海安地震臺40年地震觀測

于 華 許忠祥 徐連勝 朱萬莊 浦衛兵 王 昕（中國江蘇226600海安地震臺）

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海安地震臺40年地震觀測

于 華 許忠祥 徐連勝 朱萬莊 浦衛兵 王 昕
（中國江蘇226600海安地震臺）

摘要海安地震臺1975年建臺，40年來，對測震、地電阻率、地磁和電磁波測項獲得高質量連續觀測資料，統計發現，海安地震臺電磁異常是江蘇中部，特別是南黃海地區的重要地震前兆。

關鍵詞海安地震臺；地震觀測；地震前兆

E-mail：yuhua1964@126.com

本文收到日期：2015-06-08

0 引言

海安地震臺于1975年11月勘選臺址，1976年11月建臺完工，1977年開始地震監測。 在40年的地震觀測中，臺站周邊先后發生1984年黃海6.2級地震、1990年常熟5.1級地震及1996年長江口6.1級地震。海安地震臺的觀測數據為這些地震發震前后的監測及預報研究做出了應有貢獻。地震科研工作者運用觀測資料進行科學研究，對本地區地震機理和預測研究進行了有益探索，并發表了一系列科研論文。

1 地震觀測條件

1.1 地震地質條件

海安地震臺位于江蘇省海安縣城，另在縣城東約25 km建有桑周觀測站、縣城西約15 km建有顧莊觀測站（圖1）。3個觀測臺（站）均處于海安凹陷內。海安凹陷是蘇北新生代凹陷南黃海斷陷盆地的次一級構造單元。海安地震臺附近的主要斷裂構造是拼茶河斷裂（F1）。該斷裂終止于海安在縣城東南側。有資料顯示，該斷裂錯斷了全新統底部的硬土層，推測為全新世活動斷裂。

1.2 場地條件

海安臺及桑周、顧莊觀測站測區內地形平坦，地面高差不超過0.5 m，地面高程約4.0 m。測區無已知斷裂構造穿過，分布大面積農田， 1 500 m以上地層主要為第三、第四系亞粘土夾粉砂、粉砂夾礫石等松散沉積。地下水為淺層滯水，大氣降水為主要補給源，地下水位埋深1.2—1.5 m，地下水酸堿度中等，電導率低。測區內土層電性各向較均勻，電阻率較低，且較為穩定，年變化率僅0.4%—0.7%。

2 地震觀測項目

海安地震臺1977年投入運行，測震、地磁和地電測項持續觀測，還進行過水化、電磁波、動物行為、大地電場等觀測項目。

圖1　海安地震臺地震地質條件Fig.1 Seismic-geologic condition of Haian Seismic Station

2.1 測震

海安地震臺測震觀測始于1975年，是伴隨臺站建立開始并連續運行的地震觀測項目。

1975年9月至1976年10月，在原解放軍一二四醫院內架設測震臨時觀測臺，采用75型地震儀，為煙熏記錄方式。1976年臺站建成后，測震臺遷至臺站內，1976年11月至1990年10月采用地面擺DD-1型記錄儀記錄。由于地區覆蓋層厚，地面干擾大，地震監測能力較低，放大倍數僅為103倍。1990年初，在臺站東北角打深井一口，有效深度425 m。采用JD-2型短周期井下擺，1990年10月起DD-1記錄器改接深井擺記錄。采用深井擺后，抗干擾能力比地面擺提高，放大倍率達104，可監控到100 km范圍內ML2.5以上地震。由于區內基巖被1 600多米厚度新地層所覆蓋，測震儀器系統的放大倍數和監測能力仍然明顯偏低。

1999年對測震實施數字化改造，采用北京港震機電技術有限公司EDAS-3型地震數據采集器（16位）進行數據采集，實現由模擬觀測轉換為數字地震觀測。DD-1模擬地震儀停止觀測。

2007年在桑周觀測站新打測震深井，有效深度450 m，采用英國格魯普系統公司生產的CMG-3TB三分向寬頻帶井下地震計和CMG-DM24型數據采集器。海安臺JD-2型井下擺停止觀測。 2012年針對桑周觀測站測震井下擺不能正常觀測的問題，將海安臺老井內JD-2型井下擺提出井孔，置換為北京賽斯米克地震科技發展中心JDF-3-120型寬頻帶反饋地震計。

2.2 地電觀測

海安臺地電阻率觀測始于1978年8月。當時測區中心點位于臺站南約400 m，采用DDC-2A型儀器人工觀測，觀測N30°W、N60°E、N70°W等3個布極方向的地電阻率ρs及自然電位Vsp值，供電極距均為1 200 m，測量極距均為400 m，鉛板接地。

