陳錫晶 于磊 孫軍 陳德興 陳麗麗 馮然

(1.滁州市地震局 安徽滁州 239000; 2.合肥地震監(jiān)測中心站安徽合肥 230000)

滁州市地處華北斷塊區(qū)和下?lián)P子斷塊區(qū)兩大構(gòu)造 單元的接壤地帶，著名的郯廬斷裂帶斜貫滁州市中西部。2006年7月26日，安徽定遠(yuǎn)發(fā)生的ML4.2級(jí)地震，是1979 年固鎮(zhèn)Ms5.0 級(jí)地震后，安徽省發(fā)生的第二大地震。

滁州市政府高度重視地震監(jiān)測預(yù)報(bào)工作，在2008年汶川地震后，拿出資金在滁州地區(qū)建設(shè)鉆孔體應(yīng)變觀測手段為主的地震前兆臺(tái)站（一縣一臺(tái)）。2011 年11 月，滁州市地震臺(tái)鉆孔體應(yīng)變觀測項(xiàng)目建成，到2014 年12 月，明光市地震前兆監(jiān)測臺(tái)的建成投入使用，標(biāo)志著全市地震前兆監(jiān)測臺(tái)站全部建成。其中，滁州、嘉山、來安、全椒、鳳陽、定遠(yuǎn)為體應(yīng)變觀測，具體情況如圖1所示。2016年，在鉆孔體應(yīng)變區(qū)域網(wǎng)基礎(chǔ)上，成立了滁州市地震監(jiān)測中心，構(gòu)建了完善的地震監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

圖1 滁州地區(qū)鉆孔體應(yīng)變觀測站點(diǎn)分布圖

1 體應(yīng)變儀TJ-Ⅱ同震效應(yīng)的分析

體應(yīng)變儀TJ-Ⅱ能夠有效地觀測到固體潮的變化，同時(shí)在整個(gè)地震發(fā)生的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的地震波振動(dòng)圖像和同震效應(yīng)的應(yīng)變階躍都能被較好地記錄到。這是因?yàn)榈卣鸩ㄔ诋a(chǎn)生后不光可以使地殼中各個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的加速度和速度以及位移進(jìn)行規(guī)律的波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)使地下巖體發(fā)生相一致的應(yīng)變和應(yīng)力的改變[1]。地震如果是比較大一點(diǎn)的，體應(yīng)變儀TJ-Ⅱ不僅能夠觀測到震時(shí)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)，還可以比較清楚地觀測到振動(dòng)幅度不同的階躍。表1 是滁州市TJ-Ⅱ鉆孔體應(yīng)變臺(tái)站概況數(shù)據(jù)表。

表1 滁州市TJ-Ⅱ鉆孔體應(yīng)變臺(tái)站概況

1.1 遠(yuǎn)震方面

滁州市應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)對(duì)于較強(qiáng)遠(yuǎn)震的同震響應(yīng)每個(gè)臺(tái)有每個(gè)臺(tái)的特點(diǎn)。同一次地震，有的體應(yīng)變臺(tái)可以記錄到清晰的地震同震波形，有的體應(yīng)變臺(tái)只能記錄到同震階躍，這里選取了2022 年1 月8 日在青海海北州門源縣Ms6.9級(jí)地震的同震效應(yīng)圖像。

從圖2中可以看出，對(duì)于青海海北州門源縣Ms6.9級(jí)地震，滁州、全椒等4個(gè)臺(tái)都有效地記錄了當(dāng)天的同震波形。對(duì)于全球范圍內(nèi)的大震，滁州前兆臺(tái)網(wǎng)也能有效記錄。

圖2 滁州市應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)青海海北州門源縣地震同震效應(yīng)圖

