0 引言

固体潮测量在地震分析与预报中具有重要意义，倾斜观测是固体潮汐形变观测的主要测项之一。青海省于2007年9月建成数字地震观测台网并投入运行，目前格尔木、门源和乐都地震台已开展数字化倾斜对比观测工作。针对倾斜观测中存在的干扰因素已有较多研究成果，如：王梅等（2004）通过对山东省数字化形变资料的整理分析，论述气压、雷电等干扰因素对数字化形变高频记录的影响及机理；鲍从民等（2006）、刘其寿等（2010）、樊冬等（2012）、郑永通等（2015）对安徽省数字化形变观测仪器在运行中存在的干扰因素做了详细统计，但多集中于单一倾斜测项的干扰分析；高明智等（2016）利用徐州地震台倾斜对比观测资料进行分析，只涉及降雨及雷电干扰。本文通过对格尔木、门源和乐都地震台站倾斜仪对比观测期间的记录资料进行整理，在结合地震台站周边环境与观测日志的基础上，对水平摆倾斜仪和垂直摆倾斜仪对比观测资料的干扰因素进行分析，以期为数字化倾斜对比观测资料的快速干扰识别提供基础资料及参考依据。

1 台站概况

格尔木市西南的昆仑山及可可西里区域是中国西部现代构造活跃地带和中强地震的主要发育场所之一，分布有布喀达坂峰—库赛湖—昆仑山口全新世活动断裂带和勒斜武担湖—太阳湖活动断裂带（青海省地震局，2005）。格尔木地震台座落在格尔木市西郊小岛，距市区3 km，地处柴达木盆地南部，台基为花岗岩，观测山洞基岩裸露，无黄土覆盖层。SSQ-2I型水平摆倾斜仪于2007年7月架设，VP型宽频带垂直摆倾斜仪于2014年9月架设，2套仪器架设在同一观测山洞，相距不足5 m。

门源地震台位于青海省东北部的海北州门源县青石嘴镇吊沟村，地处祁连山断裂南缘。祁连山大地构造上属秦—祁—昆造山带的祁连山褶皱系，区域内发育若干大型走滑断裂及逆冲断裂（褚永彬，2015）。该台观测山洞位于草山南坡，地势较高，覆盖层及围岩大于20 m，岩性为中厚层中细粒砂岩，表层土壤层约20 cm。SSQ-2I型水平摆倾斜仪于2011年12月架设，VP型垂直摆倾斜仪于2013年10月架设，2套仪器架设在同一观测山洞，相距不足5 m。

乐都地震台位于乐都县引胜乡熊家湾西侧，地处西宁乐都中生代内陆坳陷盆地北侧，盆地南北两侧受拉脊山北侧深大活动断裂及中祁连深大活动断裂控制（张丰雄，2012）。观测山洞呈马蹄形，全长40 m，仪器洞室进深3 m，覆盖层厚度60 m，基岩为花岗岩。SSQ-2I型水平摆倾斜仪于2008年7月架设，VS型垂直摆倾斜仪于2015年10月架设，2套仪器架设在同一观测山洞，相距不足10 m。

2 干扰因素对比分析

格尔木、门源和乐都地震台所处区域年均降水量25—500 mm，且2015—2016年均无持续性降雨，据孙伶俐等（2010）的研究，3个地震台降雨量均未达到其研究样本量值（一次降雨量≥10 mm，且能补给地下水），不足以引起倾斜观测变化，故本研究不考虑大气降水对倾斜观测的影响。格尔木、门源、乐都地震台周边无大型水库、河流，但每年年初受大风影响。因此，在水平摆、垂直摆倾斜仪对比观测期间可能存在的干扰因素为温度、气压、人为活动（工作人员进入观测山洞）和大风扰动。

2.1 温度、气压干扰

格尔木地震台倾斜观测山洞周边无居民区，观测环境理想，选择该台站倾斜对比观测资料进行温度、气压的相关性分析。邢喜民等（2015）研究认为，倾斜观测资料的趋势变化不是由气象因素造成的，因此选择格尔木地震台数据连续性较好的2016年和同年3月的观测资料，对不同时间尺度的观测资料进行去趋势分析，通过月尺度和年尺度的相关分析结果，对比水平摆与垂直摆倾斜仪受温度和气压的影响程度。

通过聚类分析软件SPASS，对不同时间尺度的倾斜观测资料与温度和气压做相关性分析。以温度和气压为变量x，以观测值为变量y，分别计算Perason相关系数r和p，其中p代表结果的统计学意义，p ＜0.05为有显著性意义，r值为相关系数，介于-1和+1之间。

