廣東省前兆測項觀測背景總結

嚴興 劉錦

摘 要：廣東省前兆臺網包括形變、電磁、流體三大學科，前兆臺網中心從2014年開始開展數據跟蹤分析工作，本文介紹分析了個學科測項的正常觀測背景和基本變化態勢背景，分析了各測項的背景噪聲水平，對于進一步開展異常的識別與跟蹤具有重要意義。

關鍵詞：跟蹤分析 前兆臺網 觀測背景 變化態勢

中圖分類號：P315.72 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

廣東地震前兆臺網由1個區域中心和14個在運行前兆臺站組成，其中國家級臺站有廣州、肇慶、汕頭臺、新豐江、深圳、信宜和韶關7個，省級臺站有梅州1個，省局技術指導的市縣級臺站有陽江、陽西、湛江、普寧、三水和潮州共6個。廣東地震前兆臺網2014年在運行的臺站共計14個，其中形變臺站5個，流體臺站15個，重力臺站1個，地電臺站1個，地磁臺站2個。各學科儀器空間分布見圖1。

圖1 廣東地震前兆臺網臺站空間分布圖

Fig.1 The location map of stations in earthquake precursory network of Guangdong province

為落實《中國地震局關于加強地震監測預報工作的意見》（中震測發〔2010〕94 號），推進地震前兆臺網日常工作重心從觀測向觀測、應用并重轉變，提高前兆臺網整體運行質量與服務效能，2014 年6 月1 日開始正式在全臺網開展前兆數據的日常跟蹤分析工作。開展數據跟蹤分析工作為的是發揮臺站一線工作人員熟悉資料，熟悉環境的優勢，第一時間發現異常信息，并作出初步判斷，為區域中心的會商和異常核實提供第一手資料。想要發現異常，首先要對各個學科的正常觀測背景和基本的變化態勢有清晰的認識，各個地區地形條件不同，地質水文條件千差萬別，了解該地區的正常背景至關重要。本文將按照形變、電磁、流體這三個學科的順序總結各個測項在正常時期的背景信息及變化規律。

1形變臺網

1.1地傾斜與地應變臺網

我省大部分形變臺站臺址選在活動斷裂帶或歷史地震帶附近，包括東南沿海地震帶、河源斷裂、乳源地震帶、粵西窿起帶等。臺基巖性堅硬完整，致密均勻，數據潮汐變化明顯，能呈現類似理論日變化的正玄波態勢，有清晰的波峰波谷出現（如圖2），無異常時期日變化幅度不大，月變化平穩，多數臺站都能呈現“梭形”變化（如圖3）。汕頭臺的垂直擺傾斜儀、水管傾斜儀、銦瓦棒伸縮儀，信宜臺和韶關臺的垂直擺傾斜儀對臺灣地震、西南地區地震以及遠距離強震都有較強的同震響應（如圖4）。儀器裝置系統工作正常、觀測環境無較大干擾、氣象因素無較大影響的情況下，日變化幅度因臺站位置不同有所差異，水管傾斜儀NS向日變幅約為15-30ms，EW向日變幅約為30-50ms；垂直擺傾斜儀NS向日變幅約為6-16（10-3角秒），EW向日變幅約為20（10-3角秒）。除汕頭臺的垂直擺傾斜儀北南向2014年以來因距觀測點以南約1350m的采石場，幾乎固定每天11時、17時進行爆破采石，對儀器觀測造成影響，導致記錄曲線畸變外，其他形變儀器無驟升臺階、尖峰及其他因素導致的異常現象。個別儀器的北南分量呈現長趨勢的單邊下跌，其余分量有明顯的年變。

圖2 垂直擺傾斜儀的日變化曲線

Fig.2 Daily variation curve of VS vertical pendulum tiltmeter value

圖3 水管傾斜儀東西分量月變化曲線

Fig.3 Monthly variation curve of Model DSQ water pipe inclinometer value

圖4 汕頭臺水管傾斜儀的同震響應

Fig.4 Coseismic response of Model DSQ water pipe inclinometer value

1.2重力臺網

我省重力觀測只有深圳臺一個單位，采用武漢地震研究所研制的DZW微伽重力儀，臺站基巖為古生代下石炭紀的沉積巖組成，主要為千枚巖和硅化編制云母石英砂巖，風化程度較高，裂隙發育，周圍無明顯的干擾源存在，重力潮汐變化明顯，能呈現光滑的正玄波態勢，無毛刺、臺階等現象，有清晰的波峰波谷出現（如圖5），無異常時期日變化幅度不大，月變化有正常的大小潮現象，“梭形”現象明顯（如圖6），幅度約為250（10-8m/s2）。重力儀潮汐觀測值對于近震及中強遠震有明顯的同震響應（如圖7）。