因地電供電觀測時對地磁觀測（磁稱）有較大影響，1982年11月，將測區中心點再向南移約320 m，基本消除對地磁的供電影響。1983年5月，觀測儀器改為DDC-2B型。“九五”期間，地電觀測項目實施數字化改造，數字化地電觀測儀器ZD8B替代DDC-2B，測區及外線路未變化。

由于城市發展，地電觀測條件受到破壞，2004年起地電阻率觀測項目遷建至縣城東約25 km桑周觀測站，于2006年開始正式觀測。2006年，在桑周觀測站新設大地電場測項。采用ZD9A型地電場儀器觀測。

由于500 kVA沿海輸變電工程影響，2010年，地電阻率、大地電場測項遷建至縣城西約15 km顧莊觀測站，2011年開始正式觀測。

2.3 地磁觀測

海安臺地磁相對觀測始于1977年2月，使用CR2-69型刃口式垂直分量磁力儀，觀測地磁場垂直分量相對值ΔZ，記錄方式為光點反射連續記錄。 地磁絕對觀測始于1984 年5月，使用CHD5-72型核子旋進磁力儀，配以73-1型核旋分量線圈，觀測地磁場總強度F及垂直分量Z值，并以此測定刃口式磁力儀的基線值，至1984年10月核旋儀更換為CZM-2型質子旋進磁力儀，觀測總場強度F，仍配以73-1型核旋分量儀觀測垂直分量Z值。

2004年起地磁觀測項目遷建至桑周觀測站，于2006年開始正式觀測，采用FHD-2B觀測儀，配以73-1型核旋分量線圈，觀測地磁場總強度F及D絕對值。2010年，地磁測項遷建至顧莊觀測站，觀測主機不變，采用中國地震應急搜救中心生產的FHD分量線圈，2011年開始正式觀測。

2.4 電磁波觀測

電磁波觀測項目開始于1987年，觀測場地在海安縣蠶種場測報站內。采用江蘇省地震局生產的DPJ-Ⅲ型電磁波觀測儀（點頻機）及超低頻ULF-Ⅲ型觀測儀。點頻儀配以地面磁棒天線，軸向NS，接受頻率38.33 kHz；超低頻儀采用NS、EW向埋地磁天線，接收超低頻率(10 Hz以下)電磁波信號，采用DJ-1型記錄儀筆繪打印。

1995年，電磁波觀測項目撤回海安地震臺內，在臺站東側烈士陵園內打15 m深井一口，將探頭安置在井下進行觀測。觀測儀器采用改進后的數字化電磁波點頻機及超低頻觀測儀，采用紙帶打印格式。點頻儀分別配以地面NS向磁棒天線，接受頻率38.33 kHz及井下NS向、井下EW向磁天線，接受頻率5 kHz；超低頻儀配以地面NS向磁天線。

2.5 其他觀測項目

海安地震臺還短暫進行過水化觀測和動物行為觀測項目。水化項目于1977年7月開始，采用D-105水氡儀和FD-105K配套觀測水氡變化。因觀測效果不佳于1985年7月撤消。動物行為觀測始于1977年7月，在海安縣蠶種場測報站進行魚、雞行為異常觀測。1988年7月，在海安縣蠶種場測報站內養殖鸚鵡，采用動物行為異常記錄儀自動記錄鳥類鳴叫次數和音頻變化。1995年遷至海安臺內繼續觀測，因觀測效果不佳，于1999年撤消。

3 觀測資料應用

3.1 測震

《蘇北平原井下擺觀測效果的討論》一文（徐元耀，1994）引用了海安臺等江蘇省的井下擺和地面擺觀測數據，結論認為，井下擺的觀測效果不僅與地面覆蓋層厚度有關，還與井下擺周圍的環境干擾、觀測用井的質量有關。為了提高井下擺觀測效果，應盡量減少環境干擾，并注意井的垂直度和固井。王桂友（2002）在對長江中下游—南黃海地震帶4次中強震前的地震活動特征進行分析時，采用了海安臺的測震觀測資料。

3.2 地電阻率

海安臺由于處于松散沉積區，地電阻率數值較低，但對南黃海及長江口5.5級以上中強震有很好的對應關系。1991—1995年，地電阻率觀測資料3個測向均呈下降趨勢，1996年開始回升，在上升階段，發生1996年11月9日長江口6.1級地震。對長達5年的趨勢下降異常，國家地震局、江蘇省地震局曾在海安臺實地核查，排除了觀測系統誤差及環境和人為等影響，確認與地震前兆有關。

