合肥形變臺鉆孔應變資料初析

于磊 劉澤民 戚浩 程鑫 孫軍

摘 要：通過對合肥形變臺TJ-Ⅱ六年觀測資料的整理，分析其干擾因素，同震效應和區域前兆異常，初步探討臺站鉆孔應變觀測在日常地震監測中的震情預報價值。

關鍵詞：地質構造；干擾因素；同震效應；前兆異常

中圖分類號：P315.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）17-0181-02

1 觀測條件和運行情況

合肥形變臺所在區域為丘陵崗地微地貌，地理位置特殊。郯廬斷裂帶兩側的大別、蘇魯造山帶之間的變質巖為張八嶺隆起，這個地區是了解郯廬斷裂帶起源及兩大板塊碰撞過程的有利地區。在此有利的地質構造條件下，合肥形變臺增上了鉆孔應變觀測儀器。根據鉆探資料，鉆孔主要為花崗巖組成，巖土分層自上而下為：層花崗巖殘積土、層層全風化花崗巖，鉆孔鉆深82.0m。觀測精度達到10-9。

2 數據影響分析

在日常的觀測中，合肥形變臺數據能夠完整地提供分鐘值數據，記錄到一些同震效應和前兆異常。同時，在觀測中，發現一些干擾因素影響著數據的真實變化，各種影響因素和前兆異常混雜在一起（李罡風，2011；李本有，2012）。

合肥形變臺鉆孔應變觀測受降水影響比較明顯，從歷年資料中選取四個明顯的降水事件。臺站所在區域當日降雨量分別為：（a）2013年7月5日降雨36mm；（b）2014年7月4日降雨48mm；（c）2015年8月10日降雨49mm；（d）2016年7月1日降雨98mm。通過繪圖，發現應變值曲線在變化上基本與井水位變化同步（圖1）。

經分析認為，降水能夠引起井水位的變化，井水位的變化作用在探頭上，壓性增強，影響應變值的變化。同時，降水影響水位變化需要滲透的過程，降水滲透到潛水面需要一定的時間，從而應變數值變化滯后于降水數值，而與水位往往一致變化。分別計算四個降水對應變值的影響系數（表1），4次降水的影響系數差別較大，而水位的干擾系數數量級集中在10-10*cm-1。降水主要通過井水位的變化，引起壓性的變化，從而影響應變數值。臺站所在地區7月、8月降水較多，這期間的應變數值受水位影響較多，隨水位呈正相關變化。

氣壓存在著季節性變化，一般為冬高夏低，同時每天乃至每時每刻，氣壓都在發生著變化，而氣壓的變化會導致地面負載的變化，通過巖層間空隙引起巖石圈壓力的變化，從而影響體應變的數值。在實際觀測中，發現在水位比較平穩的情況下，合肥形變臺體應變數據受氣壓影響較大。從歷年資料中隨機選取兩天的數據，做氣壓和體應變數據的對比圖。

從圖2可以看出，在天氣晴好，沒有降水的干擾的情況下，體應變數據與氣壓數據對應性較好，計算體應變數據與氣壓數據的相關系數（表2），相關性數據較高。

對以上現象，分析其原因，初步判斷為合肥形變臺鉆孔應變井的巖層較松碎，氣壓和水壓能夠通過巖石的縫隙直接作用到探頭上，從而表現出體應變值隨氣壓值和水位值同步變化的趨勢，這些變化對日常觀測和數據分析產生了一些影響，但能用MATLAB等相關軟件進行一些去干擾的趨勢分析，達到數據利用的目的。

3 應變數據分析

在分析和總結中，速率異常分析法能夠突出短周期信號，對高頻變化的異常信號的提取較為有效。其表達式為：△p（t）=p（t+1）-p（t），（i=1，2，3…，N）。

在{△p（t）}時序中，其趨勢變化部分被濾去，而只保留 了P值的加速突變異常。計算臺站2013年09月-2016年10月的△p（t）值，并做時序圖（圖3）。2014年4月20日霍山發生4.3級地震，震中位置離合肥100Km左右，合肥形變臺應體變數據△p（t）值在震前45天左右有明顯的變化，且變化幅度較大。把合肥周邊近期地震與△p（t）逐一比較，可發現很多次地震前幾日到3個月左右的時間區間內，體應變數值的日速率變化值有大幅波動，如表2。

4 分析和結論

（1）合肥形變臺TJ-Ⅱ觀測儀器主要受氣壓和水位影響，呈正相關變化。在7月，8月降雨較多的月份，影響更加明顯，季節性影響明顯。（2）通過現有震例的分析，合肥形變臺鉆孔應變數據對于100Km以內Ms1.7級以上地震有反應，對于300Km以內Ms3.0級以上地震有反應，同時對于2500公里以內Ms7.2級以上的地震有明顯變化。隨著震例的不斷增加，總結將更加準確。（3）通過對臺站周邊震例的分析，發現合肥形變臺體應變數據能夠捕捉到幾日到3個月的中短期異常，對地震預測研究有一定意義，值得深入追蹤和研究。

參考文獻

[1]李本有，蔣昌才，文曉勤，等.安徽省安慶Ms4.8震前鉆孔體應變數據變化分析[J].地震地磁觀測與研究，2012，33（5/6）：217-220.

[2]宋茉，邱澤華，唐磊.鉆孔應變臺站記震能力研究[J].大地測量與地球動力學，2010，（11）：31-35.

[3]李罡風，姜薇薇，陶媛，等.蚌埠鉆孔應變受抽水干擾的分析[J].西北地震學報，2011，33：456-460.