淺析九江地震臺SD—3A與BL2015測氡儀監測效能對比

王敏+++李雨澤+++黃仁桂+++肖健+++趙影

摘 要：數字化氣氡在九江地震臺投入觀測已近4年，與模擬水氡觀測相比，具有采樣率高，數字傳輸、保存和資料處理快捷方便，人為觀測誤差少的優點，從而使氣氡的信息量大大增加，為捕捉地震短臨異常信息提供了有利條件。由于九江地震臺氣氡值年度變化幅度較大，對監測儀器要求高，所以進行對比觀測。我臺使用二套數字觀測儀，對比分析SD-3A和BL2015兩套數字化測氡儀觀測資料的年、月、日動態特征和地震、觀測環境變化等干擾下的數據反應。發現二套儀器數據年度變化大致趨勢一致，但是仍受監測環境和脫氣裝置的影響，影響到震前數據異常的判斷。

關鍵詞：氡值；脫氣裝置；觀測環境；SD-3A測氡儀和BL2015測氡儀

1 概述

氡是一種放射性氣體，是鐳衰變的中間產物，氡在巖石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在。實驗證明，氡反應靈敏，當受到外界的壓力、振動等作用時，氡容易從其賦存的介質中逃逸出來，因此，當地下應力發生變化時，地下水中的氡濃度會出現不同程度的變化，這就是水氡觀測的依據[1-3]。

圖1 氡衰變表

地下水的氡濃度同地殼斷層作用（地震引起）存在依賴關系，因此利用水中氡濃度的變化進行地震預測是有效方法之一。地震前會出現氡濃度的異常變化：一類是震前長時間的氡異常（可延續數月至數年）；另一類是地震前短時間尖峰狀異常。

氡測量的基本條件是測量的子體要與母體氡222Rn放射性達到平衡。一個衰變鏈中，子體要與母體達到平衡（即活度A相同）的必要條件是經過子體的5～10個半衰期。氡子體中218Po（RaA）半衰期是3.05分鐘，與母體達平衡的時間是15分鐘～30分鐘以上；氡子體中214Po（RaC'）的半衰期是19.7分鐘，與母體達到平衡的時間約100分鐘～200分鐘如圖1所示。

因此水氡采樣鼓泡后需要放置約2小時。較長的平衡時間也使許多人對SD-3A測氡儀兩次采數間隔只有1小時表示懷疑，而BL2015采數間隔更是只有10分鐘。經過分析脫氣裝置（圖2），內部容積約為7L。SD-3A每小時抽氣一次，抽氣1L；BL2015每10分鐘抽氣一次，抽氣0.1L。脫氣裝置同時就是集氣裝置，氡在進入測氡儀之前，在脫氣裝置內部會經過一段平衡時間。長期的工作中，氡在脫氣裝置內部已經達到一定的平衡。因此作者認為兩套測氡儀的觀測數據可靠、可用。

2 動態分析

SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀采用相同的脫氣裝置，由同一井管供水，氣管長均為2米。

2.1 年動態對比分析

對觀測資料相對穩定的氣氡測點以日均值為基礎繪制氣氡年動態曲線（圖3），其形態變化無規律性。年變形態特征可識別中強地震前可能出現的中期前兆異常[4]。除掉干擾部分后，SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀年變化趨勢基本一致。

2.2 月動態對比分析

氣氡的月動態曲線是以日均值為基礎繪制而成的。觀測以來的月動態特征分析結果表明，月動態類型多樣，月變幅不等，表現出較大的不穩定性。月動態具有起伏的特征，其規律性不明顯，變化幅度也偏大。這樣的特征，不利于識別地震前的階變、脈沖等短期或短臨前兆異常的[5]。

2.3 日動態對比分析

氣氡的日動態曲線是以整點值為基礎繪制而成的，其日動態特征是不穩定起伏的，且變幅較大。SD-3A測氡儀日變幅往往比月變幅大，說明觀測系統本身存在不穩定性；BL2015數值比較穩定，較少有階變、脈沖異常，但數值變化仍無規律。氣氡日動態的不穩定，會影響氣氡觀測在地震前兆監測中的效能[6，7]。

