合肥形变台钻孔应变资料初析

于磊 刘泽民 戚浩 程鑫 孙军

摘 要：通过对合肥形变台TJ-Ⅱ六年观测资料的整理，分析其干扰因素，同震效应和区域前兆异常，初步探讨台站钻孔应变观测在日常地震监测中的震情预报价值。

关键词：地质构造；干扰因素；同震效应；前兆异常

中图分类号：P315.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）17-0181-02

1 观测条件和运行情况

合肥形变台所在区域为丘陵岗地微地貌，地理位置特殊。郯庐断裂带两侧的大别、苏鲁造山带之间的变质岩为张八岭隆起，这个地区是了解郯庐断裂带起源及两大板块碰撞过程的有利地区。在此有利的地质构造条件下，合肥形变台增上了钻孔应变观测仪器。根据钻探资料，钻孔主要为花岗岩组成，岩土分层自上而下为：层花岗岩残积土、层层全风化花岗岩，钻孔钻深82.0m。观测精度达到10-9。

2 数据影响分析

在日常的观测中，合肥形变台数据能够完整地提供分钟值数据，记录到一些同震效应和前兆异常。同时，在观测中，发现一些干扰因素影响着数据的真实变化，各种影响因素和前兆异常混杂在一起（李罡风，2011；李本有，2012）。

合肥形变台钻孔应变观测受降水影响比较明显，从历年资料中选取四个明显的降水事件。台站所在区域当日降雨量分别为：（a）2013年7月5日降雨36mm；（b）2014年7月4日降雨48mm；（c）2015年8月10日降雨49mm；（d）2016年7月1日降雨98mm。通过绘图，发现应变值曲线在变化上基本与井水位变化同步（图1）。

经分析认为，降水能够引起井水位的变化，井水位的变化作用在探头上，压性增强，影响应变值的变化。同时，降水影响水位變化需要渗透的过程，降水渗透到潜水面需要一定的时间，从而应变数值变化滞后于降水数值，而与水位往往一致变化。分别计算四个降水对应变值的影响系数（表1），4次降水的影响系数差别较大，而水位的干扰系数数量级集中在10-10*cm-1。降水主要通过井水位的变化，引起压性的变化，从而影响应变数值。台站所在地区7月、8月降水较多，这期间的应变数值受水位影响较多，随水位呈正相关变化。

气压存在着季节性变化，一般为冬高夏低，同时每天乃至每时每刻，气压都在发生着变化，而气压的变化会导致地面负载的变化，通过岩层间空隙引起岩石圈压力的变化，从而影响体应变的数值。在实际观测中，发现在水位比较平稳的情况下，合肥形变台体应变数据受气压影响较大。从历年资料中随机选取两天的数据，做气压和体应变数据的对比图。

从图2可以看出，在天气晴好，没有降水的干扰的情况下，体应变数据与气压数据对应性较好，计算体应变数据与气压数据的相关系数（表2），相关性数据较高。

对以上现象，分析其原因，初步判断为合肥形变台钻孔应变井的岩层较松碎，气压和水压能够通过岩石的缝隙直接作用到探头上，从而表现出体应变值随气压值和水位值同步变化的趋势，这些变化对日常观测和数据分析产生了一些影响，但能用MATLAB等相关软件进行一些去干扰的趋势分析，达到数据利用的目的。

3 应变数据分析

在分析和总结中，速率异常分析法能够突出短周期信号，对高频变化的异常信号的提取较为有效。其表达式为：△p（t）=p（t+1）-p（t），（i=1，2，3…，N）。

在{△p（t）}时序中，其趋势变化部分被滤去，而只保留 了P值的加速突变异常。计算台站2013年09月-2016年10月的△p（t）值，并做时序图（图3）。2014年4月20日霍山发生4.3级地震，震中位置离合肥100Km左右，合肥形变台应体变数据△p（t）值在震前45天左右有明显的变化，且变化幅度较大。把合肥周边近期地震与△p（t）逐一比较，可发现很多次地震前几日到3个月左右的时间区间内，体应变数值的日速率变化值有大幅波动，如表2。

4 分析和结论

（1）合肥形变台TJ-Ⅱ观测仪器主要受气压和水位影响，呈正相关变化。在7月，8月降雨较多的月份，影响更加明显，季节性影响明显。（2）通过现有震例的分析，合肥形变台钻孔应变数据对于100Km以内Ms1.7级以上地震有反应，对于300Km以内Ms3.0级以上地震有反应，同时对于2500公里以内Ms7.2级以上的地震有明显变化。随着震例的不断增加，总结将更加准确。（3）通过对台站周边震例的分析，发现合肥形变台体应变数据能够捕捉到几日到3个月的中短期异常，对地震预测研究有一定意义，值得深入追踪和研究。

参考文献

[1]李本有，蒋昌才，文晓勤，等.安徽省安庆Ms4.8震前钻孔体应变数据变化分析[J].地震地磁观测与研究，2012，33（5/6）：217-220.

[2]宋茉，邱泽华，唐磊.钻孔应变台站记震能力研究[J].大地测量与地球动力学，2010，（11）：31-35.

[3]李罡风，姜薇薇，陶媛，等.蚌埠钻孔应变受抽水干扰的分析[J].西北地震学报，2011，33：456-460.