0 引言

VS型垂直摆倾斜仪是我国自行研制的一种高精度倾斜仪，是研究固体潮和地震前兆的一种重要形变观测手段。由于仪器灵敏度高，较容易受到场地环境及地球物理事件的影响（中国地震局监测预报司，2005），日常观测经常记录到各类异常，而准确识别观测资料曲线中的异常图像是进行地震分析预报的基础，尤其在异常识别与地震相关性的判别上，会直接影响研究结果的科学性（牛安福，2005）。在此，对临汾地震台（下文简称临汾台）垂直摆倾斜观测中记录的阶变型异常进行分析，并对该类图像成因及预防途径进行探讨。

1 资料选取

“十五”数字化地震观测网络项目实施初期，在临汾台完成VS型垂直摆倾斜仪安装，至今已连续运行12年，观测资料稳定可靠，但观测曲线经常出现各种畸变，尤其是阶变型异常图像，成因多变，有效识别并剔除干扰对判定地震异常、有效预测地震具有重要意义。从相关记录资料中选取阶变型异常图像，相应地震事件从中国地震台网中心（CENC）地震数据管理与服务系统中提取。

2 阶变型图像成因及处理

对多年观测资料进行整理，发现垂直摆观测中阶变图像除不明原因及标定、超量程、调零等人为干扰因素造成外，主要存在以下成因。

2.1 环境因素

环境因素分为场地环境与自然环境。场地环境中爆破和塌陷是垂直摆记录曲线产生阶变的常见原因，如2017年11月20日爆破及2016年9月17日塌陷干扰波形，见图 1。如2017年6月19日垂直摆雷电干扰波形，自然环境中雷电或雷雨是记录曲线产生阶变的直接因素，见图 2。

2.2 同震（或震兆）阶变

垂直摆能清晰记录近距离地震（约Δ＞10°）产生的同震阶变，且以阶跃型台阶变化为主（胡宝慧等，2017）。如2017年10月31日甘肃临谭M_S 4.3地震，阶变异常见图 3。

2.3 仪器自身原因

垂直摆倾斜仪因底脚螺丝不稳定、柔丝扭转，观测曲线出现畸变，见图 4（a）；安放在同一机柜中的体应变观测仪器进行标定，造成垂直摆NS，EW分量同步出现畸变，产生阶变，见图 4（b）。

2.4 数据预处理

观测数据需经预处理方可用于科学研究。正确识别并剔除干扰，是保证观测数据连续可靠的重要一环。对人为干扰、调零、标定、超量程及场地环境形成的阶变，按中国地震前兆台网数据处理软件相关要求进行处理即可，而疑似震兆异常、不明原因及同震响应形成的阶变图像，则要进行科学系统地分析，为防震减灾事业服务；自然环境干扰需在日志中对阶变时段及原因做详细记录。

3 观测条件保障要点

震兆、同震、标定、调零及场地环境形成的阶变是不可避免的，但对超量程、人为扰动及仪器间相互干扰形成的阶变，应积极探寻解决之道，改善观测环境。

对于超量程阶变，定时巡视观测仪器工作电压，及时进行“调零”即可避免。对人为干扰阶变，据多年的观测仪器运行维护及调试经验，认为应做到以下几点。

（1）为避免观测仪器间相互干扰，应对放置同一机柜的各仪器线路进行整理，避免随意堆放或相互交叉。

（2）保障观测电压的稳定性。电压不稳定是记录曲线产生阶变的原因之一，各仪器应尽可能配备独立的稳压装置。

（3）尽量避免不必要的人为干扰。如确需对仪器进行检查、调节，带全所需工具设备，避免多次出入仪器观测室，造成温度、气压等产生较大波动。

（4）定期巡检。对观测环境及仪器线路定期巡检，发现问题及时处理，避免因接触不良或仪器软故障产生阶变扰动。

4 结束语

综上所述，可知垂直摆倾斜观测数据曲线的阶变型图像多为环境干扰、人为干扰或同震变化引起，某些干扰异常随干扰消失而消失，而近距离同震阶变由地震发生造成，需认真对待。由于当前垂直摆倾斜观测数字化资料的应用尚处于摸索阶段，对记录的任何异常信息应给予足够重视，不能主观臆断。在今后工作中，要对各类异常成因进行深入研究，有效进行干扰排除、异常判定及资料预处理，为地震预测预报提供依据。