海安地震台40年地震观测

于 华 许忠祥 徐连胜 朱万庄 浦卫兵 王 昕（中国江苏226600海安地震台）



海安地震台40年地震观测

于 华 许忠祥 徐连胜 朱万庄 浦卫兵 王 昕
（中国江苏226600海安地震台）

摘要海安地震台1975年建台，40年来，对测震、地电阻率、地磁和电磁波测项获得高质量连续观测资料，统计发现，海安地震台电磁异常是江苏中部，特别是南黄海地区的重要地震前兆。

关键词海安地震台；地震观测；地震前兆

E-mail：yuhua1964@126.com

本文收到日期：2015-06-08

0 引言

海安地震台于1975年11月勘选台址，1976年11月建台完工，1977年开始地震监测。 在40年的地震观测中，台站周边先后发生1984年黄海6.2级地震、1990年常熟5.1级地震及1996年长江口6.1级地震。海安地震台的观测数据为这些地震发震前后的监测及预报研究做出了应有贡献。地震科研工作者运用观测资料进行科学研究，对本地区地震机理和预测研究进行了有益探索，并发表了一系列科研论文。

1 地震观测条件

1.1 地震地质条件

海安地震台位于江苏省海安县城，另在县城东约25 km建有桑周观测站、县城西约15 km建有顾庄观测站（图1）。3个观测台（站）均处于海安凹陷内。海安凹陷是苏北新生代凹陷南黄海断陷盆地的次一级构造单元。海安地震台附近的主要断裂构造是拼茶河断裂（F1）。该断裂终止于海安在县城东南侧。有资料显示，该断裂错断了全新统底部的硬土层，推测为全新世活动断裂。

1.2 场地条件

海安台及桑周、顾庄观测站测区内地形平坦，地面高差不超过0.5 m，地面高程约4.0 m。测区无已知断裂构造穿过，分布大面积农田， 1 500 m以上地层主要为第三、第四系亚粘土夹粉砂、粉砂夹砾石等松散沉积。地下水为浅层滞水，大气降水为主要补给源，地下水位埋深1.2—1.5 m，地下水酸碱度中等，电导率低。测区内土层电性各向较均匀，电阻率较低，且较为稳定，年变化率仅0.4%—0.7%。

2 地震观测项目

海安地震台1977年投入运行，测震、地磁和地电测项持续观测，还进行过水化、电磁波、动物行为、大地电场等观测项目。

图1　海安地震台地震地质条件Fig.1 Seismic-geologic condition of Haian Seismic Station

2.1 测震

海安地震台测震观测始于1975年，是伴随台站建立开始并连续运行的地震观测项目。

1975年9月至1976年10月，在原解放军一二四医院内架设测震临时观测台，采用75型地震仪，为烟熏记录方式。1976年台站建成后，测震台迁至台站内，1976年11月至1990年10月采用地面摆DD-1型记录仪记录。由于地区覆盖层厚，地面干扰大，地震监测能力较低，放大倍数仅为103倍。1990年初，在台站东北角打深井一口，有效深度425 m。采用JD-2型短周期井下摆，1990年10月起DD-1记录器改接深井摆记录。采用深井摆后，抗干扰能力比地面摆提高，放大倍率达104，可监控到100 km范围内ML2.5以上地震。由于区内基岩被1 600多米厚度新地层所覆盖，测震仪器系统的放大倍数和监测能力仍然明显偏低。

1999年对测震实施数字化改造，采用北京港震机电技术有限公司EDAS-3型地震数据采集器（16位）进行数据采集，实现由模拟观测转换为数字地震观测。DD-1模拟地震仪停止观测。

2007年在桑周观测站新打测震深井，有效深度450 m，采用英国格鲁普系统公司生产的CMG-3TB三分向宽频带井下地震计和CMG-DM24型数据采集器。海安台JD-2型井下摆停止观测。 2012年针对桑周观测站测震井下摆不能正常观测的问题，将海安台老井内JD-2型井下摆提出井孔，置换为北京赛斯米克地震科技发展中心JDF-3-120型宽频带反馈地震计。

2.2 地电观测

海安台地电阻率观测始于1978年8月。当时测区中心点位于台站南约400 m，采用DDC-2A型仪器人工观测，观测N30°W、N60°E、N70°W等3个布极方向的地电阻率ρs及自然电位Vsp值，供电极距均为1 200 m，测量极距均为400 m，铅板接地。