體應(yīng)變觀測記錄到的遠(yuǎn)震的同震變化波形表現(xiàn)出來的主要特征是體應(yīng)變儀的記錄圖像在監(jiān)測距離的變大的同時(shí)，與之匹配的地震震級(jí)也相應(yīng)的較大，地震記錄的波形圖像越趨于完整，振幅衰減較慢，走時(shí)也就越長，對(duì)應(yīng)的波幅就越大[2]。

滁州地區(qū)不同體應(yīng)變儀記錄在各自地質(zhì)條件下接收并記錄地震波的能力是不一樣的。記錄的地震波主要特點(diǎn)是地震波上、下波動(dòng)，震后恢復(fù)固體潮正常形態(tài)[3]。

1.2 近震方面

該研究選取了2021年11月17日在江蘇省鹽城市大豐區(qū)海域發(fā)生的M5.0 級(jí)地震、2021 年12 月22 日在江蘇常州市天寧區(qū)附近發(fā)生的M4.2級(jí)地震、2022年01月15 日在江蘇南京雨花臺(tái)區(qū)發(fā)生的M2.5 級(jí)地震和2022年03月19日在江蘇省宿遷市泗洪縣發(fā)生的M3.1級(jí)地震。

從圖3 可以看出，以上4 個(gè)地震距離滁州較近，但由圖3可以看出，對(duì)于此兩次地震，滁州、定遠(yuǎn)等5個(gè)臺(tái)體應(yīng)變震前和地震當(dāng)天均沒有出現(xiàn)明顯的異?，F(xiàn)象。

圖3 滁州各臺(tái)站體應(yīng)變數(shù)據(jù)映震效果圖

2 前兆臺(tái)固體潮變化

應(yīng)變固體潮是由于日月的起潮力引起地殼的漲縮所致，傾斜固體潮是由于起潮力矢量的水平量使地球的瞬時(shí)垂線方向相對(duì)剛體地球模型的徑向不斷發(fā)展變化，這種地球模型表面對(duì)起潮力水平分量的響應(yīng)稱為地傾斜固體潮[4]。

圖4 選取了2022 年4 月1 日—7 日之間滁州、全椒、來安、鳳陽、定遠(yuǎn)這5 個(gè)臺(tái)的體應(yīng)變分量進(jìn)行比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)滁州市各前兆臺(tái)所使用均為高靈敏度觀測儀器，可清晰記錄到地球應(yīng)變固體潮，以及每日的大潮小潮變化情況。

圖4 滁州市應(yīng)變觀測數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)固體潮變化（20220401—0407）

3 前兆臺(tái)網(wǎng)效能小結(jié)

通過以上對(duì)滁州地區(qū)滁州、全椒、來安、鳳陽、定遠(yuǎn)這5個(gè)臺(tái)觀測資料的研究，可明顯地看出，在不同的地理和地質(zhì)條件下，每一個(gè)鉆孔體應(yīng)變儀所監(jiān)測到的振動(dòng)圖像是有所區(qū)別的，現(xiàn)將具體特征總結(jié)如下。

（1）滁州臺(tái)TJ-Ⅱ體應(yīng)變儀觀測到的數(shù)據(jù)圖像的可靠性和穩(wěn)定性同其他臺(tái)站相比有一定的差距，數(shù)據(jù)質(zhì)量也比較一般。但是滁州臺(tái)體應(yīng)變能觀測和記錄發(fā)生在全球范圍的7 級(jí)以上地震的地震波，而且能夠記錄相對(duì)完整、清晰的固體潮?？傮w來看，滁州臺(tái)記錄地殼應(yīng)力、應(yīng)變的能力與其他臺(tái)站相比還是偏弱。

（2）全椒臺(tái)、來安臺(tái)、鳳陽臺(tái)體應(yīng)變儀器所記錄的固體潮曲線清晰度較高、繪制出的曲線圖光滑且完整，觀測數(shù)據(jù)的完整性、穩(wěn)定性與可靠性都很高?；径寄芮逦赜涗浫?級(jí)以上、國內(nèi)5級(jí)以上地震所產(chǎn)生的地震波。