SD-3A出現超出日常觀測值兩倍以上的高值異常時，BL2015會同步出現高值異常（圖4），兩套儀器的觀測數據上升和下降過程基本同步。

圖3 年動態對比觀測圖 圖4 測氡儀高值異常同步

3 儀器干擾及映震情況分析

2013年5月中旬，九江地震臺2井出水量增大，井房泄流速度小于井口出水速度，積水最深時約13cm。SD-3A脫氣裝置底部墊有約10cm高托盤，出水口未受影響。BL2015的脫氣裝置出水口一度低于水面，在此期間，BL2015觀測數據平滑，無明顯起伏，無階變和脈沖現象，數據波形近似于固體潮變化。5月下旬，對井房出水口進行處理，積水排出，觀測數據恢復正常如圖5所示。6月上旬，九江2井出水量進一步變大，井房泄流口已無法擴大，積水最深時約17cm，BL2015脫氣裝置出水口低于水面，觀測數據波形又呈現近似固體潮變化如圖6所示。

圖5 脫氣裝置異常干擾 圖6 脫氣裝置異常干擾

SD-3A測氡儀在2011年6月10日出現階變異常，為6月10日安徽桐城ML4.1地震映震反應。2011年8月中旬氣氡觀測開始出現高值，（日常觀測值約為1.0，高值期間平均15.0，最高達28.4）保持近20天，9月8日基本恢復正常值，是9月10日瑞昌與陽新4.6級地震的前兆異常。9月13日出現階變異常，應是9月10日地震的映震反應。（圖7）

圖7 SD-3A映震與前兆異常

2011年度，九江臺500KM范圍內ML4.0以上地震共4個，其中3個有明顯震后映震反應。2012年度，ML4.0級以上地震僅有江蘇金門ML4.1一例，直線距離484公里，無映震反應。2013年度，目前無ML4.0以上地震[8]。

4 結束語

（1）九江臺SD-3A測氡儀與BL2015兩套測氡儀年度變化趨勢相同，對前兆異常有同步變化。九江臺氣氡變化能夠真實的反映地下水來源所受到的應力變化。九江臺氣氡對地方震有一定的預測能力。500KM以內中強地震，且有較好的映震能力。

（2）目前兩套測氡儀月、日動態規律性差，起伏大，在這樣的動態背景下只能識別出異常變化值很大的短期與短臨前兆異常。

（3）脫氣裝置的工作環境變化對測氡儀的觀測數值有很大影響，需要對脫氣裝置進行改進完善，保持穩定工作環境，減少干擾。

參考文獻

[1]陰朝明，高榮勝，付子忠，等.地震前兆臺網觀測技術[M].北京：地震出版社，2001.

[2]盂曉春.地震信息分析技術[M].北京：地震出版社，2005.

[3]顧申宜，李志雄，張慧.海南地區5口井水位對汶川I地震的同震響應及其頻譜分析[J].地震研究，2010，33（1）：35-42.

[4]劉成龍，魚金子，趙文忠，等.京津冀地區氡的數字化觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震，2006，26（4）：113-120.

[5]李志鵬，靳程，李麗.姑咱臺氣氡映震效能分析[J].防災科技學院報，2011，9（3）：15-18.

[6]張子廣，張素欣，等.水氡與氣氡動態的對比分析[J].華北地震科學，2004，22（3）：1-6.

[7]張昱，李英，等.甘肅及鄰區數字化氣氡觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震研究，2008，7（3）：228-232.

[8]地震目錄由江西省地震局預報中心董非非提供[Z].endprint

摘 要：數字化氣氡在九江地震臺投入觀測已近4年，與模擬水氡觀測相比，具有采樣率高，數字傳輸、保存和資料處理快捷方便，人為觀測誤差少的優點，從而使氣氡的信息量大大增加，為捕捉地震短臨異常信息提供了有利條件。由于九江地震臺氣氡值年度變化幅度較大，對監測儀器要求高，所以進行對比觀測。我臺使用二套數字觀測儀，對比分析SD-3A和BL2015兩套數字化測氡儀觀測資料的年、月、日動態特征和地震、觀測環境變化等干擾下的數據反應。發現二套儀器數據年度變化大致趨勢一致，但是仍受監測環境和脫氣裝置的影響，影響到震前數據異常的判斷。

關鍵詞：氡值；脫氣裝置；觀測環境；SD-3A測氡儀和BL2015測氡儀

1 概述

氡是一種放射性氣體，是鐳衰變的中間產物，氡在巖石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在。實驗證明，氡反應靈敏，當受到外界的壓力、振動等作用時，氡容易從其賦存的介質中逃逸出來，因此，當地下應力發生變化時，地下水中的氡濃度會出現不同程度的變化，這就是水氡觀測的依據[1-3]。

圖1 氡衰變表

地下水的氡濃度同地殼斷層作用（地震引起）存在依賴關系，因此利用水中氡濃度的變化進行地震預測是有效方法之一。地震前會出現氡濃度的異常變化：一類是震前長時間的氡異常（可延續數月至數年）；另一類是地震前短時間尖峰狀異常。

