王飛 陶媛 儲飛 應(yīng)允翔 肖偉鵬 潘浩波

摘 要：鉆孔體應(yīng)變是通過地層內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)依時間連續(xù)變化的精細(xì)觀測，通過觀測數(shù)據(jù)分析來掌握地震應(yīng)變前兆的中期—短期——臨震及震后調(diào)整的時空分布與發(fā)展變化的規(guī)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(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)變數(shù)據(jù)異常變化，從而得出相關(guān)前兆信息。

關(guān)鍵詞：鉆孔體應(yīng)變 異常 地震

中圖分類號：P315 文獻(xiàn)標(biāo)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(yīng)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(yīng)變波、 震時的同震應(yīng)變。對于遠(yuǎn)震，同震效應(yīng)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(xù)率和完整率。鉆孔體應(yīng)變是通過地層內(nèi)部應(yīng)變狀態(tài)依時間連續(xù)變化的精細(xì)觀測，通過觀測數(shù)據(jù)分析來掌握地震應(yīng)變前兆的中期—短期——臨震及震后調(diào)整的時空分布與發(fā)展變化的規(guī)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(shù)據(jù)進(jìn)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(yīng)變數(shù)據(jù)異常變化，從而得出相關(guān)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(shù)據(jù)序列進(jìn)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(xì)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(yīng)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(xiàn)。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(shù)據(jù)處理及分析

2.1 同震效應(yīng)

兩地震臺體應(yīng)變儀器記錄數(shù)據(jù)以來保持較好運行，在國內(nèi)外一些中遠(yuǎn)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(fā)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(yīng)變?nèi)站禂?shù)據(jù)，進(jìn)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(xiàn)先上后下的脈沖異常，異常出現(xiàn)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(xiàn)突出，7天后的9月10日在九江瑞昌發(fā)生4.7級地震，充分反映震源區(qū)附近應(yīng)力場的演變特性。如圖3所示。

圖4是體應(yīng)變2011年8月～9月的日均值數(shù)據(jù)進(jìn)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(xiàn)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(fā)生4.7級地震。

2.2.2 江蘇揚州寶應(yīng)4.9級地震

2012年7月20日江蘇省揚州寶應(yīng)縣發(fā)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(fā)現(xiàn)，殘差值曲線于7月14、15日出現(xiàn)先上后下的脈沖異常，異常出現(xiàn)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(xiàn)突出，5天后的7月20日在揚州寶應(yīng)發(fā)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(xiàn)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(yīng)發(fā)生4.9級地震。如圖6所示。

3 討論與結(jié)論

3.1 中遠(yuǎn)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(fā)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(fā)現(xiàn)較明顯張、壓性異常變化，區(qū)別是前兆異常信息出現(xiàn)的比較早，大約一個月左右，此兩種方法對于中遠(yuǎn)震前兆信息異常的捕捉需待進(jìn)一步驗證。如圖7、圖8所示。

3.2 結(jié)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(qū)域近震的前兆異常信息，且曲線反應(yīng)較明顯。

（2）在中遠(yuǎn)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(guān)，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(yù)測。

參考文獻(xiàn)

[1] 段立新，王日風(fēng)，張秀萍.懷來形變綜合地震臺的鉆孔應(yīng)變觀測[J].地震監(jiān)測，2002（4）：15-25.

[2] 中國地震局.地震及前兆數(shù)字觀測技術(shù)規(guī)范[M].北京：地震出版社，2001.

[3] 王秀文，郭星全，宋美琴.山西數(shù)字化形變對地震的映震能力及預(yù)測意義[J].華南地震，2006，26（1）：152-165.

[4] 陳啟林，朱海林，王皓，等 溧陽地震臺體應(yīng)變干擾的查找與排除[J].華南地震，2004，24（2）：74-77.

[5] 李杰，鄒鐘毅，閆德橋，等.TJ-Ⅱ型鉆孔體應(yīng)變儀數(shù)字化觀測資料分析[J].大地測量及地球動力學(xué)，2002，22（3）：69-74.

[6] 李艷，高振強，馮建琴，等.臨汾地震臺體應(yīng)變觀測資料映震能力分析[J].地震地磁觀測與研究，2011，32（4）：99-104.

[7] 趙楠，江沛春，李罡風(fēng).六安地震地震臺TJ-Ⅱ井下體應(yīng)變觀測與資料初析[J].華南地震，2010，30（3）：105-110.

[8] 劉福生，張國紅.昌平地震臺體應(yīng)變資料分析[J].地震地磁觀測與研究，2005（b10）：168-172.

[9] 劉川琴，隆愛軍，盧葉肅，等.合肥地震臺鉆孔體應(yīng)變干擾分析[J].地震地磁觀測與研究，2014，35（23）：208-212.

[10]易志剛 鉆孔體應(yīng)變觀測資料的地震短臨異常[J].地震地磁觀測與研究，2005（b10）：178-185.

[11]李本有，蔣昌才，文曉勤，等.安徽省安慶MS4.8震前鉆孔體應(yīng)變數(shù)據(jù)變化分析[J].地震地磁觀測與研究，2012，33（5）：217- 220.