固體潮是指固體地球在日、月引潮力的作用下產(chǎn)生的周期性形變的現(xiàn)象。而地傾斜固體潮是指這種形變引起的在地球鉛垂線方向的變化。對地傾斜固體潮的記錄和研究是進行地震前兆觀測的重要手段之一。

十七世紀末，在牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律并用于解釋潮汐現(xiàn)象的同時，人們就想象到太陽和月亮的引潮力將會引起鉛垂線方向發(fā)生變化。當時有許多人試著測量太陽和月亮的引潮力對自由懸掛的鉛垂擺的平衡位置的變化，并做了大量試驗，由于測量靈敏度不夠，均未成功。直到十九世紀德國人Hengler發(fā)明了水平擺，用機械方法將位移量放大了很多倍之后，才測到了傾斜固體潮，水平擺傾斜儀由于靈敏度高，一直使用至今。

由于太陽和月亮的引潮力引起的鉛垂線方向的變化是有規(guī)律的，若將傾斜固體潮的影響通過分析計算加以濾除，就可將地面的傾斜變化分離出來。潮波的主要部分為半日波和全日波，是以若干小時為周期的，而地傾斜的非潮汐變化過程很長，在大多數(shù)情況下是非周期性的。

垂直擺傾斜儀采用擺的鉛垂原理：垂直擺由柔絲、擺桿和重塊三部分組成，擺在沒有振動的條件下處于鉛垂狀態(tài)，當由于振動發(fā)生傾斜變化時，擺平衡位置發(fā)生變化，擺和支架之間的相對位置發(fā)生變化，電容式位移傳感器的動片和定片之間的間距也相應的發(fā)生變化，通過傳感器將這種變化轉換成電信號。

撫順境內，目前共擁有4個地震前兆形變觀測山洞，分別為：撫順臺山洞、北大嶺山洞、木奇山洞、南山城山洞。其中含地傾斜觀測儀器多套：3套DSQ、1套SSQ-2I、2套VP和2套SQ70（已停測）。這為本地區(qū)進行大地形變的地傾斜觀測提供了良好的觀測數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)的基礎。

南山城地震觀測站和木奇地震觀測站原各有一套SQ70儀器，隨著維護困難，逐漸停測，并分別安裝了一套VP。

VP型垂直擺傾斜儀是由武漢地震儀器研究所在VS垂直擺傾斜儀基礎之上研發(fā)的新型地震前兆觀測設備，其優(yōu)于千分之一角秒的分辨力和拓寬的頻帶不但滿足了對地傾斜固體潮的觀測，并且也能記錄到緩慢地震和長周期地震等更多的地震信息。

在實際的前兆觀測過程中，我們也發(fā)現(xiàn)，VP擺傾斜儀對地震的記錄十分敏感，無論是遠震、近震、還是地方震，都有很好的記錄數(shù)據(jù)曲線，這就說明VP擺傾斜儀針對地下振動的反應程度是很高的，甚至在一些長基線傾斜儀，如DSQ水管傾斜儀記錄到的不是十分清晰的地震波數(shù)據(jù)上，VP擺傾斜儀都能準確的記錄到完整、傾斜、便于分別的地震波數(shù)據(jù)。其作為近些年異軍突起的短基線前兆觀測傾斜儀，以其更加優(yōu)越的安裝調試流程、電路設計、調零標定動作的操作等諸多優(yōu)點，被廣泛的用到了量程小、精度要求高的位移測量上。

作為高采樣的數(shù)據(jù)，通過國家局或省局服務器作圖提取數(shù)據(jù)，能夠得到秒采樣的數(shù)據(jù)文本，若通過地震前兆處理系統(tǒng)軟件進行處理，我們會接觸到分鐘值的VP擺傾斜儀數(shù)據(jù)，分鐘值的數(shù)據(jù)不但易于處理分析，也方便與其他分鐘值采樣的前兆數(shù)據(jù)進行對比分析。

