江蘇鹽城地震臺新臺地磁FHD運行質(zhì)量分析

王 斌，梁雪萍，周 健，嚴 超，郭灝明，孫宗強

(1.江蘇省鹽城地震臺，江蘇 鹽城 224005；2.云南水富縣防震減災局，云南 水富 657800)

0 引言

鹽城地震臺是省屬地震臺，始建于1976年。目前，該臺有數(shù)字化深井測震、地磁、GPS等觀測手段。臺站地處南黃海地震活動帶邊緣，位于華北地臺與下?lián)P子準地臺的過渡地帶，地質(zhì)構(gòu)造較復雜，斷裂構(gòu)造全部隱伏在沉積層之下。該區(qū)的隱伏斷裂有鹽城—南洋斷裂和洪澤—溝墩斷裂，鹽城以東的南黃海區(qū)內(nèi)有北西向沿海岸線的濱海大斷裂，北部淮陰—響水—千里巖斷裂等，該區(qū)的地震大都與這些斷裂有關(guān)，構(gòu)造線以北東向為主，地質(zhì)構(gòu)造上南黃海南部拗陷與中部隆起。鹽城地震臺對監(jiān)測蘇中及南黃海海域地震活動具有重要作用。

鹽城地震臺處于鹽城市區(qū)中心，地震觀測環(huán)境受到嚴重影響。2005年底，江蘇省地震局與鹽城市政府就鹽城地震臺整體搬遷達成協(xié)議，決定對鹽城地震臺進行遷建。經(jīng)過多處的選址和考證，在進行地磁場總強度跨度測量、觀測場地總強度密跨度測量的基礎(chǔ)上，經(jīng)省局、臺站專家現(xiàn)場勘測，根據(jù)中國地震局臺站選址技術(shù)要求，并結(jié)合鹽城市的發(fā)展規(guī)劃和地質(zhì)構(gòu)造條件、臺站監(jiān)測管理等，確定了新臺址在鹽都區(qū)龍岡鎮(zhèn)果林場(新臺址距離市區(qū)21.5 km)。

1 資料的完整性分析

鹽城地震臺遷建后的新臺地磁觀測環(huán)境、場地條件較好，周圍無明顯干擾源，3個地磁房，每個面積16 m2。

臺站地磁觀測儀器是FHD-2B型質(zhì)子磁力儀，2009年12月7日安裝，2010年1月1日開始正式投入觀測。在剛開始正式觀測的1月份，地磁數(shù)據(jù)受到干擾，臺站工作人員經(jīng)過反復的排查與對比，確定該干擾為外界的電源干擾，在2月初排除了影響地磁資料的干擾源。2010年臺站的地磁觀測儀器總體運行情況良好，工作正常(見表1至第9頁表3)。

表1 新臺2010年1月1日—9月30日地磁斷記統(tǒng)計

表2 2010年新臺地磁FHD數(shù)據(jù)受長江直流輸電干擾影響的統(tǒng)計

表3 新臺地磁FHD數(shù)據(jù)受周圍環(huán)境干擾影響的統(tǒng)計

通過表1統(tǒng)計，全年累計F分量存在767 m的斷記，H分量存在767 m的斷記， Z分量存在767 m的斷記，Z分量存在767 m的斷記。可以計算出F分量的連續(xù)率為99.8%，H分量的連續(xù)率為99.8%，Z分量的連續(xù)率為99.8%，D分量的連續(xù)率為99.8%。

通過表1、表2、表3統(tǒng)計，電源造成的干擾，對全年的地磁數(shù)據(jù)質(zhì)量影響比較大，其次是受到長江直流輸電干擾、儀器本身出現(xiàn)的偶然觀測誤差以及新臺地磁臺站外界的環(huán)境干擾。主要集中在2010年1月份，這段時間累計F分量存在994 m的突跳，H分量存在204 m的突跳， Z分量存在774 m的突跳。

