0 引言

形变观测台站建在地壳表层，恰位于岩石圈与大气圈、水圈、生物圈的交界面上，不可避免地受到作用，因而为多输入、单输出的观测系统。当我们致力于研究现今的地壳运动、构造微动态、地震地形变时，来自地球外部的多种作用，在一般情况下往往被视为干扰，需通过数据处理努力加以排除（中国地震局监测预报司，2000）。车用太等（2011）在研究地下水地球物理异常时指出地球物理异常的提取必须经过干扰的识别与排除；邱泽华（2010）也认为判别地震地球物理异常时要满足该异常非干扰影响的要求。因此，排除干扰因素对地球物理观测数据的影响，获取与地震地球物理异常有关的信息，提供连续、可靠的前兆观测数据，是地震预测中必要的基础性工作。

2013年以来，阿勒泰驼峰山地震台（下文简称驼峰山台）水管倾斜、洞体应变观测值同步趋势性变化，经核实，该异常信度较高。在该趋势性异常的背景下，伸缩仪于2018年10月20日起，水管倾斜仪11月24日起，NS向观测数据出现不明原因的转向异常。历史地震活动表明，阿勒泰地区强震频发，而该区的地球物理观测测项较少，因此阿勒泰驼峰山台观测资料具有一定的重要性。为了进一步理解2套资料准同步异常变化的物理意义，研判该地区的震情形势，于2019年1月1日从仪器的工作状态、周边观测环境、气象因素等方面开展异常核实工作。

1 阿勒泰驼峰山台形变观测站背景资料 1.1 台站地理位置及基础资料

阿勒泰定点形变观测站位于阿勒泰市区西部克兰河西岸驼峰山东部边缘的一小山峰上，故称驼峰山台，距克兰河仅约400 m。该地区气候特征为冬季寒冷、多降雪，夏季凉爽、多降雨。每年3—4月气温上升，融雪期常有昼融夜冻现象，对形变观测有一定影响。

1.2 台站观测系统

阿勒泰驼峰山台观测山洞始建于20世纪70年代。山洞全长135 m，呈“ ”形，由多个偏洞和隔间组成。洞内台基岩石完整，岩性为深灰、灰色变质硅胶质泥岩和砂质变质岩。山洞顶部覆盖大于40 m，洞内年温差小于0.4 ℃。山洞南北方向纵深百余米，东西方向约25 m。观测环境满足“十五”观测仪器的要求。“十五”期间，架设长水管倾斜仪和伸缩仪等2套数字化形变观测仪器，仪器设备布设见图 1。

1.3 台站历史资料

阿勒泰驼峰山台水管倾斜仪NS分量基线长度为30.09 m，EW分量为19.43 m。伸缩仪NS分量基线长度为29.75 m，EW分量为19.15 m。水管倾斜仪、伸缩仪NS分量架设方向为N15°E，EW分量为E12.5°S。2006年11月以来，除每年春季融雪干扰外，观测资料整体较稳定，资料年变形态清晰，日变固体潮清晰完整。

2 异常形态描述

2013年开始，伸缩仪NS分量由趋势性拉张转为压缩，其正常年变形态为：上年11月至次年4月压缩，5—10月拉张，年变转向时间在每年4—6月和10—11月，而伸缩仪2018年10—12月转向拉张状态（图 2）。2018年10月中旬至12月上旬水管倾斜仪出现N倾同步异常变化（图 2），水管倾斜仪正常年变形态为：NS向上年11月至次年5月N倾，6—10月S倾，年变转向时间在每年5—6月和10—11月。自2016年5月12日起2套形变仪器记录曲线每天均有“Ⅴ”字型日变畸变干扰，一般每天上、下午各有1次，曲线畸变持续3—4 h，NS分量曲线比EW分量畸变大。

3 异常调查与分析

2019年1月1日，异常核实工作组对驼峰山台进行异常核实。检查了仪器、洞室内外环境，并按异常核实的规范对周边可能干扰源进行调查。

3.1 仪器工作状态检查

2019年1月1日，对观测系统的供电情况和数据采集系统及其电压进行检查。

（1）供电系统。市电经UPS稳压后使用交直流转换模块（AC-DC）向2套仪器供电，经查供电系统正常。

（2）采集系统。为了验证2套仪器的采集系统是否正常，测量了仪器的输出、输入电压，并将测量值与Web页面电压值进行对比，发现二者接近，因此判定数据采集系统正常。

（3）仪器标定。对伸缩仪采用自动标定方式，最大重复精度为0.37%；由于水管倾斜仪的标定电机已经损坏，故采用人工转动齿轮替代步进电机进行标定。人工标定精确度低于步进电机，且有人在仪器附近走动的干扰，但标定结果均符合要求，故判定观测系统正常。

