0 引言

鹤岗地震台(以下简称鹤岗台)自形变观测仪器数字化改造至今，已积累多年观测数据。观测数据中各种干扰信息与地震异常信息混杂，无论从形态上还是变化幅度的量级上都不易区分，对于数字化形变资料的使用和地震研究不便。为准确提取地震前兆信息，正确识别数字化观测资料的各种干扰因素显得尤为重要(刘仕锦等，2007)。为此，鹤岗台开展形变干扰信息收集工作。选取2012—2015年连续观测且质量较好的形变数据，包括水管仪、伸缩仪、垂直摆及辅助测项等记录，对其中的干扰信息进行分析对比，查找原因，把干扰特征规律及原因明确的事件记录下来，形成形变观测干扰图集，为分析预报人员快速分析地震前兆异常信息，为黑龙江省形变观测台站分析处理干扰信息，提供参考依据。

1 台站观测背景

鹤岗台地处黑龙江省小兴安岭东北麓，位于郑庐深大断裂北延(依兰一伊通地堑西缘)，青黑山断裂三角形区域(黑龙江省地质矿产局，1993)，2000年被中国地震局定为国家形变基本台，形变观测仪器包括：垂直摆倾斜仪、水管倾斜仪、伸缩仪和体积式钻孔应变仪。影响鹤岗台形变观测质量的因素主要包括：仪器台基、观测环境、仪器故障、仪器个体差异、气象因素、人为因素等。

形变山洞洞体基岩为花岗岩，洞顶植被完好，洞体覆盖厚度约40 m，岩性完整，岩层走向NEE向，倾角21°—44°。山洞进深约200 m，洞室通道设置5道船舱门，仪器槽使用泡沫板隔离，洞体温度日变幅小于0.05℃，年变幅小于0.3℃(胡宝慧等，2012)。洞室内安装DSQ型水管倾斜仪、SS-Y型铟瓦棒伸缩仪、VS型垂直摆倾斜仪，室外安装WYY-1型气温、气压、雨量综合测量仪等辅助测项。2000年至今，形变观测记录了大量观测数据，主要从观测环境、仪器故障、人为因素、同震阶跃4个方面分析讨论鹤岗台形变观测数据特征。

2 观测资料特征 2.1 观测环境干扰

鹤岗台地处黑龙江省东北部，气候变化明显，对形变观测仪器的影响随季节变化具有一定规律性，如：3—5月大风、冰雪融化；6—9月雷电、连续降雨；10—11月进入冬季气压变化等。雷电、降雨、大风和气压变化等影响因素导致形变仪器观测值出现台阶、突跳等现象。

(1) 通过对2012—2015年大风和气压影响记录进行整理分析，发现风力达5—6级即会对水管仪和垂直摆产生数据畸变影响，气压变化达20 hPa时会引起水管仪载荷干扰，而伸缩仪基本不受大风和气压的影响[图 1(a)]。

(2) 鹤岗台UPS电源系统在市电供电恢复时，会对观测仪器产生影响。其中水管仪观测数据产生较大台阶变化，而垂直摆和伸缩仪产生数据畸变特征不明显[图 1(b)]。

(3) 在雨季，暴雨来临时往往伴随雷电，水管仪、垂直摆、伸缩仪均明显受到干扰。其中，降雨量短时间达到20 mm时对垂直摆和伸缩仪影响较大；水管仪对大的雷电干扰更敏感；连续降雨时，水管仪、伸缩仪较垂直摆更敏感[图 1(c)]。

2.2 仪器故障

由于形变仪器观测系统组成部分较多，系统模块均由电子元器件组成，在温度和湿度的影响下容易老化和损坏，加之供电线路老化、接地电阻变大、仪器故障等因素，均会对仪器产生影响。当遇到大的雷电时，形变仪器的数据采集器和前置放大器易受雷击影响。例如：2011年7月30日水管仪遭受雷击，前置放大器损坏，观测数据曲线出现连续台阶，更换为备用前置放大器，数据恢复正常[图 2(a)]；2012年10月3日，洞体应变测项中温度探头遭受雷击损坏，数据超量程，更换后恢复正常[图 2(b)]。