因地电供电观测时对地磁观测（磁称）有较大影响，1982年11月，将测区中心点再向南移约320 m，基本消除对地磁的供电影响。1983年5月，观测仪器改为DDC-2B型。“九五”期间，地电观测项目实施数字化改造，数字化地电观测仪器ZD8B替代DDC-2B，测区及外线路未变化。

由于城市发展，地电观测条件受到破坏，2004年起地电阻率观测项目迁建至县城东约25 km桑周观测站，于2006年开始正式观测。2006年，在桑周观测站新设大地电场测项。采用ZD9A型地电场仪器观测。

由于500 kVA沿海输变电工程影响，2010年，地电阻率、大地电场测项迁建至县城西约15 km顾庄观测站，2011年开始正式观测。

2.3 地磁观测

海安台地磁相对观测始于1977年2月，使用CR2-69型刃口式垂直分量磁力仪，观测地磁场垂直分量相对值ΔZ，记录方式为光点反射连续记录。 地磁绝对观测始于1984 年5月，使用CHD5-72型核子旋进磁力仪，配以73-1型核旋分量线圈，观测地磁场总强度F及垂直分量Z值，并以此测定刃口式磁力仪的基线值，至1984年10月核旋仪更换为CZM-2型质子旋进磁力仪，观测总场强度F，仍配以73-1型核旋分量仪观测垂直分量Z值。

2004年起地磁观测项目迁建至桑周观测站，于2006年开始正式观测，采用FHD-2B观测仪，配以73-1型核旋分量线圈，观测地磁场总强度F及D绝对值。2010年，地磁测项迁建至顾庄观测站，观测主机不变，采用中国地震应急搜救中心生产的FHD分量线圈，2011年开始正式观测。

2.4 电磁波观测

电磁波观测项目开始于1987年，观测场地在海安县蚕种场测报站内。采用江苏省地震局生产的DPJ-Ⅲ型电磁波观测仪（点频机）及超低频ULF-Ⅲ型观测仪。点频仪配以地面磁棒天线，轴向NS，接受频率38.33 kHz；超低频仪采用NS、EW向埋地磁天线，接收超低频率(10 Hz以下)电磁波信号，采用DJ-1型记录仪笔绘打印。

1995年，电磁波观测项目撤回海安地震台内，在台站东侧烈士陵园内打15 m深井一口，将探头安置在井下进行观测。观测仪器采用改进后的数字化电磁波点频机及超低频观测仪，采用纸带打印格式。点频仪分别配以地面NS向磁棒天线，接受频率38.33 kHz及井下NS向、井下EW向磁天线，接受频率5 kHz；超低频仪配以地面NS向磁天线。

2.5 其他观测项目

海安地震台还短暂进行过水化观测和动物行为观测项目。水化项目于1977年7月开始，采用D-105水氡仪和FD-105K配套观测水氡变化。因观测效果不佳于1985年7月撤消。动物行为观测始于1977年7月，在海安县蚕种场测报站进行鱼、鸡行为异常观测。1988年7月，在海安县蚕种场测报站内养殖鹦鹉，采用动物行为异常记录仪自动记录鸟类鸣叫次数和音频变化。1995年迁至海安台内继续观测，因观测效果不佳，于1999年撤消。

3 观测资料应用

3.1 测震

《苏北平原井下摆观测效果的讨论》一文（徐元耀，1994）引用了海安台等江苏省的井下摆和地面摆观测数据，结论认为，井下摆的观测效果不仅与地面覆盖层厚度有关，还与井下摆周围的环境干扰、观测用井的质量有关。为了提高井下摆观测效果，应尽量减少环境干扰，并注意井的垂直度和固井。王桂友（2002）在对长江中下游—南黄海地震带4次中强震前的地震活动特征进行分析时，采用了海安台的测震观测资料。

3.2 地电阻率

海安台由于处于松散沉积区，地电阻率数值较低，但对南黄海及长江口5.5级以上中强震有很好的对应关系。1991—1995年，地电阻率观测资料3个测向均呈下降趋势，1996年开始回升，在上升阶段，发生1996年11月9日长江口6.1级地震。对长达5年的趋势下降异常，国家地震局、江苏省地震局曾在海安台实地核查，排除了观测系统误差及环境和人为等影响，确认与地震前兆有关。

