變觀測(cè)質(zhì)量和強(qiáng)震響應(yīng)能力分析

經(jīng)驗(yàn)人：張 娜 龔燕民 李 博

本文在對(duì)河北省“九五“期間建設(shè)的4套鉆孔體應(yīng)變儀觀測(cè)資料的完整性、穩(wěn)定性及觀測(cè)精度等分析基礎(chǔ)上，對(duì)2008～2012年發(fā)生在西南地區(qū)的強(qiáng)震記錄特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：1）河北4套體應(yīng)變儀的觀測(cè)精度受儀器故障、降雨雷擊、氣壓等因素的干擾；2）大部分體應(yīng)變分鐘值能清晰地記錄到6級(jí)以上地震；3）大多數(shù)體應(yīng)變儀在大震前應(yīng)力異常變化。

地震是地球自身活動(dòng)的一種表現(xiàn)形式，固體潮和地震是地面振動(dòng)周期的兩種極端情況，筆者主要通過(guò)河北省4套“十五”TJ-Ⅱ型鉆孔體應(yīng)變觀測(cè)資料進(jìn)行完整性、穩(wěn)定性、觀測(cè)精度的分析，結(jié)合各套儀器資料的固體潮觀測(cè)分鐘值，對(duì)我國(guó)西南地區(qū)發(fā)生強(qiáng)震時(shí)體應(yīng)變記錄的地震特征進(jìn)行分析，來(lái)對(duì)大地震發(fā)生前體應(yīng)變的短期和臨震異常進(jìn)行研究。

儀器及資料介紹

河北省形變前兆觀測(cè)網(wǎng)主要包括4個(gè)TJ-Ⅱ型鉆孔體應(yīng)變觀測(cè)儀的臺(tái)站，包括張家口、懷來(lái)、涉縣、易縣和寬城觀測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)的概況如表1所示，其中，懷來(lái)臺(tái)2012年2月7日由于記錄曲線出現(xiàn)不正常變化，更換主機(jī)箱，仍不能正常工作停測(cè)，故5月17日在原井孔北偏西75°方向、距離6.5m處開(kāi)始鉆孔打井，安裝TJ-2型體應(yīng)變儀，涉縣地震臺(tái)體應(yīng)變?yōu)椤笆濉钡膬x器。本文選取2008年1月至2012年12月河北省4套體應(yīng)變儀器的整點(diǎn)值和分鐘值觀測(cè)資料進(jìn)行研究。

體應(yīng)變觀測(cè)資料質(zhì)量分析

完整連續(xù)性

4套體應(yīng)變觀測(cè)2008～2012年8月整點(diǎn)值的觀測(cè)資料完整連續(xù)率按下述公式計(jì)算：

體應(yīng)變儀器的穩(wěn)定性

從整點(diǎn)值觀測(cè)曲線和統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析可知，張家口、懷來(lái)、寬城、易縣體應(yīng)變觀測(cè)值均為張性變化。從年變幅來(lái)看，4套體應(yīng)變儀均偏大。其中，易縣、懷來(lái)2臺(tái)變化特別大，而且年變幅特別不穩(wěn)定。

觀測(cè)精度

我們采用Venedikov調(diào)和分析出：河北省寬城地震臺(tái)體應(yīng)變資料的固體潮汐半日波潮汐因子的均方差和相對(duì)誤差較小，年中誤差和年均方差≤0.01；懷來(lái)地震臺(tái)體應(yīng)變資料的固體潮汐半日波潮汐因子觀測(cè)精度顯著下降，主要由于2008、2012年儀器故障較多造成的；易縣地震臺(tái)和張家口地震臺(tái)的固體潮汐半日波潮汐因子均方差較大。

體應(yīng)變觀測(cè)資料對(duì)西南地區(qū)地震響應(yīng)能力的研究

體應(yīng)變分鐘值能夠清晰地記錄到西南地區(qū)強(qiáng)震前或震時(shí)的應(yīng)力突變，選取2008年1月～2012年08月西南地區(qū)共發(fā)生MS5.0級(jí)以上的地震進(jìn)行分析，共有96次，震中距河北體應(yīng)變觀測(cè)點(diǎn)最近距離約為2000多km，最遠(yuǎn)距離約為4000多km。

結(jié)果分析

地震波振幅

對(duì)地震MS〉7.0級(jí)以上的研究結(jié)果表明：4套儀器固體潮曲線均可以清晰的記錄到地震波，其中寬城臺(tái)體應(yīng)變的地震響應(yīng)率最高，記錄到11次地震波形，而懷來(lái)臺(tái)、易縣臺(tái)2套儀器分別有4次地震沒(méi)有記錄到地震波，其中懷來(lái)臺(tái)有兩次未記錄地震的原因是由于探頭故障造成的，易縣臺(tái)也有一次由于探頭故障造成的；張家口體應(yīng)變有5次地震沒(méi)有記錄到地震波，其中有一次是由于探頭故障造成的。

同震時(shí)間和波形特征

從同震響應(yīng)時(shí)間上，寬城臺(tái)體應(yīng)變反應(yīng)最快，2min后就可以記錄到地震形變波，而易縣地震臺(tái)最慢，在2008年10月06日西藏自治區(qū)拉薩市當(dāng)雄縣6.6級(jí)地震發(fā)生后，19min才有同震效應(yīng)；4套儀器記錄到地震波的時(shí)間一般在震后5～10min左右；衰減時(shí)間與震級(jí)成正比：懷來(lái)臺(tái)體應(yīng)變數(shù)據(jù)衰減時(shí)間最長(zhǎng)，如2008年5月12日8.0級(jí)地震，懷來(lái)持續(xù)波動(dòng)了300min后才恢復(fù)正常變化。

表①24套體應(yīng)變對(duì)西南地區(qū)6級(jí)上地震的響應(yīng)分析

震前體應(yīng)變異常

通過(guò)4套體應(yīng)變儀器對(duì)我國(guó)西南地區(qū)13次地震的52次地震記錄事件分析，只有14次沒(méi)有記錄到地震波。懷來(lái)臺(tái)在2009年8月28日6.4級(jí)地震前208min值有異常階躍出現(xiàn)。

體應(yīng)變同震效應(yīng)

我們利用河北省4套數(shù)字化體應(yīng)變觀測(cè)資料進(jìn)行震前異常的研究，從中提取異常信息，為地震短臨預(yù)報(bào)提供有力的研究。

結(jié)語(yǔ)

1）河北省4套體應(yīng)變儀觀測(cè)資料在穩(wěn)定性方面表現(xiàn)為：4個(gè)臺(tái)站都存在著年變幅偏大的現(xiàn)象：其中，易縣、懷來(lái)2臺(tái)變化特別大，而且年變幅特別不穩(wěn)定，主要是由于儀器老化，探頭使用年限過(guò)長(zhǎng)，儀器故障頻繁或雷電導(dǎo)致數(shù)采故障造成的；同時(shí)各臺(tái)都存在著不明原因的突跳現(xiàn)象。

2）體應(yīng)變固體潮儀器映震效果上看：MS〉6.0級(jí)的地震能夠清晰地記錄其地震形變波；同震響應(yīng)時(shí)間上，寬城臺(tái)體應(yīng)變反應(yīng)最快，2min后就可以記錄到地震形變波，而易縣地震臺(tái)最慢；4套體應(yīng)變儀器對(duì)我國(guó)西南地區(qū)13次地震的52次地震記錄事件分析，除了14次沒(méi)有記錄到地震波之外，其余38次均有記錄。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.23.035