钻孔应变仪方位角的定向反演∗

武安绪（北京市地震局，北京 100080）

钻孔应变仪方位角的定向反演∗

武安绪
（北京市地震局，北京 100080）

∗基金项目： 地震科技星火计划(XH12001)资助。

日月引潮力在地球内部产生的周期性变化的应变场叫做固体地球的应变固体潮，其观测结果能反映地球介质的某些弹性性质(如勒夫数等)，也能反映区域应力场的变化引起的局部地壳弹性参数的变化。理论研究表明，大地震前伴随扩容过程出现明显的应变固体潮变化。因此，应变固体潮的研究引起了许多大地测量、地球物理和地震预报工作者的极大关注。

井下钻孔观测的分析需要它的定向，设法确定井下钻孔仪的定向是非常重要的。众所周知，形变观测中固体潮是唯一能算出来的东西。基于此，利用固体潮汐理论值可以事先计算的特点，综合考虑观测值的可能影响因素，根据一定的正演模型进行钻孔仪方位角的反演与精度估计，利用其他时段的资料作为反演结果的初步检验，以此确定反演模型的合理性与结果的可靠性。

对于钻孔应变观测值，影响因素较多。根据实际观测资料，考虑固体潮特点，采用扩展的Nakai拟合公式：

式中，R（t）是潮汐固体潮理论值；a是潮汐的比例因子；β是与潮汐观测的相位滞后有关的未知数；K0，K1，K2分别是与非潮汐相关的常数、速度及加速度有关的未知数；w是水位的影响因子，p是气压的影响因子。为了说明以上反演思路的可行性与结果的可靠性，选择记录质量高的古北口钻孔应变观测记录作为试验，计算潮汐理论值和导数值，采用式（1），利用粒子群算法非线性反演(图1)，求得定向方位角，且进行了精度测试（图2），认为以上反演可行。

图1　钻孔应变的原始、拟合与残差图

图2 钻孔应变的原始、拟合与残差图

通过以上反演、测试、分析，可以认为，基于粒子群算法与扩展的Nakai模型的反演思路合理，结果可行，反映实际观测情况，这对于缺少定向方位角的钻孔应变观测井孔，开发其固体潮汐信息无疑是有现实意义的。