圖5 重力分鐘值日變化曲線

Fig.5 Daily variation curve of DZW gravimeter value

圖6重力分鐘值月變化曲線

Fig.6 Monthly variation curve of DZW gravimeter value

圖7 重力曲線的同震響應

Fig.7 Coseismic response of DZW gravimeter value

2電磁臺網

2.1地磁臺網

廣東省的地磁臺站主要有肇慶地磁臺和新豐江地磁臺，肇慶地磁臺位于高要市蓮塘鎮鱔崗和矮仔崗兩個低山崗，巖性為侏羅系-下第三系砂礫巖，新豐江地磁臺位于河源—邵武大斷裂河源段中部，斷裂走向為NE20°-25°，斷裂面傾向EN40°-45°，室內測線與斷裂面的夾角為42°。斷裂東惻（上盤）為紅色砂巖，斷裂西惻（下盤）為硅構造巖。兩個臺站分別部署FGM-01磁通門磁力儀和FHD-2質子矢量磁力儀，我省的地磁臺站均能記錄到清晰的地磁場短周期事件和長周期事件，能記錄到磁暴及磁擾（如圖8），能代表所在區域的地磁場特征，儀器裝置系統工作正常、觀測環境無較大干擾、氣象因素無較大影響的情況下，無突跳、臺階、緩變現象出現，日變化特征穩定有周期性（如圖9），月變化有規律性（如圖10）。極值時間隨季節變化而變化，極大值春夏季較秋冬季時間靠前；因臺站位置不同，日變幅亦不同，肇慶日變幅約為40nT，新豐江波動較大，約為50nT。近年來，因西電東送工程的影響，肇慶地磁臺日益受到高壓輸變電線路產生的直流電干擾，雖可以通過預處理去除干擾，但周邊其他環境干擾影響也越來越大，新豐江地磁臺同樣也受到經濟社會飛速發展帶來的環境干擾影響。

圖8 磁暴對地磁場曲線的影響

Fig.8 Disturbance to the geomagnetic field curve by magnetic storm

圖9 地磁場總強度日變化曲線

Fig.9 Daily variation curve of magnetic strength

圖10 地磁場總強度月變化曲線

Fig.10 Monthly variation curve of magnetic strength

2.2地電臺網

廣東的地電臺站主要是新豐江和平臺，位于著名的新豐江水庫區東南，大壩以東約6km處，河源盆地北東側，在河源斷裂以東約4km處，距離1962年河源6.1級地震震中約6km。觀測區原來干擾較小，但隨著經濟社會發展，觀測環境保護難度加大。該臺地電阻率具有較穩定的動態變化，日變明顯，地電場因近年來觀測環境的惡化，周期不明顯，且2014年整年受臺站基建改造及電磁干擾的影響，至2015年初基建干擾逐漸消除，但仍存在不明電磁干擾的影響，無異常情況下地電場日變化量約為10-20mv/KM，地電阻率日變化量約為0.06（如圖11），此變化量存在波動。目前干擾源主要為電信、農電、新公路、新樓盤建設等。

圖11 地電阻率小時值月變化曲線

Fig.11 Monthly variation curve of geoelectrical resistivity value

3地下流體臺網

廣東省的流體臺網分布廣泛，在粵東、粵西、粵北、珠三角均有分布，大部分流體觀測數據曲線能記錄到地球固體潮汐效應變化（如圖12），月動態特征有清晰的規律或動態穩定（如圖13），存在季節性變化，具有多年周期性變化，并與降水的多年變化一致。水位對地表荷載、地震波等效應有著較明顯的反應，能記錄到近震的同震效應及震后調整現象。

廣東地區地形復雜， 地下流體觀測點分布廣泛，背景噪聲水平差別較大，關鍵參考描述量值和指標存在不確定性。

本省大部分水化學量變化的周期性存在偶然性，無異常情況下曲線動態變化速率平穩緩慢，變化幅度不超過兩倍均方差，受氣溫氣壓及大氣降水影響，變化特點是周期性和區域性的。

圖12 水位分鐘值日變化曲線

Fig.12 Daily variation curve of water level

圖13 水位分鐘值月變化曲線

Fig.13 Monthly variation curve of water level

4總結

廣東省前兆臺網分布不均，基礎設施條件差異較大，形變和重力臺網有清晰的數據潮汐變化，且干擾較小，對國內外地震都有較強的同震響應；地磁臺網有清晰的日變、月變及年變周期，能夠記錄到磁暴磁擾等地球物理事件；地電臺網因觀測環境變化周期性不明顯，且存在波動；流體臺網分布廣泛，存在季節性變化，容易受降水等自然條件影響，背景噪聲水平差別較大，關鍵參考描述量值和指標存在不確定性。

本文總結了形變、電磁、流體三大學科的各個測項在平靜時期的背景信息及變化規律，目的是為發現異常服務，只有清楚地了解本地區各測項的觀測背景規律，才能夠在異常出現時及時抓住異常，整個數據跟蹤分析工作的出發點也是從臺站層面排除干擾和正常態勢，及時發現識別并上報異常信息。

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作者簡介：嚴興，1981年11月出生，男，工程師，主要從事前兆觀測及地震數值模擬研究。