地震微观异常及其观测方法探讨

单和秋,卫　珂（.广东省地震局;　.广东省地震工程勘测中心,广州　50000）

地震微观异常及其观测方法探讨

单和秋1,卫珂2
（1.广东省地震局;2.广东省地震工程勘测中心,广州510000）

摘要：本文着重阐述了几种常用的地震微观观测手段如地形变观测、地倾斜观测、电磁波观测以及地下流体观测的原理和观测方法，并以地方地震前兆台网的观测手段为实例，介绍了电磁波观测、地倾斜观测以及地下水氡气等观测流程及对产出数据的基本分析处理方法，围绕这些观测手段，最后分析了产生异常的各种可能原因。

关键词：地震;异常;地形变;观测;微观;电磁波;地倾斜

1　何为地震的微观异常

在地震孕育过程中，震源区及其周围岩石的物理性质可能出现一些变化，利用精密仪器测定不同地区重力、地电和地磁的变化，可以帮助人们预测地震。总而言之，人的感官无法觉察，只有用专门的仪器才能测量到的地震异常称为地震的微观异常，主要包括地震活动异常、地形变异常、地球物理变化、电磁波异常、地倾斜以及水温水位变化等。

2　常用地震微观观测手段

2.1地形变观测

地形变观测是指利用精密仪器观测地壳微小变化（包括倾斜、水平与垂直位移）来预报地震的具体方法。

目前，利用卫星定位系统GPS、伸缩仪等，人们已能测出小于10-10的形变量和极细微且大范围的位移量，是监视大地活动的有效手段。

由于地形变测量须遵从地震断裂位置而制定测量方案，往往需大范围的野外工作，耗费的人力物力较大，一般地方性的地震部门较少开展此观测手段，往往各省地震局及国家局层面才开展。如广东省地震局下设地震勘测中心物探测量部，此部门专门有一小组负责江门、揭阳、广州等测区的地形变水准测量任务。测期为每两个月一期，一年六期，数据先由测量技术人员初步处理，再交由分析预报研究部门做综合分析。

2.2地倾斜观测

定点地形变观测资料处理主要提取形变速率、方向及岩石物性数据。形变速率和形变方向的变化可以从形变观测数据直接取得，而岩石物性则从倾斜固体潮振幅因子及潮汐形态中获得。

地倾斜观测受多种因素干扰，资料情况复杂，包含观测环境(洞室与地形效应、墩基变形、降雨、温度、气象)影响，仪器因素及人为干扰(工业、运输、排灌、人员出入洞室等)影响，观测台站多，数据量浩大，资料处理繁重。70年代，主要用手工方法处理，80年代，开始逐步改用计算器、电子计算机计算。1990年后，应用改进实用化攻关软件，工作效率提高。

地倾斜观测资料预报分析处理方法主要有5种：（1）形态分析判别法，绘制单分量五日均值图、日均值图，必要时再加整点值图及矢量图；（2）差分法，倾斜单分量一阶差分计算，同时绘制五日均值序列、日均值序列、整点值序列图；（3）固体潮振幅M 2波γ值计算，用维尼科夫调和分析和卡尔曼滤波递推相结合的方法进行计算，并绘制图件；（4）契比雪夫多项式拟合计算及图件绘制；（5）排除降雨及其记忆影响进行褶积滤波分析及图件绘制。

2.3电磁波观测

电磁波观测是指通过专门的仪器来观测地磁场扰动变化的情况，也就是观测电磁幅射，其工作原理是通过内置传感器，接收震源区内岩石破裂时产生的对外辐射出去的电磁波，然后经过数据采集，最后通过分析软件来处理观测资料，形成各种图形和表格，提供地震预报分析研究使用或是用来确定震源区所在方位角。

目前电磁测项多数使用TDW-26电磁波传感器。电磁幅度的变化反映了电磁波的能量的变化。TDW-26电磁波传感器输出的电磁幅度是其记录0.05～0.5Hz频率内的磁场变化量。电磁频度指电磁波的频率。TDW-26电磁波传感器输出的电磁频度是指其记录的0.5～10Hz内的幅度较大变化次数。电磁波台观测资料的处理，主要处理日报的电磁波场强、变化持续时间，绘制场强逐日变化图及变化持续时间逐日变化图件。根据月报资料在排除干扰基础上绘制月变化持续时间和月最大场强逐月变化图件，及电磁波的方位变化等参数图件。

2.4地下流体观测

地下流体观测手段主要是指对地下水温、水位和气氡的观测。该观测手段分布较为广泛，几乎全国各地均有关于地下流体方面的观测手段，且大都数地方对于该测项所产生的数据处理分析主要使用通用可变时序观测数据库及跨平台应用系统SODE软件和Excel等软件工具。水位与水温的变化受降水量影响较大。另外注意水有明显的年动态规律性，水位的季节性、周期性变化是其主要特征。资料处理工作主要有3种：（1）根据资料要连续和稳定的要求，对缺数或非自然因素引起的测值突变，分析前要做资料预处理，对少数缺数的断点，采用插值法补上，对突跳和阶跃现象首先分析原因，确认为观测的偶然事件可将突跳值舍弃，若系阶跃，则要调整基线，将阶跃前后的观测值归算到同一水平；（2）原始数据的日常处理，计算日均值、五日均值、月均值、年均值等各类均值，以及水位的气压校正及其均值计算和重力固体潮理论值计算；绘制水位、气压、经气压订正后水位、固体潮理论值逐时值图，水位、气压、经气压订正后的水位、降雨量日均值图，水位日均值、校正气压后的水位日均值及其一阶差分图等；（3）干扰因素排除与异常判定处理，通常采用差分法、回归分析法、滤波法等。

3　结束语

地震分析人员在日常观测中会时常观测到一些数据异常的现象或数据产生突跳，这些并不都是地震前兆，通过总结经验，大部分的数据异常其实是由于仪器设备故障引起。所以发现异常后，要注意与非震干扰因素加以区别。通常是按照地震异常落实制度去做，到现场了解情况，召开小型会商会讨论，一定要找出异常产生的真正原因，否则容易造成误判。

参考文献：

[1]刘耀炜.强地震短期前兆异常的物理解析[M].地震出版社,2004(10).

作者简介：单和秋，男,广东广州人,本科，高级工程师,主要从事：地震监测工作。