2.3 人为因素

形变观测仪器安装在山洞洞室内，观测环境比较稳定、封闭。当台站观测人员对仪器进行标定、调零、检查、维修时，会导致气流、载荷发生变化，并产生振动等，对观测仪器产生干扰，主要表现为观测数据曲线出现台阶突跳与毛刺。图 3(a)是台站人员进洞运行维护仪器时，对水管仪和伸缩仪产生的振动影响，数据曲线产生连续毛刺，对比可知，伸缩仪受到的振动影响较大，垂直摆所受影响较小。

台站锅炉用水和日常用水，需要使用水泵抽水，对形变观测仪器也有一定干扰。如图 3(b)所示，水泵上水对水管仪、伸缩仪、垂直摆产生的影响，水管仪数据产生突跳，垂直摆、伸缩仪相对受影响较小。

除气象因素外，人为因素造成峒室温度升高及微气流变化，均会影响曲线形态。因此，应尽量避免外界干扰影响，杜绝人为参观仪器峒室，保持恒温恒湿，才能保持仪器稳定(卢双苓等，2012)。

2.4 同震阶跃

在倾斜仪和应变仪观测记录中，由于地震引起地表变形使曲线偏离震前位置，这种突变称做倾斜(或应变)同震阶跃(陈德福等，1993)。查找近年来鹤岗台水管仪、伸缩仪、垂直摆数据记录，发现记录到200余条同震阶跃信息。统计分析认为，这些地震事件对观测记录的影响程度与震中距、震级大小、震源深度、不同仪器均有一定关系。对于浅源地震，震级越大，距离越近，对数据影响持续的时间和幅度也越大；同一地点发生的中强地震，深度越大的地震，持续时间和幅度越小。对于6级以上地震，水管仪、伸缩仪、垂直摆均可清晰记录到同震阶跃；对于中小强度的近震、矿震、爆破等，垂直摆可以记录到同震阶跃，水管仪、伸缩仪则记录不到，见图 4。

如图 4(a)，垂直摆记录到2013年3月15日发生在鹤岗地区的矿震，数据产生较大突跳；如图 4(b)，水管仪、伸缩仪、垂直摆记录到2011年3月11日日本M 9.0地震，数据产生巨大的同震阶跃，至12日观测数据仍受到该地震影响。从每年观测记录到的地震数量和影响程度看，地震事件对正常观测数据影响较大，尤其是较大震级的地震，影响时间较长。

3 讨论

从4个方面对鹤岗台形变观测数据畸变成因进行分析，得到以下认识，供大家参考。

(1) 台站观测环境日益恶化造成观测数据质量下降，周边振动源越来越多，如：台站周边的砖厂、采石场、伐木场、附近公路的汽车等，均会引起固体潮曲线畸变，且有规律特征，可能会掩盖真实的地震前兆信息。

(2) 对于观测环境和仪器故障，很多因素是相互关联的，如雷电干扰一般伴随大风和降雨，雷电会引起供电异常，也会对设备的电子元件产生影响引起仪器故障；有的具有普遍性，如矿震和雷电均会引起观测数据产生台阶或突跳，较难区分；还有的具有特殊性，如大风、矿震对不同仪器、不同测项、不同分量的影响是不一样的，具有明显特征。所以，在实际分析处理前兆数据工作中，台站工作人员应经常研究分析形变各测项的数据畸变形态变化及特点，对各种影响因素及时调查、了解，进而快速判别地震前兆异常。

(3) 对数据畸变的认识、排查、跟踪、详细记录，是地震分析预报人员正确识别地震异常信息的重要环节，在日常数据处理和分析中，需要弄清异常的具体原因，需要加强理论知识学习，对观测数据进行更细致地分析研究，经过不断积累，才能准确判断数据畸变原因。