依托地震监测中心站提高滁州市地震前兆台网效能研究

陈锡晶 于磊 孙军 陈德兴 陈丽丽 冯然

(1.滁州市地震局 安徽滁州 239000; 2.合肥地震监测中心站安徽合肥 230000)

滁州市地处华北断块区和下扬子断块区两大构造 单元的接壤地带，著名的郯庐断裂带斜贯滁州市中西部。2006年7月26日，安徽定远发生的ML4.2级地震，是1979 年固镇Ms5.0 级地震后，安徽省发生的第二大地震。

滁州市政府高度重视地震监测预报工作，在2008年汶川地震后，拿出资金在滁州地区建设钻孔体应变观测手段为主的地震前兆台站（一县一台）。2011 年11 月，滁州市地震台钻孔体应变观测项目建成，到2014 年12 月，明光市地震前兆监测台的建成投入使用，标志着全市地震前兆监测台站全部建成。其中，滁州、嘉山、来安、全椒、凤阳、定远为体应变观测，具体情况如图1所示。2016年，在钻孔体应变区域网基础上，成立了滁州市地震监测中心，构建了完善的地震监测网络。

图1 滁州地区钻孔体应变观测站点分布图

1 体应变仪TJ-Ⅱ同震效应的分析

体应变仪TJ-Ⅱ能够有效地观测到固体潮的变化，同时在整个地震发生的时间内产生的地震波振动图像和同震效应的应变阶跃都能被较好地记录到。这是因为地震波在产生后不光可以使地壳中各个振动质点的加速度和速度以及位移进行规律的波动，同时也会使地下岩体发生相一致的应变和应力的改变[1]。地震如果是比较大一点的，体应变仪TJ-Ⅱ不仅能够观测到震时质点振动，还可以比较清楚地观测到振动幅度不同的阶跃。表1 是滁州市TJ-Ⅱ钻孔体应变台站概况数据表。

表1 滁州市TJ-Ⅱ钻孔体应变台站概况

1.1 远震方面

滁州市应变观测数据对于较强远震的同震响应每个台有每个台的特点。同一次地震，有的体应变台可以记录到清晰的地震同震波形，有的体应变台只能记录到同震阶跃，这里选取了2022 年1 月8 日在青海海北州门源县Ms6.9级地震的同震效应图像。

从图2中可以看出，对于青海海北州门源县Ms6.9级地震，滁州、全椒等4个台都有效地记录了当天的同震波形。对于全球范围内的大震，滁州前兆台网也能有效记录。

图2 滁州市应变观测数据对应青海海北州门源县地震同震效应图

体应变观测记录到的远震的同震变化波形表现出来的主要特征是体应变仪的记录图像在监测距离的变大的同时，与之匹配的地震震级也相应的较大，地震记录的波形图像越趋于完整，振幅衰减较慢，走时也就越长，对应的波幅就越大[2]。

滁州地区不同体应变仪记录在各自地质条件下接收并记录地震波的能力是不一样的。记录的地震波主要特点是地震波上、下波动，震后恢复固体潮正常形态[3]。

1.2 近震方面

该研究选取了2021年11月17日在江苏省盐城市大丰区海域发生的M5.0 级地震、2021 年12 月22 日在江苏常州市天宁区附近发生的M4.2级地震、2022年01月15 日在江苏南京雨花台区发生的M2.5 级地震和2022年03月19日在江苏省宿迁市泗洪县发生的M3.1级地震。

从图3 可以看出，以上4 个地震距离滁州较近，但由图3可以看出，对于此两次地震，滁州、定远等5个台体应变震前和地震当天均没有出现明显的异常现象。

图3 滁州各台站体应变数据映震效果图

2 前兆台固体潮变化

应变固体潮是由于日月的起潮力引起地壳的涨缩所致，倾斜固体潮是由于起潮力矢量的水平量使地球的瞬时垂线方向相对刚体地球模型的径向不断发展变化，这种地球模型表面对起潮力水平分量的响应称为地倾斜固体潮[4]。

图4 选取了2022 年4 月1 日—7 日之间滁州、全椒、来安、凤阳、定远这5 个台的体应变分量进行比对分析，发现滁州市各前兆台所使用均为高灵敏度观测仪器，可清晰记录到地球应变固体潮，以及每日的大潮小潮变化情况。

图4 滁州市应变观测数据对应固体潮变化（20220401—0407）

3 前兆台网效能小结

通过以上对滁州地区滁州、全椒、来安、凤阳、定远这5个台观测资料的研究，可明显地看出，在不同的地理和地质条件下，每一个钻孔体应变仪所监测到的振动图像是有所区别的，现将具体特征总结如下。

（1）滁州台TJ-Ⅱ体应变仪观测到的数据图像的可靠性和稳定性同其他台站相比有一定的差距，数据质量也比较一般。但是滁州台体应变能观测和记录发生在全球范围的7 级以上地震的地震波，而且能够记录相对完整、清晰的固体潮。总体来看，滁州台记录地壳应力、应变的能力与其他台站相比还是偏弱。

（2）全椒台、来安台、凤阳台体应变仪器所记录的固体潮曲线清晰度较高、绘制出的曲线图光滑且完整，观测数据的完整性、稳定性与可靠性都很高。基本都能清晰地记录全球7级以上、国内5级以上地震所产生的地震波。

（3）定远台体应变虽然记录到的固体潮曲线清晰度较高、绘制出的曲线图光滑且完整，观测数据的完整性、稳定性与可靠性都很高，但对地震记录不清晰。

（4）体应变对于震级较大的地震都能记录压性或张性的同震应变阶跃。但由于体应变仪器所连接的数据采集器主要记录低频信号，因此，对于震级较小的近震的波动，记录不明显，但是在捕捉地震中短期及临震异常方面具有一定的优势[5]。

随着观测时间的增加，滁州体应变台网记录的资料也会越来越丰富，有必要在今后的工作中进行相关的研究和总结[6]。

4 提高台网效能方法

4.1 加大研发力度，进行异常模式识别

研发基于地震前兆异常的预警平台，当不同的点有异常的波动发生时，系统会运用不同的渠道进行信息发送，运用多种手段把异常信息及时有效地向主管地震的单位和部门进行报告，从而有效地减轻因为地震而导致的各个方面的损失。

这个平台具体的功能有以下几个方面：（1）对数据进行实时监控，当发生断记时及时报警，采取人工介入的方式第一时间对设备数据进行修复；（2）对滁州市所辖各县市区前兆台站所能够观测和记录到的地震前兆数据进行及时有效的图像转换和图形分析与研究；（3）全天候无死角不间断地针对各种前兆异常模式运用技术手段进行识别；（4）在不同的台站同时出现异常表现时，及时提醒有关单位和部门引起重视并采取一系列的措施，同时做好一系列的应急准备与防范工作。

4.2 建立健全技术人才培养和工作合作机制

充分发挥中心站专业技术优势和地方地震工作部门管理优势，建立中心站业务骨干和市县地震工作部门业务人员双向交流合作机制推动中心站和滁州市防震减灾工作再上新台阶。

4.3 建立健全技术保障和工作协作督查机制

在省地震局的领导和指导下，每年组织召开1～2次工作交流会议，讨论研究年度防震减灾工作，协商共同承担部分重点工作。通过监测预报课题会商、省市县地震应急响应联动、防震减灾科普下基层等活动形式，加强双方之间的沟通协调和走访交流。不定期联合开展防震减灾工作检查或调研，重点加强中心站对地震台站运维、群测群防规范化管理、地震科普宣教等活动的检查指导，推动中心站与市县防震减灾工作融合发展。