氡測量的基本條件是測量的子體要與母體氡222Rn放射性達到平衡。一個衰變鏈中，子體要與母體達到平衡（即活度A相同）的必要條件是經過子體的5～10個半衰期。氡子體中218Po（RaA）半衰期是3.05分鐘，與母體達平衡的時間是15分鐘～30分鐘以上；氡子體中214Po（RaC'）的半衰期是19.7分鐘，與母體達到平衡的時間約100分鐘～200分鐘如圖1所示。

因此水氡采樣鼓泡后需要放置約2小時。較長的平衡時間也使許多人對SD-3A測氡儀兩次采數間隔只有1小時表示懷疑，而BL2015采數間隔更是只有10分鐘。經過分析脫氣裝置（圖2），內部容積約為7L。SD-3A每小時抽氣一次，抽氣1L；BL2015每10分鐘抽氣一次，抽氣0.1L。脫氣裝置同時就是集氣裝置，氡在進入測氡儀之前，在脫氣裝置內部會經過一段平衡時間。長期的工作中，氡在脫氣裝置內部已經達到一定的平衡。因此作者認為兩套測氡儀的觀測數據可靠、可用。

2 動態分析

SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀采用相同的脫氣裝置，由同一井管供水，氣管長均為2米。

2.1 年動態對比分析

對觀測資料相對穩定的氣氡測點以日均值為基礎繪制氣氡年動態曲線（圖3），其形態變化無規律性。年變形態特征可識別中強地震前可能出現的中期前兆異常[4]。除掉干擾部分后，SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀年變化趨勢基本一致。

2.2 月動態對比分析

氣氡的月動態曲線是以日均值為基礎繪制而成的。觀測以來的月動態特征分析結果表明，月動態類型多樣，月變幅不等，表現出較大的不穩定性。月動態具有起伏的特征，其規律性不明顯，變化幅度也偏大。這樣的特征，不利于識別地震前的階變、脈沖等短期或短臨前兆異常的[5]。

2.3 日動態對比分析

氣氡的日動態曲線是以整點值為基礎繪制而成的，其日動態特征是不穩定起伏的，且變幅較大。SD-3A測氡儀日變幅往往比月變幅大，說明觀測系統本身存在不穩定性；BL2015數值比較穩定，較少有階變、脈沖異常，但數值變化仍無規律。氣氡日動態的不穩定，會影響氣氡觀測在地震前兆監測中的效能[6，7]。

SD-3A出現超出日常觀測值兩倍以上的高值異常時，BL2015會同步出現高值異常（圖4），兩套儀器的觀測數據上升和下降過程基本同步。

圖3 年動態對比觀測圖 圖4 測氡儀高值異常同步

3 儀器干擾及映震情況分析

2013年5月中旬，九江地震臺2井出水量增大，井房泄流速度小于井口出水速度，積水最深時約13cm。SD-3A脫氣裝置底部墊有約10cm高托盤，出水口未受影響。BL2015的脫氣裝置出水口一度低于水面，在此期間，BL2015觀測數據平滑，無明顯起伏，無階變和脈沖現象，數據波形近似于固體潮變化。5月下旬，對井房出水口進行處理，積水排出，觀測數據恢復正常如圖5所示。6月上旬，九江2井出水量進一步變大，井房泄流口已無法擴大，積水最深時約17cm，BL2015脫氣裝置出水口低于水面，觀測數據波形又呈現近似固體潮變化如圖6所示。

圖5 脫氣裝置異常干擾 圖6 脫氣裝置異常干擾

SD-3A測氡儀在2011年6月10日出現階變異常，為6月10日安徽桐城ML4.1地震映震反應。2011年8月中旬氣氡觀測開始出現高值，（日常觀測值約為1.0，高值期間平均15.0，最高達28.4）保持近20天，9月8日基本恢復正常值，是9月10日瑞昌與陽新4.6級地震的前兆異常。9月13日出現階變異常，應是9月10日地震的映震反應。（圖7）

圖7 SD-3A映震與前兆異常

2011年度，九江臺500KM范圍內ML4.0以上地震共4個，其中3個有明顯震后映震反應。2012年度，ML4.0級以上地震僅有江蘇金門ML4.1一例，直線距離484公里，無映震反應。2013年度，目前無ML4.0以上地震[8]。

4 結束語

（1）九江臺SD-3A測氡儀與BL2015兩套測氡儀年度變化趨勢相同，對前兆異常有同步變化。九江臺氣氡變化能夠真實的反映地下水來源所受到的應力變化。九江臺氣氡對地方震有一定的預測能力。500KM以內中強地震，且有較好的映震能力。

（2）目前兩套測氡儀月、日動態規律性差，起伏大，在這樣的動態背景下只能識別出異常變化值很大的短期與短臨前兆異常。

（3）脫氣裝置的工作環境變化對測氡儀的觀測數值有很大影響，需要對脫氣裝置進行改進完善，保持穩定工作環境，減少干擾。

參考文獻

[1]陰朝明，高榮勝，付子忠，等.地震前兆臺網觀測技術[M].北京：地震出版社，2001.