但其實在VP垂直擺傾斜儀除了提供分鐘值和秒值數(shù)據(jù)之外，它還產(chǎn)生一個10Hz的數(shù)據(jù)文件，將這些“分”、“秒”、“10Hz”的數(shù)據(jù)文件進行分別下載，依次得到三個不同后綴的數(shù)據(jù)文件，三個后綴分別為：“.epd”、“.sec”、“.010”。

“.epd”后綴數(shù)據(jù)文件是分采樣，也就是分鐘值、“.sec”是秒采樣，而“.010”就是10Hz數(shù)據(jù)，也就是0.1秒采集一個數(shù)據(jù)，那么，單位時間內它的數(shù)據(jù)量就是秒采樣數(shù)據(jù)的10倍。擴大了10倍的數(shù)據(jù)量，這無疑豐富了大量的前兆觀測分析數(shù)據(jù)。

從南山城地震觀測站、木奇地震觀測站的兩臺套VP垂直擺傾斜儀分別對同一個地震的記錄來看，分別從分鐘值、整點值和10Hz值，來看，數(shù)據(jù)顯示越來越清晰，數(shù)據(jù)包含的內容越來越多。

這是一個2020年發(fā)生的蓋州地震，記錄這段波形的是撫順木奇地震觀測站。我們對這三段信號進行了頻譜分析，三段信號的頻譜成分基本一致，尤其是東西分量記錄高頻成分更多，這可能與地震波運動方向與擺體夾角相關。后續(xù)我們仍將就該問題繼續(xù)研究。

思考：

至今，我國臺網(wǎng)中心等相關部門，都沒有大規(guī)模采用10Hz的數(shù)據(jù)，我有幾點假設：

首先，這個數(shù)據(jù)產(chǎn)生是基于武漢地震儀器研究所用于儀器測試使用的，在儀器的設計生產(chǎn)初期，就未完全準備將其編入正式數(shù)據(jù)臺網(wǎng)中心。

其次，10Hz的數(shù)據(jù)產(chǎn)生部分用途與測震數(shù)據(jù)相重疊，測震數(shù)據(jù)是50Hz采樣，即0.02秒一個數(shù)據(jù)的密度，10Hz是0.1秒采集一個數(shù)據(jù)的密度，但從數(shù)據(jù)量來說，10Hz數(shù)據(jù)量是測震信號數(shù)據(jù)的五分之一，不能完全作為測震數(shù)據(jù)進行使用，一些真相較為復雜的數(shù)據(jù)進行識別時，有可能會出現(xiàn)不可預見的問題。

再次，作為地震系統(tǒng)前兆觀測數(shù)據(jù)儀器，其對數(shù)據(jù)的傳輸和流量要求不會很高，而VP垂直擺傾斜儀產(chǎn)生的10Hz數(shù)據(jù)若完全進入前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)中心，無疑會增大數(shù)據(jù)傳輸流量，數(shù)據(jù)庫等一些列問題，造成數(shù)據(jù)分析的不便等等。可能還有其他的有力證據(jù)證明VP擺的10Hz數(shù)據(jù)是“雞肋”。

但我想說的是，這是作為管理者對地震系統(tǒng)整體建構的考量、判斷和決策，我們無從而知，但作為地震分析預報的最前線工作人員，卻有著得天獨厚的崗位“特權”，那就是每每與這些數(shù)據(jù)打交道時的一種特殊的感覺，因為這就是我們時時刻刻，無時無刻不再接觸的數(shù)據(jù)儀器。我們應盡我們一些可以掌握、運用的能力和方法，提高地震系統(tǒng)最前線工作的多樣性，成為自己手里攻堅克難的有力武器。

作者簡介：

商亮，1981年1月出生，男，漢族，河北省平泉縣人，大學本科學歷，工程師，研究方向：監(jiān)測預報。

（作者單位：遼寧省撫順地震臺）