兰州钻孔倾斜观测资料分析

姜振海 曾文浩（甘肃省地震局，兰州 730000）

兰州钻孔倾斜观测资料分析

姜振海 曾文浩
（甘肃省地震局，兰州 730000）

2000年 5月兰州观象台在一口废弃的测震井中安装了一套CZB-1型竖直摆倾斜仪，下井深度52 m，初始记录方式为模拟记录，2001年10月起改为“九五”数字记录模式，2012年1月起改为“十五”数字记录模式。从2001年10月1日至2015年5月31日的日均值曲线图（图略）可以发现，NS和EW分量均存在较为严重的漂移现象。查看该仪器的安装报告后，发现兰州钻孔倾斜观测在安装时，未安装底座托盘。这是否就是造成仪器长时间漂移的原因？由以下几点可以说明：

（1）兰州钻孔倾斜仪在安装时，由于井管变形底座托环无法安装，造成仪器探头大约40 kg，由一根直径8 mm定向螺钉承受。定向螺钉在探头的重压下会出现弯曲变形的现象，使探头向某一方向产生倾斜变化。

（2）由于定向螺钉是横担在定向底座上的，其方位为北偏西64°。因此，当定向螺钉弯曲变形时，理论上EW分量应呈现向W漂移，NS分量应呈现向N漂移。实际观测当中，EW和NS分量的漂移情况正好与此相符。

（3）选取2000年7月31日的观测资料，EW分量的漂移值为-45.3×10-3"，NS分量的漂移值为20.5×10-3"，可以算得漂移方向与正北方向的夹角为63.1°。基本同定向螺钉的方位角64°相符。

（4）由于仪器未安装底座脱环，探头在无托环支撑状态下，仅能依靠定向螺钉及定向底座壁（螺钉对面部分）的支撑来稳定，其稳定性较差，一旦出现滑动，在实际观测当中就会出现“阶跃”现象。在实际观测曲线上，存在着一定的“阶跃”现象，其阶跃方向恰好与漂移方向相反，同以上的分析相符。

综上所述，该仪器存在因安装造成的零点漂移。因此，在资料分析时，需要剔除此零点漂移。可以选用抛物线函数Y=a+bT+cT2对观测值进行趋势拟合，得到兰州钻孔倾斜的残差时间序列。

根据倾斜前兆异常震中距与震级的统计关系：大于MS7.0观测台站间距应不大于400 km，MS6.0～6.9地震观测台站间距应不大于 300 km，MS5.0～5.9 地震观测台站间距应不大于200 km，MS4.0～4.9地震的观测台站间距应不大于100 km。检索2001年10月至2015年5月的地震目录，符合以上条件的地震有：2003年11月13日岷县—临潭—卓尼5.2、2004年9月7日岷县—临潭—卓尼5.0和2013年7月22日岷县—漳县6.6中强地震，震中距分别为150 km、160 km、178 km。

由兰州钻孔倾斜的残差时间序列可以看出：这3次地震均发生在NS分量的高值区间内和EW分量的下降趋势当中。在2003年5.2地震前：NS分量在2003年2月出现了一个明显的转折，由下降趋势转变为上升趋势；EW分量在2003年1月同步出现转折，由缓慢下降趋势转变为加速下降趋势；在2003年10月NS和EW分量同时再次出现转折， NS由上升转为下降，EW由下降转为上升，随后发生地震。在2013 年6.6地震前：NS分量在2013年4～5月期间出现了急速下降的趋势变化，同时EW分量出现了急速上升的趋势变化，在急速变化回稳后发生了6.6地震。此次异常变化特征同2003年5.2地震前的异常变化有一定的相同之处——NS和EW分量同步出现反向加速异常变化。

因此认为，兰州钻孔倾斜观测能够记录到发生在临潭—宕昌断裂上中强地震前的异常变化，且异常特征可能为：当NS分量处于高值区间内和EW分量处于的下降趋势当中时，NS和EW分量同步出现反向加速异常变化。