依兰地震台水管仪与通河地震台竖直摆钻孔倾斜对比分析

2022-11-15高宏巍斯琴塔娜邱凤萍孟祥龙苑年军

科技创新与应用 2022年32期

高宏巍，斯琴塔娜，邱凤萍，孟祥龙，苑年军

（黑龙江省地震局，哈尔滨 150090）

地壳的非规律性运动是地震发生的根源，非规律性的地壳运动引起地壳变形，进而导致局部应力或应变积累，积累到一定程度则通过地震破裂或局部应力的方式进行释放；地壳形变观测是监测地壳运动与变形、认识地震孕育过程与开展地震预测的重要手段。竖直摆钻孔倾斜仪用于测量地球内部运动引起的倾斜变化，是进行地震前兆观测的观测手段之一。由于测量精度能达到千分之一角秒，故可以测量太阳和月亮的引潮力引起的铅垂线方向的变化，可用于测量倾斜固体潮。

1 依兰台、通河台区域地震地质概况

依兰台形变观测山洞位于伊春——延寿地槽褶皱带（依兰县附近地区），地处三江平原西部。西距哈尔滨市251 km，东距佳木斯市76 km，东南距七台河市91.2 km。地理坐标处于北纬45°50′40″～46°39′20″，东经129°11′50″～130°11′40″，总面积4615.72 km2。依兰县北侧为小兴安岭余脉，西南侧为张广才岭余脉，松花江与牡丹江在依兰县西北角汇合，倭肯河在县城东北角与松花江交会，巴兰河在县城东部也与松花江汇合（图1）。伊舒断裂带与勃利神树断裂也在依兰县交会，地质结构复杂，是黑龙江省中小地震多发地区。依舒断裂带北段是我省地震活动的主体地区之一，历史以来多次发生3.0级以上地震。依兰台形变观测山洞位于依兰县城东南郊，倭肯河流域，海拔约102 m，山洞进深约97 m，洞顶覆盖层厚35～50 m，洞体岩性为黑云母片麻岩。

图1 依兰地震台地质地貌图

通河地震台位于黑龙江省中部，小兴安岭南麓，松花江中游北岸，地理坐标东经128°7′30″～129°24′30″，北纬45°52′30″～46°37′30″。东与依兰县为邻，西与木兰县毗邻，南与松花江为界与方正、宾县隔江相望，北以平顶山分水岭为界与铁力市、庆安县接壤。通河全境东西长约89.7 km，南北宽约87 km，幅员面积5678 km。中共通河县委、通河县人民政府所在地通河镇，位于县境南部，在哈尔滨市东170 km松花江北岸，是通河县政治、经济、文化和交通中心，是哈尔滨市至佳木斯市之间水运最大港口。观测井位于通河断裂和方正断陷附近，岩性为完整的燕山期花岗岩（图2）。竖直摆钻孔倾斜传感器安置于井下55 m处。

图2 通河台地质图

依兰台和通河台地理位置接近，监测的断层属于同一条断裂带，均为依兰—舒兰断裂带。不同在于，依兰台水管倾斜安置于观测山洞内，通河台竖直摆钻孔倾斜安置于观测井内。

2 资料内在质量对比分析

依兰台水管倾斜数据与通河台竖直摆钻孔倾斜数据均能记录到明显的固体潮，大小潮汐明显，因依兰台和通河台地理位置较近，所记录到的固体潮数据具有明显相关性（图3和图4）。

图3 依兰台、通河台分钟值数据

图4 依兰台、通河台整点值数据

3 同震效应对比分析

依兰台水管倾斜观测数据和通河台竖直摆钻孔倾斜数据均记录到2020年04月20日发生在日本本州东岸近海（北纬38.91°，东经142.10°）M6.2地震，震源深度30 km，震中距1309 km。依兰台水管倾斜北南向最大振幅：16.11×10-3角秒，东西向最大振幅：8.14×10-3角秒，持续时间：98 min；通河台竖直摆钻孔倾斜北南向最大振幅：18.45×10-3角秒，东西向最大振幅：19.64×10-3角秒，持续时间：99 min。可以看出2个台站记录的地震波形最大振幅比基本一样大，持续时间基本相同（图5、图6）。

图5 依兰台、通河台记录到2020年04月20日发生在日本本州东岸近海M6.2地震

图6 依兰台、通河台记录到2020年04月20日发生在日本本州东岸近海M6.2地震（同轴曲线对比）

4 相关性分析

统计2020年1月—2020年12月依兰台DSQ水管倾斜仪和通河台竖直摆钻孔倾斜仪相同分量整点值观测数据相关系数，见表1。由表1可知，在长达12个月的时间里，NS、EW方向均值达到高度相关指标（＞0.80），因01UI额、10月、11月、12月通河台竖直摆钻孔倾斜受周边滑雪场造雪干扰导致相关系数下降，说明2套仪器的观测结果基本一致。