王彬，馬文來，許正霖，李延峰，羅賓生

(青海省地震局，青海 西寧 810001)

0 引 言

近些年來，隨著社會的現(xiàn)代化發(fā)展對于我國地磁臺站造成了影響，西寧地震臺(以下簡稱“西寧臺”)地磁觀測同樣受到了一些干擾。西寧臺建于1972年，位于西寧市西山北麓半山腰，海拔2 328 m，是我國基本臺之一，承擔(dān)著青海東部地區(qū)地磁場變化特征的監(jiān)測任務(wù)。先后安裝了72型和CB-3型三分量磁變儀。2006年10月安裝FHD質(zhì)子磁力儀[1]。2010年2月起模擬地磁觀測停測，2015年9月安裝了FGM-01型磁通門磁力儀。隨著城市的發(fā)展和擴(kuò)建，西寧地磁臺站相對記錄室附近建造大型人文設(shè)施及行車主干道，采用大量鋼筋等鐵磁性建筑材料，距離西寧地磁臺站不足200 m，建成后將嚴(yán)重干擾西寧地磁臺的觀測。故青海省地震局規(guī)劃重新遷址，組織人員對西寧周邊地區(qū)勘選新地址，建設(shè)地磁臺站。

1 場地初勘

場地初選時根據(jù)地磁學(xué)科勘選規(guī)范，在西寧周邊地區(qū)利用一比一百萬的航磁圖尋找磁梯度平緩、梯度線間距大的地區(qū)，擬選西寧市田家寨林區(qū)、西寧市大有山、平安區(qū)白馬寺村、互助縣小臺村四個地區(qū)作為備選場地，完成初步勘選。在收集相關(guān)地質(zhì)構(gòu)造資料、交通資料、網(wǎng)絡(luò)通信資料及現(xiàn)場情況分析之后，初步分析西寧市田家寨林區(qū)、西寧市大有山、平安區(qū)白馬寺村三個場地從供電通訊、征地情況和地質(zhì)結(jié)構(gòu)方面不適合作為地磁臺站建設(shè)點(diǎn)。

第二個勘選場地為互助縣小臺村，該址在構(gòu)造上屬于祁連山地槽東段的一部分，即支脈達(dá)圾山—青石嶺段，地貌特征為北西—南東走向的高山山嶺。所選區(qū)域?yàn)榇竺娣e第四系黃土松散沉積物覆蓋山地，植被多為灌木叢，含有大量腐質(zhì)物，其下多為變質(zhì)石灰?guī)r、麻巖、千枚巖等。

區(qū)域地質(zhì)背景中山嶺勻河谷平行相間的地貌特征構(gòu)成全地區(qū)的基本格架，山勢高峻、山體巍峨由下古生代基巖及中酸性火山碎屑巖、礫巖、千枚巖、板巖和灰?guī)r構(gòu)成。由于受到半濕潤氣候的影響流水侵蝕作用強(qiáng)烈山嶺切割嚴(yán)重。中生代的燕山運(yùn)動使得古老巖層斷裂凹陷形成了山谷盆地沉積了很厚的第三紀(jì)紅色砂巖及礫巖。喜馬拉雅山運(yùn)動又使地層平緩地褶皺和斷裂第四紀(jì)堆積了黃土[2]。經(jīng)過長期的外力作用就形成了的高山峽谷、溝谷灘地的地貌特征。

2 儀器性能標(biāo)定

2.1 水平噪聲測試

在工區(qū)選取一磁場平穩(wěn)、人文干擾小的地方，將待標(biāo)定儀器相距20 m放格，采用日變觀測方法同步(誤差小于1s)觀測，將日變化作為外場變化，讀取100個左右的觀測值進(jìn)行計算：

(1)

圖1 水平噪聲測試曲線

計算得出兩臺儀器的S值依次為：0.163 7，0.179 1。由于GSM-19T屬于測量地球磁場的第二代磁力儀，其靈敏度<0.1nT,分辨率可達(dá)0.01 nT(即測量結(jié)果中小數(shù)點(diǎn)后面顯示兩位有效數(shù)字，在儀器工作范圍內(nèi)絕對精度可達(dá)1nT(±0.5nT)。計算結(jié)果表明兩臺儀器的噪聲均在1nT內(nèi)，可以認(rèn)為本次試驗(yàn)中采用的兩臺GSM19T均符合本次測量要求，排除了人為干擾造成的可能。

2.2 一致性測試

在選定工區(qū)中進(jìn)行大致測量一次，選定工區(qū)中相對變化超過十個納特的兩個區(qū)域，分別架設(shè)兩臺GSM-19T，各取100個測點(diǎn)，每個測點(diǎn)依次閉合觀測三次以上。