3.2 观测资料背景分析

自2006年11月开始，驼峰山台观测资料整体连续稳定，年变形态清晰，日变固体潮清晰完整。

（1）融雪干扰。形变观测山洞位于克兰河西岸、驼峰山东部边缘的一小山峰内，洞外有1条走向大致为E30°S的峡谷，峡谷西北高、东南低，东南端低于洞内观测点。观测站洞体沿山脉延深，山体岩石裂隙发育密集。在春季雪融季节，白天融化的雪水流入山体裂隙中，夜间裂隙中的雪水冰冻膨胀。在以往的驼峰山观测资料异常核实工作中也发现明显的融雪干扰，即冬季降雪量越大，春季融雪期越长，融雪干扰就越大，融雪期结束后资料逐渐回归正常；融雪干扰期大致是每年3—5月，干扰时间约1—3个月。

（2）潮汐资料。水管倾斜仪NS向潮汐因子为0.63—0.74，中误差为0.001—0.008；EW向潮汐因子为0.64—0.68，中误差为0.001—0.004。伸缩仪NS向潮汐因子为0.66—0.71，中误差为0.003—0.04；伸缩仪EW向潮汐因子为0.35—0.91，中误差为0.02—0.15。水管倾斜仪观测数据优于伸缩仪，伸缩仪NS分量精度比EW分量高，2套观测资料基本稳定可靠。2018年10月以来，潮汐因子及中误差的变化符合规范标准。

3.3 测站周围环境调查及分析

对观测场地周围存在的建设施工干扰进行调查，除前期阿勒泰地区人民医院内科楼、医苑小区建设及阿勒泰市恰秀北路通车等干扰源外，此次异常核实中新出现的环境干扰有（表 1）：2018年9月以来阿勒泰地区检察对面驼峰山观测山洞以南（方位角185º）1.1 km处有1个挖掘土石方的施工点，截至2018年12月30日，经现场调查与测算，已运出115 260 m³土石方，重量约18万吨以上。

（1）施工情况。为定量计算该施工对驼峰山台水管倾斜仪、伸缩仪观测数据的影响，选用闫伟等（2015）提出的二维不规则定量载荷模型进行定量计算。如前所述，台站附近为深灰、灰色变质硅胶质泥岩和砂质变质岩，根据岩石的弹性模量E和泊松比μ，本文所用载荷模型参数如下：杨氏模量E_min = 0.365 8×1 010 Pa，E_max = 4.030 6×1 010 Pa；泊松比μ_min = 0.25，泊松比μ_max = 0.45；检察院对面挖掘土石应变载荷变化范围为52.8×10^-10—27.8×10^-10。从异常的变化性质来看，挖掘土石应变变化为张性变化，与驼峰山台洞体应变实际变化性质一致；从干扰的时间、方位来看，方位角184°，也就是施工地点位于观测点的正南方向，近十几万吨的卸载，将使区域形变场产生“翘板效应”（徐秉业，2007），每年10月本来应向南倾，但由于南边卸载，故无法正常转向；从异常的幅度来看，2018年11月5日至12月30日伸缩仪变化幅度为28.224 48×10^-10，介于52.8×10^-10—27.8×10^-10。水管倾斜仪同时段NS向异常幅度为207.386 ms。根据确定干扰异常的4个相关性原则判断（车用太等，2011），驼峰山台水管倾斜仪、伸缩仪观测数据的该组异常变化可能与该施工干扰有较大关系。

（2）恰秀北路路面整修。2018年9月25—30日中铁十八局筑路队将恰秀北路2.7 km路面重新铺油，在原有基础上路面增高5 cm，路面宽度为21.5 m。该路面为双向4车道，两侧还有人行道，总宽度21.5 m。对台站观测有影响的公路约1 km，台站到公路的直线距离为230 m，按照1 km长的路面测算，加载量约有1 075 t。从距离和荷载变化的量级上进行比较可知，恰秀北路路面的修整对此次异常的影响较小。

3.4 气象因素调查

驼峰山台自2006年开始观测以来，测点数据除受气象因素影响外，还受降水与春季融雪的影响。2018年除了春季融雪干扰外，气温、气压、降雨均没有出现显著异常变化，因此判定该组异常变化可能与气象要素无关。

4 结论

（1）2018年10—12月阿勒泰驼峰山台水管倾斜、洞体应变观测值出现中短期异常变化。按照《地震前兆异常落实工作指南》（中国地震局监测预报司，2000）的要求，开展异常核实工作及数据分析，认为该异常变化来自观测环境干扰的可能性较大。在异常核实过程中，为了增强异常核实的科学性、准确性、合理性，建议在异常核实前，应了解异常测项的历史资料、测项的典型干扰及异常的可能干扰源，以便在异常核实过程中制定详实的工作方案和开展有针对性的工作。

（2）异常核实过程中发现，驼峰山台附近人民医院的建设、恰秀公路隧道的建设与通车，对观测环境造成了较大的影响，给观测资料的异常变化分析带来较多困难，建议分析人员加强对干扰的物理图像分析及模型定量估算研究。