河北體應變觀測質量和強震響應能力分析

經驗人：張 娜 龔燕民 李 博

河北體應變觀測質量和強震響應能力分析

經驗人：張 娜 龔燕民 李 博

本文在對河北省“九五“期間建設的4套鉆孔體應變儀觀測資料的完整性、穩定性及觀測精度等分析基礎上，對2008～2012年發生在西南地區的強震記錄特征進行了研究，結果表明：1）河北4套體應變儀的觀測精度受儀器故障、降雨雷擊、氣壓等因素的干擾；2）大部分體應變分鐘值能清晰地記錄到6級以上地震；3）大多數體應變儀在大震前應力異常變化。

地震是地球自身活動的一種表現形式，固體潮和地震是地面振動周期的兩種極端情況，筆者主要通過河北省4套“十五”TJ-Ⅱ型鉆孔體應變觀測資料進行完整性、穩定性、觀測精度的分析，結合各套儀器資料的固體潮觀測分鐘值，對我國西南地區發生強震時體應變記錄的地震特征進行分析，來對大地震發生前體應變的短期和臨震異常進行研究。

儀器及資料介紹

河北省形變前兆觀測網主要包括4個TJ-Ⅱ型鉆孔體應變觀測儀的臺站，包括張家口、懷來、涉縣、易縣和寬城觀測點，測點的概況如表1所示，其中，懷來臺2012年2月7日由于記錄曲線出現不正常變化，更換主機箱，仍不能正常工作停測，故5月17日在原井孔北偏西75°方向、距離6.5m處開始鉆孔打井，安裝TJ-2型體應變儀，涉縣地震臺體應變為“十五”的儀器。本文選取2008年1月至2012年12月河北省4套體應變儀器的整點值和分鐘值觀測資料進行研究。

體應變觀測資料質量分析

完整連續性

4套體應變觀測2008～2012年8月整點值的觀測資料完整連續率按下述公式計算：

體應變儀器的穩定性

從整點值觀測曲線和統計結果分析可知，張家口、懷來、寬城、易縣體應變觀測值均為張性變化。從年變幅來看，4套體應變儀均偏大。其中，易縣、懷來2臺變化特別大，而且年變幅特別不穩定。

觀測精度

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

體應變觀測資料對西南地區地震響應能力的研究

體應變分鐘值能夠清晰地記錄到西南地區強震前或震時的應力突變，選取2008年1月～2012年08月西南地區共發生MS5.0級以上的地震進行分析，共有96次，震中距河北體應變觀測點最近距離約為2000多km，最遠距離約為4000多km。

結果分析

地震波振幅

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

同震時間和波形特征

從同震響應時間上，寬城臺體應變反應最快，2min后就可以記錄到地震形變波，而易縣地震臺最慢，在2008年10月06日西藏自治區拉薩市當雄縣6.6級地震發生后，19min才有同震效應；4套儀器記錄到地震波的時間一般在震后5～10min左右；衰減時間與震級成正比：懷來臺體應變數據衰減時間最長，如2008年5月12日8.0級地震，懷來持續波動了300min后才恢復正常變化。

表①24套體應變對西南地區6級上地震的響應分析

震前體應變異常

通過4套體應變儀器對我國西南地區13次地震的52次地震記錄事件分析，只有14次沒有記錄到地震波。懷來臺在2009年8月28日6.4級地震前208min值有異常階躍出現。

體應變同震效應

我們利用河北省4套數字化體應變觀測資料進行震前異常的研究，從中提取異常信息，為地震短臨預報提供有力的研究。

結語

1）河北省4套體應變儀觀測資料在穩定性方面表現為：4個臺站都存在著年變幅偏大的現象：其中，易縣、懷來2臺變化特別大，而且年變幅特別不穩定，主要是由于儀器老化，探頭使用年限過長，儀器故障頻繁或雷電導致數采故障造成的；同時各臺都存在著不明原因的突跳現象。

2）體應變固體潮儀器映震效果上看：MS〉6.0級的地震能夠清晰地記錄其地震形變波；同震響應時間上，寬城臺體應變反應最快，2min后就可以記錄到地震形變波，而易縣地震臺最慢；4套體應變儀器對我國西南地區13次地震的52次地震記錄事件分析，除了14次沒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