$ r = \frac{{\sum\limits_{i = 0}^n {} \left({{x_i} - \bar x} \right)\left({{y_i} - \bar y} \right)}}{{\sqrt {\sum\limits_{i = 0}^n {{{\left({{x_i} - \bar x} \right)}^2}} + \sum\limits_{i = 0}^n {{{\left({{y_i} - \bar y} \right)}^2}} } }}\;\;\;p = \frac{{{{\bar X}_1} - {{\bar X}_2}}}{{\sqrt {\frac{{{S_1}}}{{{n_1}}} + \frac{{{S_2}}}{{{n_2}}}} }} $

式中，n为样本数，$ {\bar X_1}$为样本平均数，S为样本标准差。根据以上计算公式，得到格尔木地震台2016年和2016年3月倾斜观测资料与气温和气压的相关系数r、p，结果见表 1。

由表 1可知，对于不同的时间尺度，2种倾斜仪观测次料与温度和气压的相关性存在差异。

（1）在月尺度上，除垂直摆EW分量与温度存在较弱负相关性，水平摆和垂直摆观测资料与气压和温度均无相关性。

（2）在年尺度水平上，水平摆观测资料与温度存在较强的负相关性，其中NS和EW分量r值分别达-0.714和-0.918，相关性显著，而NS分量与气压存在较弱相关性，r值为-0.033；垂直摆观测资料与温度存在中等程度的相关性（NS和EW分量r值分别为-0.517和0.413），与气压存在较弱相关性（r值分别为为0.273和-0.275）。

综上可知，水平摆、垂直摆与气压的相关性均较弱，与温度相关性较强，且水平摆与温度的相关性较大，表现为水平摆r值远大于垂直摆r值。

2.2 进洞干扰

工作人员进入观测山洞造成的影响主要有2类，即人体负荷和空气流动。据陈德福等（1987）、黄玉（2008）的研究，人员进洞造成水平摆和垂直摆两端液面气压变化不平衡，但干扰影响主要来自人体负荷。

总结2016年倾斜仪对比观测以来2次人员进洞事件，以乐都地震台的一次干扰变化为例，干扰曲线见图 1。由图 1可见，水平摆NS分量表现为明显的阶变和单点突跳，EW分量以单点突跳为主，而垂直摆NS分量以小幅阶变和单点突跳为主，EW分量主以单点突跳为主。通过2套仪器干扰特征可知，与水平摆相比，垂直摆观测受到的人员进洞干扰影响较小。

2.3 大风干扰

大风天气主要造成气压波动，统计3个地震台站2016年以来4级以上大风对2套倾斜仪分钟值观测曲线造成的干扰变化，结果见表 2。由表 2可见，在不同地震台站，风力不同，垂直摆和水平摆观测资料受干扰程度不同。在同等风力下，洞室基岩为砂岩的门源倾斜仪受干扰明显，而洞室基岩为花岗岩的倾斜仪不受5级以下大风影响；在同一地震台站，格尔木地震台2套倾斜仪干扰特征均表现为少量毛刺，门源地震台2套仪器受到大风干扰程度不同。

以门源地震台2016年1月16日—17日受大风干扰为例，绘制水平摆、垂直摆干扰曲线，见图 2。由图 2可见，2套倾斜仪不同程度地受到大风干扰，且水平摆影响较明显，其中NS分量较EW分量影响显著，表现为高频扰动，呈现密集毛刺、曲线加粗现象；垂直摆受干扰影响较小，只在个别时间节点出现毛刺。

3 结论

通过对青海省格尔木、门源、乐都地震台站水平摆、垂直摆倾斜仪对比观测资料干扰特征进行分析，可以得出以下结论。

（1）水平摆、垂直摆与气压的相关性较弱，与温度相关性较强，且水平摆与气压、温度的r值均高于垂直摆。

（2）工作人员进入观测山洞和大风扰动对水平摆倾斜仪观测造成的干扰较大，且NS分量干扰较为明显，而垂直摆倾斜仪EW、NS分量受干扰影响较小。

综上所述，倾斜对比观测主要受温度、大风和人员进洞干扰影响，且3种干扰因素造成的干扰特征均有所不同，且垂直摆倾斜仪受温度、大风和人员进洞等因素的干扰程度总体低于水平摆倾斜仪，对观测环境的要求相对更低。