圖2 一致性測試曲線

(2)

計算得到一致性均方差S一致性=1.709，一般要求S一致性≤ 0.5 S總。本次測得一致性均方差結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于二分之一總方差2.84，經(jīng)過一致性測試結(jié)果表明本次實(shí)驗(yàn)的兩臺GSM19T磁力儀均符合測量要求，所測得數(shù)據(jù)均可用于本次地磁場勘測實(shí)驗(yàn)中。

3 觀測場地磁場勘測

勘選過程嚴(yán)格執(zhí)行 GB/T19531．2—2004《地震臺站觀測環(huán)境技術(shù)要求》(第二部分電磁觀測)及 DB/T9—2004《地震臺站建設(shè)規(guī)范》(地磁臺站)相關(guān)要求[3-5]。

3.1 地磁場跨度測量

本次測量的目的是對地磁觀測場及周邊的磁場特征做一個初步探查，本次測量在預(yù)選場地為中心做30公里的南北、東西測線各一條[6]，初步設(shè)計測量步長為1 500 m，且在測量區(qū)域內(nèi)建立日變基本站以作日變校正。工作中基站的選擇應(yīng)做到：①位于正常場內(nèi)；②磁場的水平梯度和垂直梯度小，在半徑2 m及高差0.5 m范圍內(nèi)磁場變化不超過設(shè)計總均方差值的1/2；③附近無磁性干擾和人文干擾，遠(yuǎn)離建筑物和工業(yè)設(shè)施。本次由于條件限制，基站設(shè)在距離測網(wǎng)大約100 m的東北方向上。

圖3 北南向地磁跨度總場強(qiáng)

圖4 西東向地磁跨度總場強(qiáng)

從上圖的地磁總場的跨度表可以看出，北南向、西東向基本較為平穩(wěn)，北南、西東總場強(qiáng)跨度異常點(diǎn)最大不超過70 nT，根據(jù)相關(guān)規(guī)范該預(yù)選場地北南、西東30 km的跨度總場強(qiáng)符合建設(shè)要求[7]。

3.2 預(yù)選場地背景噪聲測量

現(xiàn)場架設(shè)一臺磁力儀進(jìn)行連續(xù)日變觀測，連續(xù)記錄12個小時以上，依據(jù)地球電磁場變化較為平穩(wěn)的時間段隨機(jī)選取10段連續(xù)數(shù)據(jù)，每段連續(xù)數(shù)據(jù)不小于10個數(shù)，計算10段觀測數(shù)據(jù)的峰峰值精度，最后得到此段數(shù)據(jù)的平均峰峰值精度即為該測試段的背景噪聲[8,9]，要求背景噪聲小于0.1nT。

圖5 背景噪聲測量曲線

表1 背景噪聲峰峰值精度表(單位：nT)

3.3 預(yù)選場地地磁總場強(qiáng)測量

本次磁測網(wǎng)由于地形方面限制確定為100×100 m，測線間距5 m，點(diǎn)距5 m。測線走向?yàn)闁|西向，共21條測線，選擇0號線為檢查線。0號線以北依次為2、4、…、16號測線。0號測線以南依次為1、3、…、15號測線。測點(diǎn)號從西到東依次為0、1、2、…、20。測量使用兩臺儀器同時觀測，一臺建立日變基本站以作日變校正，一臺固定探頭高度為1.5 m做點(diǎn)位測量，采樣間隔均為10 s[10-11]。

圖6 總場強(qiáng)梯度變化等值線圖

從圖6總場梯度的變化中我們可以看出該場地的地磁場分布基本均勻，基本滿足規(guī)范內(nèi)100m范圍內(nèi)磁場梯度不大于1nT/m的要求。本次擬選區(qū)域中坐標(biāo)點(diǎn)為(30，50)的區(qū)域磁異常最平緩，所受環(huán)境干擾最小，初步定為本次地磁點(diǎn)的建設(shè)區(qū)域。

4 結(jié) 論

根據(jù)高精度儀器整體測量結(jié)束之后，對于互助縣林川鄉(xiāng)小臺村地磁預(yù)選點(diǎn)的觀測結(jié)果分析為地磁臺站周圍30 km無劇烈地磁波動異常[12]，地磁臺站100 m范圍內(nèi)地磁總場強(qiáng)均勻分布，磁場水平梯度≤1nT/m，地磁背景干擾噪聲≤0.1nT，地磁場勘選結(jié)果符合地磁臺站建設(shè)要求。本次預(yù)選場地與原西寧地磁臺位于同一緯度，資料連續(xù)性不受影響。