王赟輝（云南省地震局，昆明650024）

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寧蒗5.7級(jí)地震前數(shù)字化形變觀測(cè)短臨異常識(shí)別與分析方法研究＊

王赟輝
（云南省地震局，昆明650024）

摘 要由于采樣率的大幅度提高，從數(shù)字化形變資料中能挖掘大量短臨前兆異常信息，如地震前短周期的脈動(dòng)、突跳、轉(zhuǎn)折等。本文以2012年6月24日寧蒗5.7級(jí)地震為例，通過研究麗江、云龍臺(tái)站數(shù)字化形變觀測(cè)資料，對(duì)寧蒗5.7級(jí)地震前的形變短臨前兆識(shí)別與分析進(jìn)行了研究，給出了形變前兆異常識(shí)別方法。

關(guān)鍵詞數(shù)字化形變觀測(cè)；短臨前兆異常；寧蒗5.7級(jí)地震

引言

地震發(fā)生前能量的緩慢釋放會(huì)產(chǎn)生短臨前兆異常信息［1］。隨著地震觀測(cè)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字化形變資料采樣率的大幅度提高，大量短臨前兆異常信息通過各種觀測(cè)手段被記錄到，豐富了形變觀測(cè)的震前變化信息，如地震前短周期的脈動(dòng)、突跳、轉(zhuǎn)折等短臨信息，以及全球大地震的同震變形等，使研究震前短臨的異常信息成為可能［2］。利用固體潮觀測(cè)資料獲得了震前地殼形變的中短期異常信息特征［3－6］，已取得了一些重要研究成果。但是，短臨異常信息常常伴隨著多種干擾噪聲，如何排除干擾并識(shí)別出真正的前兆異常成為短臨前兆異常研究的關(guān)鍵。在前兆數(shù)據(jù)中，各種干擾與前兆異常來源不同，可以利用這種差異對(duì)記錄數(shù)據(jù)中非正常變化信號(hào)的屬性進(jìn)行跟蹤識(shí)別［7］。本文以寧蒗5.7級(jí)地震前形變觀測(cè)資料記錄到的非正常變化信息為研究對(duì)象，對(duì)云南麗江、云龍臺(tái)形變觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，最終判定該變化信息為短臨前兆異常。

1　震前形變異常的群體性特征

1.1 單臺(tái)多測(cè)項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

2012年6月24日寧蒗5.7級(jí)地震之前的6月8～16日，離震中約100km的麗江臺(tái)SSY型洞體應(yīng)變儀觀測(cè)資料記錄到潮汐波的突然轉(zhuǎn)折波動(dòng)信息（圖1a）。為了識(shí)別判定上述變化信息的屬性，首先須識(shí)別該變化信息是否為儀器干擾。前兆異常會(huì)在同點(diǎn)同類觀測(cè)的多套儀器記錄中同步或延遲出現(xiàn)，而電子干擾在不同儀器系統(tǒng)中一般沒有相關(guān)性。這是前兆異常與儀器干擾的差異，可據(jù)此有效識(shí)別儀器干擾［7］。

筆者對(duì)上述時(shí)段的觀測(cè)日志記錄進(jìn)行了核查，發(fā)現(xiàn)上述時(shí)段內(nèi)該SSY型洞體應(yīng)變儀觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行正常。進(jìn)一步對(duì)麗江臺(tái)DSQ型水管儀觀測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，上述變化信息

圖1　寧蒗5.7級(jí)地震前麗江臺(tái)洞體應(yīng)變、水管傾斜記錄的異常變化

同步出現(xiàn)于DSQ型水管儀記錄中（圖1b）。由于麗江臺(tái)洞體應(yīng)變和水管儀是兩個(gè)分離的觀測(cè)系統(tǒng)，且運(yùn)行正常，證明該信息并非來源于觀測(cè)儀器，而是源于地形變。

1.2 多臺(tái)多測(cè)項(xiàng)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析

我國(guó)大陸中強(qiáng)以上地震，地震前中期、短期或短臨等不同階段，在震區(qū)及其周圍一定范圍內(nèi)的定點(diǎn)前兆臺(tái)站或多或少會(huì)觀測(cè)到一些異常變化［8］。因此，一定范圍的多個(gè)測(cè)點(diǎn)往往記錄到同步、準(zhǔn)同步的前兆異常變化信息。可以利用一定區(qū)域內(nèi)同時(shí)段多點(diǎn)觀測(cè)資料的對(duì)比，有效排除環(huán)境、人為等干擾因素，識(shí)別前兆異常信息。

云龍地震臺(tái)距麗江地震臺(tái)約120km。筆者對(duì)云龍地震臺(tái)形變觀測(cè)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，云龍臺(tái)SSQ－2I型水平擺、SSY型洞體應(yīng)變儀的記錄數(shù)據(jù)與麗江臺(tái)出現(xiàn)了準(zhǔn)同步的變化特征（圖2）。對(duì)比圖1和圖2可以看出，兩個(gè)臺(tái)站的SSY洞體應(yīng)變、SSQ－2I型水平擺、DSQ型水管儀3種儀器的記錄數(shù)據(jù)均出現(xiàn)了準(zhǔn)同步的變化，可以判定該變化信息不屬于人為干擾或環(huán)境干擾，而是震前異常變化。

