蘭州鉆孔傾斜觀測資料分析

姜振海 曾文浩（甘肅省地震局，蘭州 730000）

蘭州鉆孔傾斜觀測資料分析

姜振海 曾文浩
（甘肅省地震局，蘭州 730000）

2000年 5月蘭州觀象臺在一口廢棄的測震井中安裝了一套CZB-1型豎直擺傾斜儀，下井深度52 m，初始記錄方式為模擬記錄，2001年10月起改為“九五”數字記錄模式，2012年1月起改為“十五”數字記錄模式。從2001年10月1日至2015年5月31日的日均值曲線圖（圖略）可以發現，NS和EW分量均存在較為嚴重的漂移現象。查看該儀器的安裝報告后，發現蘭州鉆孔傾斜觀測在安裝時，未安裝底座托盤。這是否就是造成儀器長時間漂移的原因？由以下幾點可以說明：

（1）蘭州鉆孔傾斜儀在安裝時，由于井管變形底座托環無法安裝，造成儀器探頭大約40 kg，由一根直徑8 mm定向螺釘承受。定向螺釘在探頭的重壓下會出現彎曲變形的現象，使探頭向某一方向產生傾斜變化。

（2）由于定向螺釘是橫擔在定向底座上的，其方位為北偏西64°。因此，當定向螺釘彎曲變形時，理論上EW分量應呈現向W漂移，NS分量應呈現向N漂移。實際觀測當中，EW和NS分量的漂移情況正好與此相符。

（3）選取2000年7月31日的觀測資料，EW分量的漂移值為-45.3×10-3"，NS分量的漂移值為20.5×10-3"，可以算得漂移方向與正北方向的夾角為63.1°。基本同定向螺釘的方位角64°相符。

（4）由于儀器未安裝底座脫環，探頭在無托環支撐狀態下，僅能依靠定向螺釘及定向底座壁（螺釘對面部分）的支撐來穩定，其穩定性較差，一旦出現滑動，在實際觀測當中就會出現“階躍”現象。在實際觀測曲線上，存在著一定的“階躍”現象，其階躍方向恰好與漂移方向相反，同以上的分析相符。

綜上所述，該儀器存在因安裝造成的零點漂移。因此，在資料分析時，需要剔除此零點漂移。可以選用拋物線函數Y=a+bT+cT2對觀測值進行趨勢擬合，得到蘭州鉆孔傾斜的殘差時間序列。

根據傾斜前兆異常震中距與震級的統計關系：大于MS7.0觀測臺站間距應不大于400 km，MS6.0～6.9地震觀測臺站間距應不大于 300 km，MS5.0～5.9 地震觀測臺站間距應不大于200 km，MS4.0～4.9地震的觀測臺站間距應不大于100 km。檢索2001年10月至2015年5月的地震目錄，符合以上條件的地震有：2003年11月13日岷縣—臨潭—卓尼5.2、2004年9月7日岷縣—臨潭—卓尼5.0和2013年7月22日岷縣—漳縣6.6中強地震，震中距分別為150 km、160 km、178 km。

由蘭州鉆孔傾斜的殘差時間序列可以看出：這3次地震均發生在NS分量的高值區間內和EW分量的下降趨勢當中。在2003年5.2地震前：NS分量在2003年2月出現了一個明顯的轉折，由下降趨勢轉變為上升趨勢；EW分量在2003年1月同步出現轉折，由緩慢下降趨勢轉變為加速下降趨勢；在2003年10月NS和EW分量同時再次出現轉折， NS由上升轉為下降，EW由下降轉為上升，隨后發生地震。在2013 年6.6地震前：NS分量在2013年4～5月期間出現了急速下降的趨勢變化，同時EW分量出現了急速上升的趨勢變化，在急速變化回穩后發生了6.6地震。此次異常變化特征同2003年5.2地震前的異常變化有一定的相同之處——NS和EW分量同步出現反向加速異常變化。

因此認為，蘭州鉆孔傾斜觀測能夠記錄到發生在臨潭—宕昌斷裂上中強地震前的異常變化，且異常特征可能為：當NS分量處于高值區間內和EW分量處于的下降趨勢當中時，NS和EW分量同步出現反向加速異常變化。