姑咱台SS-Y伸缩仪数字化观测数据异常分析

何 蓉，刘仕锦，袁 媛，毛 佳，李晓群

(四川省地震局康定地震中心站，四川康定 626001)

姑咱形变台是国家级形变综合台站;现有SS-Y型铟瓦棒伸缩仪、DSQ水管倾斜仪、VS型垂直摆倾斜仪、YRY-4分量钻孔应变仪和DZW型相对重力仪。2001年8月17日对SS-Y伸缩仪进行数字化改造，即将原SSY-Ⅱ型石英伸缩仪改为SS-Y型铟瓦棒伸缩仪，并恢复SEW向，新安装了DSQ-1型台站数字化设备，8月24日安装调试完毕。一路由电缆线传输到观测室中的测微仪上，将电信号转换成模拟信号，另一路则由电缆线传输到地震前兆数据采集器，两套仪器同时记录，2004年4月撤消模拟记录。数字化采集系统历经试运期，性能渐趋稳定，于2002年1月1日正式向四川省地震局报数。

自实施数字化观测以来，在台站周围及附近区域曾多次发生4.5级以上地震，在这些地震前姑咱SS-Y伸缩仪的观测资料究竟有无变化?其变化特征如何?该仪器运行期间，2002～2007年间，台站附近及邻区中强地震活动相对较弱，甘孜藏族自治州内只发生过2002年8月8日新龙5.3级地震;2008年始，在台站附近区域发生了多次中强地震，本文以姑咱台SS-Y伸缩仪2007年至2013年日均值资料为基础，分析在此研究时段内甘孜藏族自治州及邻区发生中强地震前，该仪器观测资料的异常变化、异常特征;挖掘数字化资料中含有的丰富的地震前兆中短期异常信息，为地震预测研究提供一些基础依据。

1 台站概况和资料的使用情况

姑咱地震台位于北西向的鲜水河断裂带、北东向的龙门山断裂带和北南向的安宁河断裂带复合部位靠北的地段，坐落于姑咱镇西面鸡心梁子山背斜的核部。姑咱台形变山洞建于1983年，山洞基岩为前震旦系斑状黑云母花岗闪长岩，岩石坚硬，洞体总长204.95 m。顶覆盖厚度大于100 m，山洞内日温差小于0.03℃，年温差小于0.3℃，顶覆无高大树木。观测条件符合国家Ⅰ类形变台站观测环境要求。

2 观测资料情况及年变特征分析

分析多年来的观测数据，发现分钟值观测数据主要受仪器故障、供电系统、气象因素、人为因素、地震记录等的影响［3］。从整理的日均值数据来看:2007～2013年姑咱台SS-Y仪观测值因仪器问题引起的干扰有NS向2009年4月3日和6月18～19日因逆变电源故障导致数据乱码无法转换而引起日均值数据加速下降;EW向2011年1月中旬至6月下旬因传感器故障致数据大幅度波动变化(图1)。

图1 姑咱SS-Y仪日均值数据干扰

对日均值观测数据而言，其主要的干扰因素(除仪器故障外)是大渡河季节性水位上升及洪峰水位变化影响:北南走向的大渡河从台站东面600 m处深切而过，在通过姑咱地区地段时，两岸地形非常险峻，支流众多，水流湍急，流量动态季节变化大。受季节河流水位变化的影响，数据变化具有明显的1年两峰的特点，每年六七月为河水位第一高峰期，这一段峰值期的主要补给是高山上的融雪水和五六月份的雨季［2］补给。第二高峰期一般出现在九月份左右，造成河水位峰值的第二次回升是雨季降雨补给，图2是2009年大渡河丹巴水文站的水位和流量日均值资料。从多年的观测资料来看:姑咱SS-Y伸缩仪EW向，SEW向和NW向日均值曲线受大渡河水位变化影响较大;表现为每年水位上升，而测值加速下降并大幅波动，这种情况一直持续至9月，随着枯水季节的来临测值变化开始平稳，观测值略有上升;NS向记录曲线基本不受大渡河水位变化影响;这可能是NS向的大渡河水位上升及洪峰对近EW向产生压性应变引起的，大渡河水位变化对与其平行的NS向基本不产生影响。

图2 2009年大渡河丹巴水文站的水位和流量日均值

从2007～2013年的日均值数据来看，姑咱台SS-Y伸缩仪NS向和EW向观测曲线具有较规则的年变现象:NS向年变规律是每年1～5月下降，6～8月波动变化后转折上升，11～12月缓慢下降，正常情况下年变曲线变化速率较均匀。EW向、SEW向和NW向有一定年变规律:每年1～4月测值变化平稳，5月左右进入雨季，随着大渡河水位上升测值波动变化较大，这种情况通常会持续至9月份左右，随着枯水季节的来临，测值缓慢上升，年变呈“W”型(见图3);因此要跟踪分析与EW方向有关测向的异常只能在春季和冬季。

