江蘇鹽城地震臺(tái)新臺(tái)地磁FHD運(yùn)行質(zhì)量分析

王 斌，梁雪萍，周 健，嚴(yán) 超，郭灝明，孫宗強(qiáng)

(1.江蘇省鹽城地震臺(tái)，江蘇 鹽城 224005；2.云南水富縣防震減災(zāi)局，云南 水富 657800)

0 引言

鹽城地震臺(tái)是省屬地震臺(tái)，始建于1976年。目前，該臺(tái)有數(shù)字化深井測(cè)震、地磁、GPS等觀測(cè)手段。臺(tái)站地處南黃海地震活動(dòng)帶邊緣，位于華北地臺(tái)與下?lián)P子準(zhǔn)地臺(tái)的過渡地帶，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，斷裂構(gòu)造全部隱伏在沉積層之下。該區(qū)的隱伏斷裂有鹽城—南洋斷裂和洪澤—溝墩斷裂，鹽城以東的南黃海區(qū)內(nèi)有北西向沿海岸線的濱海大斷裂，北部淮陰—響水—千里巖斷裂等，該區(qū)的地震大都與這些斷裂有關(guān)，構(gòu)造線以北東向?yàn)橹鳎刭|(zhì)構(gòu)造上南黃海南部拗陷與中部隆起。鹽城地震臺(tái)對(duì)監(jiān)測(cè)蘇中及南黃海海域地震活動(dòng)具有重要作用。

鹽城地震臺(tái)處于鹽城市區(qū)中心，地震觀測(cè)環(huán)境受到嚴(yán)重影響。2005年底，江蘇省地震局與鹽城市政府就鹽城地震臺(tái)整體搬遷達(dá)成協(xié)議，決定對(duì)鹽城地震臺(tái)進(jìn)行遷建。經(jīng)過多處的選址和考證，在進(jìn)行地磁場(chǎng)總強(qiáng)度跨度測(cè)量、觀測(cè)場(chǎng)地總強(qiáng)度密跨度測(cè)量的基礎(chǔ)上，經(jīng)省局、臺(tái)站專家現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，根據(jù)中國(guó)地震局臺(tái)站選址技術(shù)要求，并結(jié)合鹽城市的發(fā)展規(guī)劃和地質(zhì)構(gòu)造條件、臺(tái)站監(jiān)測(cè)管理等，確定了新臺(tái)址在鹽都區(qū)龍岡鎮(zhèn)果林場(chǎng)(新臺(tái)址距離市區(qū)21.5 km)。

1 資料的完整性分析

鹽城地震臺(tái)遷建后的新臺(tái)地磁觀測(cè)環(huán)境、場(chǎng)地條件較好，周圍無明顯干擾源，3個(gè)地磁房，每個(gè)面積16 m2。

臺(tái)站地磁觀測(cè)儀器是FHD-2B型質(zhì)子磁力儀，2009年12月7日安裝，2010年1月1日開始正式投入觀測(cè)。在剛開始正式觀測(cè)的1月份，地磁數(shù)據(jù)受到干擾，臺(tái)站工作人員經(jīng)過反復(fù)的排查與對(duì)比，確定該干擾為外界的電源干擾，在2月初排除了影響地磁資料的干擾源。2010年臺(tái)站的地磁觀測(cè)儀器總體運(yùn)行情況良好，工作正常(見表1至第9頁表3)。

表1 新臺(tái)2010年1月1日—9月30日地磁斷記統(tǒng)計(jì)

表2 2010年新臺(tái)地磁FHD數(shù)據(jù)受長(zhǎng)江直流輸電干擾影響的統(tǒng)計(jì)

表3 新臺(tái)地磁FHD數(shù)據(jù)受周圍環(huán)境干擾影響的統(tǒng)計(jì)

通過表1統(tǒng)計(jì)，全年累計(jì)F分量存在767 m的斷記，H分量存在767 m的斷記， Z分量存在767 m的斷記，Z分量存在767 m的斷記。可以計(jì)算出F分量的連續(xù)率為99.8%，H分量的連續(xù)率為99.8%，Z分量的連續(xù)率為99.8%，D分量的連續(xù)率為99.8%。