2004年地电阻率测项迁建至桑周观测站，发现地电阻率东西测向观测数据受农村广播严重干扰（许忠祥等，2006），此类干扰国内外未见报道。2010年地电阻率测项再次迁建至顾庄观测站。建设过程中，对测量电极和供电电极进行技术改造。采用圆筒状铅电极安放至地面下34 m，替代地表铅板电极，同时保留一个测向铅板电极进行井下与地表电极观测对比实验研究（许忠祥等，2014）。结果表明：与地表观测相比，井下地电观测能在一定程度上抑制地表直流电流、雷电、和金属管线类的影响；地表直流电流对地电观测所产生的干扰影响远大于交流电流。

此后，刘君等（2015）对目前中国运行2年以上的4个同场地地表和井下地电阻率观测台站的观测数据进行分析，佐证了海安台的研究结果。谭大成等（2011）在对潮汐地电场谐波和各向波形的影响要素研究中也采用了海安台的观测数据。

地震前后的地电阻率变化是海安台地电观测资料就分析预测研究的一项主要应用。陆学振等（1999）和姜慧兰等（1997）研究了南黄海6.1级地震前海安台形变电阻率异常，探讨形变电阻率在破坏性地震前兆跟踪中的作用，结果认为，海安台地电阻率出现的中长期异常应为地下电性剖面结构发生变化，电性随之改变所致。冯志生等（2000）采用电阻率的各向异性方法研究了海安台地电阻率变化，发现海安台电阻率各向异性变化与其250 km范围内M 6以上地震对应关系较好。

3.3 地磁

王桂友等（1995）应用地磁Z21差值法、日变空间相关系数法及幅相法，对1995年9 月20日山东苍山MS5.2地震前江苏地磁台网记录的综合磁异常特征进行分析。通过对以南通台为代表包括江苏地区7个地磁台多年地磁Z21资料的相关分析，发现地磁Z21相关系数异常与该区东部南黄海两次MS≥5.0地震有较好的对应关系。王桂友等（1999）还对海安台历年(1981—1989年)地磁(Z)分量极小值的时态分布、位移与地震的相关性进行探讨，指出地震前地磁相关系数异常对今后监视中强地震的短临前兆具有重要意义。

夏孝田（2011）应用差分法研究了包括海安台在内的6个地震台地磁垂直分量Z的变化，以加卸载响应比方法研究地磁极值的变化，用Z极小值时间进行地磁低点位移分析，发现中强震前，包括海安台在内的观测数据中地磁场存在明显的异常变化。

高玉芬（1991）采用多道滤波方法，对江苏省地磁台网记录的地磁垂直分量日变化进行分析。结果表明，黄海地震发生前，特别是地震前3天，距震中最近的海安台原始数据和滤波器实际输出之间的日标准偏差，明显高于平常水平，发震后恢复到正常水平。

3.4 电磁波

海安台电磁波观测场地在海安蚕种场的时期有较好的观测数据。王桂友等（1992）分析了海安蚕种场综合测报站电磁辐射异常5年的波型特征资料，着重探讨了临震电磁辐射异常与地震震中方位、震级、距离的关系，对电磁辐射用于临震监测研究具有一定意义。

4 结束语

当大地应力场发生变化时，在活动断裂的端点部容易产生应力集中，导致岩石破坏引发声发射由此产生电磁异常。海安地震台的观测场址位于活动的栟茶河断裂西端点附近，具有接受电磁异常信息较为有利的观测条件。近40年的地震观测发现，对海安台附近200 km范围内M 5.0以上地震，该台地电、地磁观测资料能够提供有价值的地震前兆信息。海安台在地电阻率观测干扰排除、观测新方法试验研究具有一些经验，应用技术对新建地震台和老地震台站的技术改造有一定借鉴作用。

参考文献

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姜慧兰， 冯志生. 南黄海6.1级地震前江苏地电台站地电阻率异常分析[J]. 地震学刊，1997， 17（2）：39-41.

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Earthquake observation for 40 years at Haian Seismic Station

Yu Hua，Xu Zhongxiang，Xu Liansheng，Zhu Wanzhuang，Pu Weibing and Wang Xin
(Haian Seismic Station， Jiangsu Province 226600， China)

Abstract

Haian Seismic Station was set up in 1975. The 40 years continuous observation data were recorded with high quality in seismology，earth resistivity，geomagnetism and electromagnetic wave. Related research shows that， the abnormal phenomenon of electromagnetic and geoelectric at Haian Seismic Station are important precursors relating to earthquake in central Jiangsu，especially in South Yellow Sea.

Key words：Haian Seismic Station，earthquake observation，earthquake precursor

doi:10. 3969/j. issn. 1003-3246. 2016. 01. 017

作者简介：于华（1964—），男， 1985年成都地质学院本科毕业，高级工程师，主要从事台站管理与观测工作。