图3 姑咱SS-Y仪NS向和EW向日均值年变对比

3 异常的落实及提取

根据姑咱台SS-Y仪的年变特征，在日常工作中主要用年变对比分析和差分法来落实及提取前兆异常:在确认观测数据无差错的前提下，以正常年变曲线为背景作图像对比分析，找出偏离正常背景的趋势变化，然后定量排除干扰;分析余差变化是否超过正常变化警戒水平，从而判断是否存在趋势异常;从变化形态、速率大小进行分析，从而判断是否存在趋势异常;中短期异常特征是在趋势异常变化的基础上，出现时间短、速率大或反年变的变化［3］。

4 姑咱SS-Y仪数字化观测数据在地震前的异常反应

(1)2008年2月27日康定4.8级和5月12日汶川8.0级地震

图4 2008年2月27日康定4.8级和5月12日汶川8.0级地震前后SS-Y仪异常变化曲线

NS向日均值曲线2007年7月开始打破年变规律，加速下降，在下降过程中发生了2008年2月27日康定4.8级地震，地震后没有恢复正常变化速率，3月17至4月4日还出现了“U”型的短期异常;EW向和短EW向2008年2月初至2月底出现短期“加速下降—转折—快速上升”的“U”型异常;NW向2008年1月中旬开始至2月上旬有下降速率增大的异常(见图4)。震中距Δ康定=29 km，Δ汶川=148 km。

(2)2010年4月14日青海玉树7.1级和4月28日道孚4.8级地震

从日均值对比分析来看SS-Y伸缩仪EW向2009年9月至12月打破年变规律，没有出现上升年变化，而呈现明显的反向加速下降异常，下降速率较大，变化形态与2002年8月8日新龙5.3级地震前相似(见图5)。震中距Δ玉树=599 km，Δ道孚=39 km。

图5 2010年4月14日玉树7.1级和4月28日道孚4.8级地震前后SS-Y仪EW向异常变化曲线

(3)2011年4月10日炉霍5.3级地震

SS-Y伸缩仪NW向2011年3月加速上升、打破年变规律;在上升过程中发生炉霍5.3级地震，6月初才恢复正常年变轨迹(图6)。

(4)2013年1月18日白玉5.4级和4月20日芦山7.0级地震

姑咱台SS-Y伸缩仪EW向从2012年2月中旬开始出现下降速率增大的中期异常变化，虽然2012年5月开始进入雨季无法跟踪异常，但2012年的年变幅度比正常年份大;在2013年年初又开始出现快速下降异常，在下降过程中发生了2013年1月18日白玉5.4级地震，地震后异常持续发展，一直持续至2013年3月中旬，下降幅度达2 500应变单位;之后测值略有上升，变化速率正常;于2013年4月20日发生芦山7.0级地震(图7);2012年2月和2013年初出现的加速下降异常是叠加在年变上的异常。震中距Δ白玉=281 km，Δ芦山=80 km。

图6 2011年4月10日炉霍5.3级地震前SS-Y仪NW向异常变化曲线

图7 姑咱台SS-Y铟瓦棒伸缩仪EW向日均值曲线

4 结论与讨论

通过对姑咱地震台SS-Y伸缩仪2007～2013年观测数据的处理分析，结合部分震例出现的异常，得出以下结论:(1)针对姑咱台SS-Y伸缩仪的观测资料的年变特征，采用年变对比和日均值差分的方法来提取异常信息，取得了较好的映震效果;(2)从异常形态来看主要表现为压缩性的异常，异常形态以中短期异常为主，主要出现在震前2个月至1年的时间内。(3)姑咱台SS-Y伸缩仪在几次强震前有较好的异常表现，可能与该台特殊的地理位置有关—位于北西向的鲜水河断裂带、北东向的龙门山断裂带和北南向的安宁河断裂带复合部位。(4)2008年2～3月姑咱台SS-Y伸缩仪几个测向出现的异常变化与台站附近的康定4.8级地震有关，还是属于较远的汶川8.0级地震前兆，或兼而有之?还有待进一步研究。

［1］刘仕锦，阳光，等.姑咱地震台数字化形变观测资料干扰识别［J］.四川地震，2007，(2):31-35.

［2］专题研究.姑咱水氡观测站的综合清理，1984.05

［3］中国地震局监测预报司.地震前兆异常落实工作指南［M］.北京:地震出版社，2000.