[2]盂曉春.地震信息分析技術[M].北京：地震出版社，2005.

[3]顧申宜，李志雄，張慧.海南地區5口井水位對汶川I地震的同震響應及其頻譜分析[J].地震研究，2010，33（1）：35-42.

[4]劉成龍，魚金子，趙文忠，等.京津冀地區氡的數字化觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震，2006，26（4）：113-120.

[5]李志鵬，靳程，李麗.姑咱臺氣氡映震效能分析[J].防災科技學院報，2011，9（3）：15-18.

[6]張子廣，張素欣，等.水氡與氣氡動態的對比分析[J].華北地震科學，2004，22（3）：1-6.

[7]張昱，李英，等.甘肅及鄰區數字化氣氡觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震研究，2008，7（3）：228-232.

[8]地震目錄由江西省地震局預報中心董非非提供[Z].endprint

摘 要：數字化氣氡在九江地震臺投入觀測已近4年，與模擬水氡觀測相比，具有采樣率高，數字傳輸、保存和資料處理快捷方便，人為觀測誤差少的優點，從而使氣氡的信息量大大增加，為捕捉地震短臨異常信息提供了有利條件。由于九江地震臺氣氡值年度變化幅度較大，對監測儀器要求高，所以進行對比觀測。我臺使用二套數字觀測儀，對比分析SD-3A和BL2015兩套數字化測氡儀觀測資料的年、月、日動態特征和地震、觀測環境變化等干擾下的數據反應。發現二套儀器數據年度變化大致趨勢一致，但是仍受監測環境和脫氣裝置的影響，影響到震前數據異常的判斷。

關鍵詞：氡值；脫氣裝置；觀測環境；SD-3A測氡儀和BL2015測氡儀

1 概述

氡是一種放射性氣體，是鐳衰變的中間產物，氡在巖石的孔隙和裂隙中以自由氡、吸附氡和封閉氡的形式存在。實驗證明，氡反應靈敏，當受到外界的壓力、振動等作用時，氡容易從其賦存的介質中逃逸出來，因此，當地下應力發生變化時，地下水中的氡濃度會出現不同程度的變化，這就是水氡觀測的依據[1-3]。

圖1 氡衰變表

地下水的氡濃度同地殼斷層作用（地震引起）存在依賴關系，因此利用水中氡濃度的變化進行地震預測是有效方法之一。地震前會出現氡濃度的異常變化：一類是震前長時間的氡異常（可延續數月至數年）；另一類是地震前短時間尖峰狀異常。

氡測量的基本條件是測量的子體要與母體氡222Rn放射性達到平衡。一個衰變鏈中，子體要與母體達到平衡（即活度A相同）的必要條件是經過子體的5～10個半衰期。氡子體中218Po（RaA）半衰期是3.05分鐘，與母體達平衡的時間是15分鐘～30分鐘以上；氡子體中214Po（RaC'）的半衰期是19.7分鐘，與母體達到平衡的時間約100分鐘～200分鐘如圖1所示。

因此水氡采樣鼓泡后需要放置約2小時。較長的平衡時間也使許多人對SD-3A測氡儀兩次采數間隔只有1小時表示懷疑，而BL2015采數間隔更是只有10分鐘。經過分析脫氣裝置（圖2），內部容積約為7L。SD-3A每小時抽氣一次，抽氣1L；BL2015每10分鐘抽氣一次，抽氣0.1L。脫氣裝置同時就是集氣裝置，氡在進入測氡儀之前，在脫氣裝置內部會經過一段平衡時間。長期的工作中，氡在脫氣裝置內部已經達到一定的平衡。因此作者認為兩套測氡儀的觀測數據可靠、可用。

2 動態分析

SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀采用相同的脫氣裝置，由同一井管供水，氣管長均為2米。

2.1 年動態對比分析

對觀測資料相對穩定的氣氡測點以日均值為基礎繪制氣氡年動態曲線（圖3），其形態變化無規律性。年變形態特征可識別中強地震前可能出現的中期前兆異常[4]。除掉干擾部分后，SD-3A測氡儀與BL2015測氡儀年變化趨勢基本一致。

