临汾台垂直摆倾斜仪NS分量异常原因分析★

陈永前 李宏伟

(山西省地震局，山西 太原 030021)

垂直摆倾斜仪是我国自行研制的精密的地球物理观测仪器，具有足够高的测量精度和稳定性，该仪器的灵敏度为0.001″，能精确测量出地面倾斜的微小变化，是研究固体潮地震前兆的重要手段之一。但该仪器在观测过程中受不少干扰因素，有的是人为因素引起的，有的是仪器本身因素引起的，还有的是天气因素等等。因此本文按照中国地震局监测司的核实异常要求[1]，对临汾地震台垂直摆NS分量从2017年12月21日到31日出现的连续阶跃下降的异常现象进行核实。

1 台站概况

临汾台位于临汾市尧都区金殿镇龙祠村西北1 km的山脚下，距离市区21 km。台站占地约9 000 m2，高程550 m，基岩为中奥陶系马家沟组灰岩，仪器墩与洞体基岩连为一体，山洞主巷道长76.8 m，宽1.6 m，高2.0 m。目前该台站共有9套仪器在运行，其中钻孔应变仪、石英摆倾斜仪、大地电场仪、FHD磁力仪、垂直摆倾斜仪、低电阻率仪、气象三要素等7套仪器为“十五”项目建设新增设备，这些仪器全部安装在临汾龙祠台[2]。

2 垂直摆NS分量异常变化特征

临汾垂直摆倾斜仪NS分量在2017年12月8日19：40至9日20：20间出现4次数据突跳阶变图像，突跳最大幅度达到23.0 ms，后续跟踪分析中发现自12月21日开始异常突跳频次显著增加，类似锯齿错动伴畸变，该时段内EW向则持续呈现为东倾变化，无显著异常(EW向20日～21日因近超量程，进行了两次调零处理，造成反向漂移，漂移幅度69.38 ms)，如图1所示。

3 异常核实现场调查分析

3.1 观测环境干扰情况调查

根据现场调查技术要求，并结合临汾台的观测环境和水文地质资料，主要针对山洞周围的环境及山洞内温度、湿度等情况进行了调查，发现在台站周围存在采石点和荒山绿化施工场地，如图2所示。据了解该采石点早已开始采石作业，并非近期才开始作业，然而历史数据没有记录到采石影响的情况，故台站周围的施工场地与本次异常数据变化相关性不大。

3.2 气象三要素调查

在这两项异常前后观测区域内及周边无降雨发生，因此，本次数据异常不受降雨干扰。

从异常前后观测点的气压与垂直摆倾斜仪数据曲线看，在12月8日 异常出现前7天气压变化相对稳定，变幅大致在15 hPa左右，以往也有类似该变化幅度的气压变化，这两项仪器记录资料无出现过台阶阶变异常。同时临汾台气温观测资料异常时段内温度变化基本平稳，垂直摆属于洞体形变观测仪器，临汾台山洞温度基本恒定，洞室年温度变化幅度小于0.3 ℃，外界温度变化对洞室观测仪器的影响不存在，因此认为本次异常与气压和气温的相关性均不大，如图3所示。

4 异常变化原因判定及分析

4.1 震例分析

自2007年数字化洞体形变观测以来，临汾盆地内发生了一次河津ML4.8级地震。本次地震临汾垂直摆震前2天数据曲线固体潮曲线明显，无趋势转折变化，与本次数据变化形态不一致[3]，因此从震例分析角度认为本次数据变化无法给出地震危险性的指示意义，如图4所示。

4.2 固体潮振幅比A分析

对垂直摆NS分量的小时值观测数据进行拟合检验，并求取观测值固体潮振幅比A。经过计算2017年1月～2017年12月数据，发现垂直摆NS分量除了近期受仪器干扰外，其他时间段固体潮振幅比A比较稳定，如图5所示。

4.3 零漂一次项系数K1分析

仪器的漂移特征和场地地基的稳定性主要体现在零漂一次项系数K1上，为了识别地震前兆异常，对临汾台垂直摆零漂一次项系数进行了计算，结果显示2017年1月～2017年12月，垂直摆NS的K1值基本稳定在0.019 35水平附近，整体波动较小，除近期受仪器干扰波动较大以外，如图6所示。

5 结语

综上所述，认为临汾台观测环境没有显著干扰，气压和气温情况均稳定，临汾地区近期没有降水现象，通过对台站周围观测环境的调查和与以往数据的对比，认为台站周围的采石场地并未对观测数据造成影响，而且气象三要素不会对山洞观测环境造成影响。通过对垂直摆和体应变分别更换传感器，由更换前后数据对比可知，数据变化是由仪器故障引起。因此认为：临汾台垂直摆NS近期频繁台阶突跳可能是仪器摆体存在故障，属于仪器故障，不属于地震前兆异常。