2004年地電阻率測項遷建至桑周觀測站，發現地電阻率東西測向觀測數據受農村廣播嚴重干擾（許忠祥等，2006），此類干擾國內外未見報道。2010年地電阻率測項再次遷建至顧莊觀測站。建設過程中，對測量電極和供電電極進行技術改造。采用圓筒狀鉛電極安放至地面下34 m，替代地表鉛板電極，同時保留一個測向鉛板電極進行井下與地表電極觀測對比實驗研究（許忠祥等，2014）。結果表明：與地表觀測相比，井下地電觀測能在一定程度上抑制地表直流電流、雷電、和金屬管線類的影響；地表直流電流對地電觀測所產生的干擾影響遠大于交流電流。

此后，劉君等（2015）對目前中國運行2年以上的4個同場地地表和井下地電阻率觀測臺站的觀測數據進行分析，佐證了海安臺的研究結果。譚大成等（2011）在對潮汐地電場諧波和各向波形的影響要素研究中也采用了海安臺的觀測數據。

地震前后的地電阻率變化是海安臺地電觀測資料就分析預測研究的一項主要應用。陸學振等（1999）和姜慧蘭等（1997）研究了南黃海6.1級地震前海安臺形變電阻率異常，探討形變電阻率在破壞性地震前兆跟蹤中的作用，結果認為，海安臺地電阻率出現的中長期異常應為地下電性剖面結構發生變化，電性隨之改變所致。馮志生等（2000）采用電阻率的各向異性方法研究了海安臺地電阻率變化，發現海安臺電阻率各向異性變化與其250 km范圍內M 6以上地震對應關系較好。

3.3 地磁

王桂友等（1995）應用地磁Z21差值法、日變空間相關系數法及幅相法，對1995年9 月20日山東蒼山MS5.2地震前江蘇地磁臺網記錄的綜合磁異常特征進行分析。通過對以南通臺為代表包括江蘇地區7個地磁臺多年地磁Z21資料的相關分析，發現地磁Z21相關系數異常與該區東部南黃海兩次MS≥5.0地震有較好的對應關系。王桂友等（1999）還對海安臺歷年(1981—1989年)地磁(Z)分量極小值的時態分布、位移與地震的相關性進行探討，指出地震前地磁相關系數異常對今后監視中強地震的短臨前兆具有重要意義。

夏孝田（2011）應用差分法研究了包括海安臺在內的6個地震臺地磁垂直分量Z的變化，以加卸載響應比方法研究地磁極值的變化，用Z極小值時間進行地磁低點位移分析，發現中強震前，包括海安臺在內的觀測數據中地磁場存在明顯的異常變化。

高玉芬（1991）采用多道濾波方法，對江蘇省地磁臺網記錄的地磁垂直分量日變化進行分析。結果表明，黃海地震發生前，特別是地震前3天，距震中最近的海安臺原始數據和濾波器實際輸出之間的日標準偏差，明顯高于平常水平，發震后恢復到正常水平。

3.4 電磁波

海安臺電磁波觀測場地在海安蠶種場的時期有較好的觀測數據。王桂友等（1992）分析了海安蠶種場綜合測報站電磁輻射異常5年的波型特征資料，著重探討了臨震電磁輻射異常與地震震中方位、震級、距離的關系，對電磁輻射用于臨震監測研究具有一定意義。

4 結束語

當大地應力場發生變化時，在活動斷裂的端點部容易產生應力集中，導致巖石破壞引發聲發射由此產生電磁異常。海安地震臺的觀測場址位于活動的栟茶河斷裂西端點附近，具有接受電磁異常信息較為有利的觀測條件。近40年的地震觀測發現，對海安臺附近200 km范圍內M 5.0以上地震，該臺地電、地磁觀測資料能夠提供有價值的地震前兆信息。海安臺在地電阻率觀測干擾排除、觀測新方法試驗研究具有一些經驗，應用技術對新建地震臺和老地震臺站的技術改造有一定借鑒作用。

參考文獻

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Earthquake observation for 40 years at Haian Seismic Station

Yu Hua，Xu Zhongxiang，Xu Liansheng，Zhu Wanzhuang，Pu Weibing and Wang Xin
(Haian Seismic Station， Jiangsu Province 226600， China)

Abstract

Haian Seismic Station was set up in 1975. The 40 years continuous observation data were recorded with high quality in seismology，earth resistivity，geomagnetism and electromagnetic wave. Related research shows that， the abnormal phenomenon of electromagnetic and geoelectric at Haian Seismic Station are important precursors relating to earthquake in central Jiangsu，especially in South Yellow Sea.

Key words：Haian Seismic Station，earthquake observation，earthquake precursor

doi:10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2016. 01. 017

作者簡介：于華（1964—），男， 1985年成都地質學院本科畢業，高級工程師，主要從事臺站管理與觀測工作。