五台地震科技中心水平摆倾斜仪对应强远震前兆异常特征分析

2019-07-01杨顺达闫远芳

山西地震 2019年2期

杨顺达，闫远芳

(1.山西省地震局，山西太原 030021；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西太原 030025)

1 台站基本概况及观测仪器简介

1.1 台站地理位置

五台地震科技中心位于山西省五台县金岗库乡大插箭沟口，东邻五台山清水河，西邻五台山大断裂边缘。中心附近出露岩层为太古界片麻岩系，第四纪覆盖为灰褐色粉砂土，全新统的洪积——冲积及现代的砂砾石层。附近流域水系主要是泉水汇积，表层为现代耕作土层，地表0.3～0.6 m以下为砾石层，砾石层之上为粉砂土层。

1.2 SSQ-2I型数字石英水平摆倾斜仪简介

五台地震科技中心SSQ-2I型数字石英水平摆倾斜仪由中国地震局地震预测研究所研制[1]，2011年5月安装。观测山洞于2010年10月建设完成，入深50 m，洞体岩层为太古界片麻岩系，坡面为灌木丛，植被较好。洞体主覆盖厚度70 m，4道船舱门密封。日温差小于0.01 ℃，年温差小于0.01 ℃。观测基墩为完整基岩，稳定可靠，无明显环境异常。

2 远震异常特征分析

研究该倾斜仪东西分量2013年2月28日至2014年3月30日的观测数据，及其在堪察加半岛附近、日本附近、斯科舍海附近和智利近海强震前的原始观测数据、图像进行分析。

2.1 堪察加东海岸附近强震的前兆异常特征

在堪察加东海岸附近发生强震前，该SSQ-2I石英水平摆倾斜仪东西分量观测数据在震前25 h至发震时刻出现锯齿形抖动的前兆异常，记录地震13个，映震13个(见表1、第16页图1)。

表1 2013年堪察加东海岸附近地震及前兆异常Table 1 Earthquakes near Sea off the East Coast of Kamchatka and its Precursory Anomaly in 2013

图1 水平摆东西分量记录堪察加东海岸附近海域6级以上地震震中分布图Fig.1 The epicenter distribution map of the M ≥ 6 earthquakes of the sea off the East Coast of Kamchatka recorded by the east-west component of the horizontal pendulum at Wutai station

如，2013年3月24日在堪察加东海岸附近发生6.0级地震，倾斜仪东西分量在3月23日06:00-17:00出现明显的数据锯齿形抖动，在10:10-15:40抖动非常剧烈，震中距3 827.77 km(见图2)。

图2 水平摆EW分量2013年3月23日至24日分钟值曲线Fig.2 E-W component minute-value curves of horizontal pendulum from March 23-24, 2013

2.2 日本附近强震的前兆异常特征

在日本附近海域强震发生前，五台SSQ-2I石英水平摆倾斜仪东西分量在震前24 h至发震时刻内会出现观测数据锯齿形抖动的前兆异常特征。记录4个，映震3个(见图3、表2)。

图3 水平摆东西分量记录日本附近6级以上地震震中分布图Fig.3 The epicenter distribution map of the M ≥ 6 earthquakes near Japan recorded by the east-west component of the horizontal pendulum at Wutai station

如，2013年4月02日在日本本州东海岸附近海域发生6.2级地震，倾斜仪东西分量在4月1日04:30-16:30出现明显的数据锯齿形异常抖动，在09:30-10:00抖动非常剧烈。震中距为2 541.23 km(见第17页图4)。

2.3 斯科舍海附近强震的前兆异常特征

在斯科舍海发生强震前，五台SSQ-2I石英水平摆倾斜仪东西分量在震前15 h至发震时刻内会出现观测数据锯齿形抖动的前兆异常特征，记录5个，映震3个(见第17页图5、表3)。

表2 日本附近地震及前兆异常Table 2 Earthquakes Near Japan and its Precursory Anomaly

如，2013年11月16日斯科舍海发生6.9级地震，倾斜仪东西分量在11月15日22:20至16日04:40出现明显的锯齿形抖动，在震前06:30再次出现锯齿形抖动，一直持续到地震发生(见第17页图6)。

2.4 智利近海强震的前兆异常特征

在智利北部附近海域发生强震前，SSQ-2I石英水平摆倾斜仪东西分量在震前17 h～8 h内会出现观测如，2014年3月24日在智利北部附近海域发生6.2级地震，倾斜仪东西分量在3月23日10:30-17:00出现锯齿形抖动(见第18页图8)。

图4 水平摆EW分量2013年4月1至2日分钟值曲线Fig.4 E-W component minute-value curves of horizontal pendulum from April 1-2, 2013

数据锯齿形抖动的前兆异常特征。记录5个地震，映震4个(见图7、第18页表4)。

图5 水平摆东西分量记录斯科舍海附近6级以上地震震中分布图Fig.5 The epicenter distribution map of the M ≥ 6 earthquakes near the Scotia sea recorded by the east-west component of the horizontal pendulum at Wutai station

表3 斯科舍海附近地震及前兆异常Table 3 Earthquakes Near the Scotia sea and its Precursory Anomaly

图6 水平摆EW分量2013年11月15至16日分钟值曲线Fig.6 E-W component minute-value curves of horizontal pendulum from November 15-16, 2013

3 结语

五台地震科技中心SSQ-2I数字石英水平摆倾斜仪东西分量动态特征明显，仪器工作性能稳定，记录的数据具有一定的参考和研究价值。从2013年2月28日至2014年3月30日，在倾斜仪东西分量正常运行情况下，累计记录6级以上地震75个，其中记录到存在明显前兆异常的46个，映震率达到61.33%。在大多数中强远震发生前数小时，固体潮曲线发生畸变，出现明显抖动或锯齿状异常等变化。SSQ-2I数字石英水平摆倾斜仪东西分量对不同方位的中远距离强震具有较强的映震记录，可提供一定的地震前兆信息。但仅倾斜仪单套仪器进行前兆观测，不利于地震异常识别[2]，建议安装多套形变仪器并行观测，便于地震前兆异常的准确判定。

图7 水平摆东西分量记录智利近海6级以上地震震中分布图Fig.7 The epicenter distribution map of the M ≥ 6 earthquakes in Chile offshore recorded by the east-west component of the horizontal pendulum