2 資料的可靠性分析

2.1 資料的常規(guī)性分析

2010年1月1日至9月30日正式觀測期間，地磁場的總場F、水平分量H、磁偏角D三分量的記錄基本正常。圖1是2010年鹽城臺地磁總場F、水平分量H、垂直分量Z、磁偏角D的變化曲線圖和差分分析圖。F、H、Z、D日均值的一階差分分析圖中，部分數(shù)值出現(xiàn)超過均方差的異常，對出現(xiàn)這些異常的原因進行分析。認為主要原因是：受到地磁磁暴的影響，主要是外空地磁磁場的自身變化[1]；儀器本身出現(xiàn)偶然觀測誤差；2010年開始的每個月末對儀器的標定，對觀測數(shù)據(jù)的長期漂移偏差，進行及時修正(大線圈水泡的居中調(diào)平，水平轉(zhuǎn)向差的重新標定，水平補償電流的重新標定)，造成部分數(shù)據(jù)臺階的出現(xiàn)[2]；長江直流輸電的干擾；電源對數(shù)據(jù)的干擾。

2.2 資料的相關(guān)性分析

以高郵、淮安、新沂臺、連云港、宿遷的資料為參考，用相關(guān)分析方法來檢驗鹽城新臺地磁資料，從第10頁圖2可以看出，與高郵、淮安、新沂臺、連云港、宿遷的相關(guān)性比較好。

2.3 資料的差值分析

影響FHD儀器資料可靠的因素主要是儀器工作狀態(tài)是否正常，線圈是否有漂移，是否有干擾等[3]。根據(jù)在局部區(qū)域內(nèi)(如100～200 km范圍內(nèi))地磁場具有時空變化規(guī)律的一致性和相關(guān)性的特點，如果選取一個相對穩(wěn)定的臺站作為參考臺進行差值分析，通過差值變化情況來判斷臺站儀器的觀測數(shù)據(jù)是否可靠[4]。為此，作了高郵臺、淮安臺、新沂臺、連云港臺、宿遷臺及鹽城新臺的Z分量差值曲線圖(見第10頁圖3)。

圖1 2010年地磁場F、H、Z、D分量變化曲線和差分圖

圖2 2010年Z21相關(guān)分析圖

2.4 地磁FHD—2B型儀器產(chǎn)出資料的背景噪聲分析

依據(jù)國家地磁臺網(wǎng)中心網(wǎng)站發(fā)布計算噪聲的方法，每月選定5個磁靜日，計算F、Z、H、D各要素每日當?shù)貢r間00—03點預處理數(shù)據(jù)的一階差分，排除占總數(shù)20%的極值點之后，取峰峰值δF、δZ、δH和δD，剔除5個峰峰值中的最大值，計算剩余4個峰峰值的平均值，即得到該要素的背景噪聲SF、SZ、SH和SD。通過上述方法計算，得出符合國家地磁臺網(wǎng)中心評比規(guī)定的值。

圖3 2010年Z21差值分析圖

表4 2010年鹽城臺F、D、H、Z分量噪聲分析表

3 結(jié)語

通過對鹽城新臺“十五”地磁FHD觀測系統(tǒng)研究分析，對新臺地磁觀測數(shù)據(jù)進行空間相關(guān)性、完整性、可靠性的綜合客觀分析，得出，新臺地磁觀測數(shù)據(jù)在完整性、可靠性、背景噪聲等方面均符合規(guī)范及評比要求。

參考文獻：

[1] 熊仲華，劉運生.地磁觀測技術(shù)[M].北京：地震出版社， 1997.

[2] 稽才建，何祖椿，馬森林，等.FHD-1型質(zhì)子磁力儀研制報告[M].北京：地震出版社，1999:1-3.

[3] 夏 忠，馮志生，稽才建，等.FHD-1型質(zhì)子磁力儀的改進與完善[J].地震學刊，2002(2):28-31.

[4] 夏 忠，稽才建，馮志生.FHD分量核旋儀觀測系統(tǒng)的抗干擾即使[J].地震研究，2005，28(1)：102-107.