2.2 月動態對比分析

氣氡的月動態曲線是以日均值為基礎繪制而成的。觀測以來的月動態特征分析結果表明，月動態類型多樣，月變幅不等，表現出較大的不穩定性。月動態具有起伏的特征，其規律性不明顯，變化幅度也偏大。這樣的特征，不利于識別地震前的階變、脈沖等短期或短臨前兆異常的[5]。

2.3 日動態對比分析

氣氡的日動態曲線是以整點值為基礎繪制而成的，其日動態特征是不穩定起伏的，且變幅較大。SD-3A測氡儀日變幅往往比月變幅大，說明觀測系統本身存在不穩定性；BL2015數值比較穩定，較少有階變、脈沖異常，但數值變化仍無規律。氣氡日動態的不穩定，會影響氣氡觀測在地震前兆監測中的效能[6，7]。

SD-3A出現超出日常觀測值兩倍以上的高值異常時，BL2015會同步出現高值異常（圖4），兩套儀器的觀測數據上升和下降過程基本同步。

圖3 年動態對比觀測圖 圖4 測氡儀高值異常同步

3 儀器干擾及映震情況分析

2013年5月中旬，九江地震臺2井出水量增大，井房泄流速度小于井口出水速度，積水最深時約13cm。SD-3A脫氣裝置底部墊有約10cm高托盤，出水口未受影響。BL2015的脫氣裝置出水口一度低于水面，在此期間，BL2015觀測數據平滑，無明顯起伏，無階變和脈沖現象，數據波形近似于固體潮變化。5月下旬，對井房出水口進行處理，積水排出，觀測數據恢復正常如圖5所示。6月上旬，九江2井出水量進一步變大，井房泄流口已無法擴大，積水最深時約17cm，BL2015脫氣裝置出水口低于水面，觀測數據波形又呈現近似固體潮變化如圖6所示。

圖5 脫氣裝置異常干擾 圖6 脫氣裝置異常干擾

SD-3A測氡儀在2011年6月10日出現階變異常，為6月10日安徽桐城ML4.1地震映震反應。2011年8月中旬氣氡觀測開始出現高值，（日常觀測值約為1.0，高值期間平均15.0，最高達28.4）保持近20天，9月8日基本恢復正常值，是9月10日瑞昌與陽新4.6級地震的前兆異常。9月13日出現階變異常，應是9月10日地震的映震反應。（圖7）

圖7 SD-3A映震與前兆異常

2011年度，九江臺500KM范圍內ML4.0以上地震共4個，其中3個有明顯震后映震反應。2012年度，ML4.0級以上地震僅有江蘇金門ML4.1一例，直線距離484公里，無映震反應。2013年度，目前無ML4.0以上地震[8]。

4 結束語

（1）九江臺SD-3A測氡儀與BL2015兩套測氡儀年度變化趨勢相同，對前兆異常有同步變化。九江臺氣氡變化能夠真實的反映地下水來源所受到的應力變化。九江臺氣氡對地方震有一定的預測能力。500KM以內中強地震，且有較好的映震能力。

（2）目前兩套測氡儀月、日動態規律性差，起伏大，在這樣的動態背景下只能識別出異常變化值很大的短期與短臨前兆異常。

（3）脫氣裝置的工作環境變化對測氡儀的觀測數值有很大影響，需要對脫氣裝置進行改進完善，保持穩定工作環境，減少干擾。

參考文獻

[1]陰朝明，高榮勝，付子忠，等.地震前兆臺網觀測技術[M].北京：地震出版社，2001.

[2]盂曉春.地震信息分析技術[M].北京：地震出版社，2005.

[3]顧申宜，李志雄，張慧.海南地區5口井水位對汶川I地震的同震響應及其頻譜分析[J].地震研究，2010，33（1）：35-42.

[4]劉成龍，魚金子，趙文忠，等.京津冀地區氡的數字化觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震，2006，26（4）：113-120.

[5]李志鵬，靳程，李麗.姑咱臺氣氡映震效能分析[J].防災科技學院報，2011，9（3）：15-18.

[6]張子廣，張素欣，等.水氡與氣氡動態的對比分析[J].華北地震科學，2004，22（3）：1-6.

[7]張昱，李英，等.甘肅及鄰區數字化氣氡觀測及其地震前兆監測效能評估[J].地震研究，2008，7（3）：228-232.

[8]地震目錄由江西省地震局預報中心董非非提供[Z].endprint