（3）定遠(yuǎn)臺(tái)體應(yīng)變雖然記錄到的固體潮曲線清晰度較高、繪制出的曲線圖光滑且完整，觀測數(shù)據(jù)的完整性、穩(wěn)定性與可靠性都很高，但對(duì)地震記錄不清晰。

（4）體應(yīng)變對(duì)于震級(jí)較大的地震都能記錄壓性或張性的同震應(yīng)變階躍。但由于體應(yīng)變儀器所連接的數(shù)據(jù)采集器主要記錄低頻信號(hào)，因此，對(duì)于震級(jí)較小的近震的波動(dòng)，記錄不明顯，但是在捕捉地震中短期及臨震異常方面具有一定的優(yōu)勢[5]。

隨著觀測時(shí)間的增加，滁州體應(yīng)變臺(tái)網(wǎng)記錄的資料也會(huì)越來越豐富，有必要在今后的工作中進(jìn)行相關(guān)的研究和總結(jié)[6]。

4 提高臺(tái)網(wǎng)效能方法

4.1 加大研發(fā)力度，進(jìn)行異常模式識(shí)別

研發(fā)基于地震前兆異常的預(yù)警平臺(tái)，當(dāng)不同的點(diǎn)有異常的波動(dòng)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)會(huì)運(yùn)用不同的渠道進(jìn)行信息發(fā)送，運(yùn)用多種手段把異常信息及時(shí)有效地向主管地震的單位和部門進(jìn)行報(bào)告，從而有效地減輕因?yàn)榈卣鸲鴮?dǎo)致的各個(gè)方面的損失。

這個(gè)平臺(tái)具體的功能有以下幾個(gè)方面：（1）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，當(dāng)發(fā)生斷記時(shí)及時(shí)報(bào)警，采取人工介入的方式第一時(shí)間對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)；（2）對(duì)滁州市所轄各縣市區(qū)前兆臺(tái)站所能夠觀測和記錄到的地震前兆數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)有效的圖像轉(zhuǎn)換和圖形分析與研究；（3）全天候無死角不間斷地針對(duì)各種前兆異常模式運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行識(shí)別；（4）在不同的臺(tái)站同時(shí)出現(xiàn)異常表現(xiàn)時(shí)，及時(shí)提醒有關(guān)單位和部門引起重視并采取一系列的措施，同時(shí)做好一系列的應(yīng)急準(zhǔn)備與防范工作。

4.2 建立健全技術(shù)人才培養(yǎng)和工作合作機(jī)制

充分發(fā)揮中心站專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢和地方地震工作部門管理優(yōu)勢，建立中心站業(yè)務(wù)骨干和市縣地震工作部門業(yè)務(wù)人員雙向交流合作機(jī)制推動(dòng)中心站和滁州市防震減災(zāi)工作再上新臺(tái)階。

4.3 建立健全技術(shù)保障和工作協(xié)作督查機(jī)制

在省地震局的領(lǐng)導(dǎo)和指導(dǎo)下，每年組織召開1～2次工作交流會(huì)議，討論研究年度防震減災(zāi)工作，協(xié)商共同承擔(dān)部分重點(diǎn)工作。通過監(jiān)測預(yù)報(bào)課題會(huì)商、省市縣地震應(yīng)急響應(yīng)聯(lián)動(dòng)、防震減災(zāi)科普下基層等活動(dòng)形式，加強(qiáng)雙方之間的溝通協(xié)調(diào)和走訪交流。不定期聯(lián)合開展防震減災(zāi)工作檢查或調(diào)研，重點(diǎn)加強(qiáng)中心站對(duì)地震臺(tái)站運(yùn)維、群測群防規(guī)范化管理、地震科普宣教等活動(dòng)的檢查指導(dǎo)，推動(dòng)中心站與市縣防震減災(zāi)工作融合發(fā)展。