通過表1、表2、表3統(tǒng)計(jì)，電源造成的干擾，對(duì)全年的地磁數(shù)據(jù)質(zhì)量影響比較大，其次是受到長(zhǎng)江直流輸電干擾、儀器本身出現(xiàn)的偶然觀測(cè)誤差以及新臺(tái)地磁臺(tái)站外界的環(huán)境干擾。主要集中在2010年1月份，這段時(shí)間累計(jì)F分量存在994 m的突跳，H分量存在204 m的突跳， Z分量存在774 m的突跳。

2 資料的可靠性分析

2.1 資料的常規(guī)性分析

2010年1月1日至9月30日正式觀測(cè)期間，地磁場(chǎng)的總場(chǎng)F、水平分量H、磁偏角D三分量的記錄基本正常。圖1是2010年鹽城臺(tái)地磁總場(chǎng)F、水平分量H、垂直分量Z、磁偏角D的變化曲線圖和差分分析圖。F、H、Z、D日均值的一階差分分析圖中，部分?jǐn)?shù)值出現(xiàn)超過均方差的異常，對(duì)出現(xiàn)這些異常的原因進(jìn)行分析。認(rèn)為主要原因是：受到地磁磁暴的影響，主要是外空地磁磁場(chǎng)的自身變化[1]；儀器本身出現(xiàn)偶然觀測(cè)誤差；2010年開始的每個(gè)月末對(duì)儀器的標(biāo)定，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期漂移偏差，進(jìn)行及時(shí)修正(大線圈水泡的居中調(diào)平，水平轉(zhuǎn)向差的重新標(biāo)定，水平補(bǔ)償電流的重新標(biāo)定)，造成部分?jǐn)?shù)據(jù)臺(tái)階的出現(xiàn)[2]；長(zhǎng)江直流輸電的干擾；電源對(duì)數(shù)據(jù)的干擾。

2.2 資料的相關(guān)性分析

以高郵、淮安、新沂臺(tái)、連云港、宿遷的資料為參考，用相關(guān)分析方法來檢驗(yàn)鹽城新臺(tái)地磁資料，從第10頁圖2可以看出，與高郵、淮安、新沂臺(tái)、連云港、宿遷的相關(guān)性比較好。

2.3 資料的差值分析

影響FHD儀器資料可靠的因素主要是儀器工作狀態(tài)是否正常，線圈是否有漂移，是否有干擾等[3]。根據(jù)在局部區(qū)域內(nèi)(如100～200 km范圍內(nèi))地磁場(chǎng)具有時(shí)空變化規(guī)律的一致性和相關(guān)性的特點(diǎn)，如果選取一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的臺(tái)站作為參考臺(tái)進(jìn)行差值分析，通過差值變化情況來判斷臺(tái)站儀器的觀測(cè)數(shù)據(jù)是否可靠[4]。為此，作了高郵臺(tái)、淮安臺(tái)、新沂臺(tái)、連云港臺(tái)、宿遷臺(tái)及鹽城新臺(tái)的Z分量差值曲線圖(見第10頁圖3)。

圖1 2010年地磁場(chǎng)F、H、Z、D分量變化曲線和差分圖

圖2 2010年Z21相關(guān)分析圖

2.4 地磁FHD—2B型儀器產(chǎn)出資料的背景噪聲分析

依據(jù)國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站發(fā)布計(jì)算噪聲的方法，每月選定5個(gè)磁靜日，計(jì)算F、Z、H、D各要素每日當(dāng)?shù)貢r(shí)間00—03點(diǎn)預(yù)處理數(shù)據(jù)的一階差分，排除占總數(shù)20%的極值點(diǎn)之后，取峰峰值δF、δZ、δH和δD，剔除5個(gè)峰峰值中的最大值，計(jì)算剩余4個(gè)峰峰值的平均值，即得到該要素的背景噪聲SF、SZ、SH和SD。通過上述方法計(jì)算，得出符合國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心評(píng)比規(guī)定的值。

圖3 2010年Z21差值分析圖

表4 2010年鹽城臺(tái)F、D、H、Z分量噪聲分析表

3 結(jié)語

通過對(duì)鹽城新臺(tái)“十五”地磁FHD觀測(cè)系統(tǒng)研究分析，對(duì)新臺(tái)地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間相關(guān)性、完整性、可靠性的綜合客觀分析，得出，新臺(tái)地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)在完整性、可靠性、背景噪聲等方面均符合規(guī)范及評(píng)比要求。

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