安徽省鉆孔體應變數據異常淺析

王飛 陶媛 儲飛 應允翔 肖偉鵬 潘浩波

摘 要：鉆孔體應變是通過地層內部應變狀態依時間連續變化的精細觀測，通過觀測數據分析來掌握地震應變前兆的中期—短期——臨震及震后調整的時空分布與發展變化的規律。本文分別選取合肥地震臺、黃山地震臺儀器均正常運行時間段的觀測數據進行對比研究，利用線性平滑濾波方法及差分法求加速度方法分析體應變數據異常變化，從而得出相關前兆信息。

關鍵詞：鉆孔體應變 異常 地震

中圖分類號：P315 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（a）-0023-05

“十一五”期間，安徽省地震局為加強短臨跟蹤，沿郯廬斷裂帶中南端安裝了5地震臺TJ-Ⅱ型鉆孔體應變觀測儀，分別安裝在嘉山地震臺、蚌埠地震臺、六安地震臺、合肥地震臺、黃山地震臺。其采樣率為分鐘值，探頭深約60～80m。整點值能記錄到完整的固體潮，分鐘值可以清晰地記錄到地震應變波、 震時的同震應變。對于遠震，同震效應的頻率低，因此，TJ-Ⅱ就能有較好的反映，且自運行以來均保持較高的連續率和完整率。鉆孔體應變是通過地層內部應變狀態依時間連續變化的精細觀測，通過觀測數據分析來掌握地震應變前兆的中期—短期——臨震及震后調整的時空分布與發展變化的規律。本文分別選取合肥地震臺、黃山地震臺儀器均正常運行時間段的觀測數據進行對比研究，利用線性平滑濾波方法及差分法求加速度方法分析體應變數據異常變化，從而得出相關前兆信息。

1 原理方法

三點線性平滑濾波是對地震前兆觀測數據序列進行處理的一種常用濾波方法，可以較好地抑制隨機成分的幅度，能概略反映序列變化，分析提取中短異常，可以較細致地反映臨震異常的某些信息。三點線性平滑濾波殘差值，即體應變實際觀測值與平滑濾波值的差值，差值越大異常越明顯。

差分方法是壓制較長周期突出短周期的線性濾波器。曲線的突跳或離散度增大，往往是短臨異常的表現。差分序列可以突出這類異常，并直接用均方差作為分辨異常的控制線。

2 數據處理及分析

2.1 同震效應

兩地震臺體應變儀器記錄數據以來保持較好運行，在國內外一些中遠震都有較好的映震效果，下面以2012年4月11日蘇門答臘島8.8級及2013年4月20日四川雅安7.0級為例。

2.2 震例分析

2.2.1 江西九江瑞昌4.7級地震

2011年9月10日江西省九江瑞昌市發生4.7級地震，震中距離黃山地震臺260km左右。利用2011年8月～9月體應變日均值數據，進行三點線性平滑濾波處理，如圖2所示，三點線性平滑濾波殘差值曲線于9月2、3日出現先上后下的脈沖異常，異常出現前后均無降雨，排除了降雨干擾，且異常幅度均超出2倍均方差的控制線，張性異常的超差值為174，壓性異常的超差值為155。短臨異常表現突出，7天后的9月10日在九江瑞昌發生4.7級地震，充分反映震源區附近應力場的演變特性。如圖3所示。

圖4是體應變2011年8月～9月的日均值數據進行二階差分求加速度值的曲線，從中可以看出，差分曲線在9月2日～3日出現高值的脈沖異常，向上向下的脈沖均超出2倍均方差的控制線，壓性異常的超差值為516，張性異常的超差值為456，異常明顯，7天后，即2011年9月10日在九江瑞昌發生4.7級地震。

2.2.2 江蘇揚州寶應4.9級地震

2012年7月20日江蘇省揚州寶應縣發生4.9級地震，震中距離合肥地震臺300km左右。利用同樣的處理方法可以發現，殘差值曲線于7月14、15日出現先上后下的脈沖異常，異常出現前后均無降雨，排除了降雨干擾，且異常幅度均超出2倍均方差的控制線，張性異常的超差值為4.9，壓性異常的超差值為28.4。短臨異常表現突出，5天后的7月20日在揚州寶應發生4.9級地震。如圖5所示.

利用差分法求加速度也可以看出，差分曲線在9月14日～15日出現高值的脈沖異常，向上向下的脈沖均超出2倍均方差的控制線，壓性異常的超差值為13，張性異常的超差值為83，異常明顯，5天后，在揚州寶應發生4.9級地震。如圖6所示。

3 討論與結論

3.1 中遠震前兆信息異常討論

2013年4月20日在四川省雅安市蘆山縣發生7.0級地震，震中距離安徽省平均為1700km，利用線性平滑濾波及差分求加速度，在各曲線中也能發現較明顯張、壓性異常變化，區別是前兆異常信息出現的比較早，大約一個月左右，此兩種方法對于中遠震前兆信息異常的捕捉需待進一步驗證。如圖7、圖8所示。

3.2 結論

（1）利用線性平滑濾波及差分求加速度能較有效捕捉臨近區域近震的前兆異常信息，且曲線反應較明顯。

（2）在中遠震方面，此兩種方法也能捕捉到一定的異常信息，是否與震中距離有關，尚待驗證。

（3）此兩種方法可以輔助對近距離地震做出一定預測。

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