2　震前形變異常干擾分析

2.1 大遠(yuǎn)震尾波引起的振蕩波及分析

部分形變或應(yīng)變觀測(cè)資料在地震時(shí)和震后的變化反映為振蕩型波動(dòng)變化，或者出現(xiàn)幅度較大的階躍變化。前者多出現(xiàn)在遠(yuǎn)震，而后者主要出現(xiàn)在近震。若是巨大遠(yuǎn)震引起的變化則往往是階變或振蕩型波動(dòng)現(xiàn)象的疊加。這種地震時(shí)和震后的形變或應(yīng)變觀測(cè)出現(xiàn)的階變或振蕩型波動(dòng)現(xiàn)象，有時(shí)稱為應(yīng)變階或應(yīng)變波［9－11］。地震能夠同時(shí)對(duì)多個(gè)臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生影響，大遠(yuǎn)震面波及巨震后引發(fā)的調(diào)整常常導(dǎo)致形變記錄中出現(xiàn)持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)折和波動(dòng)［7］。為了識(shí)別是否是遠(yuǎn)震引起的形變觀測(cè)振蕩波動(dòng)，須核查地震記錄數(shù)據(jù)，核實(shí)形變數(shù)據(jù)中的變化信息，以排除大遠(yuǎn)震尾波引起的振蕩波動(dòng)影響。

寧蒗5.7級(jí)地震前的異常變化信息時(shí)段為2012年6月8～16日，從該時(shí)段內(nèi)全球5級(jí)以上大震活動(dòng)（表1）可以看出，地震事件與異常變化信息在時(shí)間上沒有相關(guān)性。進(jìn)一步查閱相應(yīng)時(shí)段的地震記錄數(shù)據(jù)，也沒有發(fā)現(xiàn)與上述變化信息同步且時(shí)間節(jié)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的遠(yuǎn)震面波及地球自由振蕩記錄。因此，可以排除大遠(yuǎn)震尾波引起的振蕩波及干擾。

圖2　云龍臺(tái)洞體應(yīng)變儀、水平擺傾斜儀記錄到的準(zhǔn)同步異常變化

表1　寧蒗5.7級(jí)地震前全球M≥5.0地震活動(dòng)

2.2 氣象干擾因素分析

研究表明，降雨、氣壓變化等氣象因素可能在某些臺(tái)站的形變觀測(cè)資料中引起非正常變化，但受影響的情況因覆蓋層厚度、洞室的密封條件而各不相同［12－14］。麗江臺(tái)所有形變觀測(cè)儀器都放置于山洞坑道內(nèi)，儀器墩為天然原巖，巖性為灰?guī)r，洞內(nèi)溫差幾乎為零，恒溫在16.5℃，坑道覆蓋106m，覆蓋面為天然灌木植被［15］。從麗江臺(tái)氣象三要素與麗江臺(tái)洞體應(yīng)變北南分量觀測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比情況（圖3）可以看出，麗江臺(tái)的觀測(cè)資料基本不受氣象的影響。將寧蒗地震前的麗江臺(tái)、云龍臺(tái)非正常變化信號(hào)所在時(shí)段的記錄數(shù)據(jù)與降雨量、氣壓、溫度觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，可以排除氣象因素影響。其中，麗江臺(tái)形變數(shù)據(jù)與氣象三要素?cái)?shù)據(jù)見圖4。

圖3　2013年麗江臺(tái)洞體應(yīng)變與降水量數(shù)據(jù)的對(duì)比

圖4　麗江臺(tái)洞體應(yīng)變、氣象三要素對(duì)比觀測(cè)曲線

經(jīng)過上述步驟逐步排除儀器干擾、環(huán)境干擾、大遠(yuǎn)震尾波干擾、氣象因素干擾后，基本可以認(rèn)定寧蒗5.7級(jí)地震前的非正常變化信息屬于寧蒗地震的短臨前兆異常。

3　結(jié)論與討論

長(zhǎng)期形變臺(tái)站觀測(cè)工作經(jīng)驗(yàn)及震前短臨異常特征的研究表明，前兆異常與各種干擾信號(hào)的機(jī)理不同。可以根據(jù)這種差異對(duì)形變短臨異常進(jìn)行追蹤，并最終判定其是否為震前異常。其思路可總結(jié)為：通過幾套獨(dú)立觀測(cè)系統(tǒng)的同點(diǎn)觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，可以識(shí)別是否為儀器干擾；通過幾個(gè)臺(tái)站的同類觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比，可以識(shí)別小范圍的環(huán)境干擾和人為干擾；通過測(cè)震資料對(duì)比，可以識(shí)別遠(yuǎn)震干擾；通過與氣象記錄數(shù)據(jù)對(duì)比，可以識(shí)別氣象因素的干擾。寧蒗5.7級(jí)地震前云龍臺(tái)和麗江臺(tái)在地傾斜、應(yīng)變短時(shí)異常變化很可能是其短臨前兆。

（作者電子信箱，王赟輝：blessyoyo＠qq.com）

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Study on the method of short－impending anomaly recognition and analysis of digital deformation observation before Ninglang M5.7 earthquake

Wang Yunhui
（Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650024，China）

Abstract Due to the increase of the digital deformation data sampling rate，a large number of short－impending anomaly information such as a former short－period pulsating，jumping and turning points can be observed through a variety of observational tools.This enriches the deformation information before earthquake and make it possible to study on short－impending anomaly before earthquake.Taking Ninglang M5.7earthquake occurred on 24June 2012as an example，extraction and analysis of the short－impending anomaly and anomaly recognition methods are summarized through study of Lijiang and Yunlong observation data of digital deformation stations.

Keywords digital deformation observation；short－impending anomaly；Ninglang M5.7 earthquake

收稿日期：(＊)2015－07－09；采用日期：2015－08－06。

doi：10.3969／j.issn.0235－4975.2015.10.004

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A；

中圖分類號(hào)：P315.72；