2) 中国北京 100085 应急管理部国家自然灾害防治研究院地壳动力学重点实验室
2) Key Laboratory of Crustal Dynamics, National Institute of Natural Hazards, Ministry of Emergency Management of China, Beijing 100085, China
地壳应力的状态变化是引起褶皱、断裂及地震等地表变形及破坏发生的根本因素,发生在地壳表面的各种地质灾害都与地应力的作用息息相关。钻孔应变仪是揭示中短期(从数秒到数月)连续变形的仪器,作为台站形变监测的主要仪器之一,钻孔应变仪一般被安装在地下数十米甚至数百米深处,以便连续监测观测区域内地壳应力应变状态,可精细观测到地层内部应变状态的连续变化,因而在对地震发生之时和之前现象的观测中扮演着重要角色,有助于研究地震应力、应变的发展变化规律,为地震相关研究提供基础性背景资料(李希亮等,2013)。昌平地震台(下文简称昌平台)自1971年开始使用LQJ-1A型精密电感电桥(1991年停测),1989年7月更换为YRY-2型电容钻孔应变仪(差应变)与RZB-1型分量应变仪(2011年停测),增加TJ-1A型体应变仪(2010年停测);2007年更换为YRY-4分量应变仪与TJ-2型体积式钻孔应变仪,2011年YRY-2分量应变仪(差应变)停测,2012年更换为YRY-2分量应变仪,并一直运行至今。该基地多年来取得了大量的观测数据,在首都圈及周边震情跟踪中发挥了重要作用。
2 研究内容基于前人在分量钻孔应变研究成果的基础上,本文既收集昌平台自建台以来所有正式钻孔应变观测资料为研究对象,而后对资料进行处理计算,利用相对标定、四分量自检分析、M2波潮汐因子相对中误差计算等方法(陈涛等,2017),以综合分析钻孔应变观测的稳定性和观测数据的可靠性,对观测质量进行系统评估。通过历史震例及显著事件回顾检验钻孔应变仪映震灵敏性及其特征,以便更清楚地了解仪器运行状况和地震预测效能,为地震分析预报人员提供一定参考依据,为以后数据分析和资料应用提供可靠基础。
3 研究结果基于观测质量和映震能力,通过对1971—2022年昌平台钻孔应变仪观测资料进行分析,得出以下认识:
昌平台体应变仪工作状态良好,记录的固体潮曲线平滑、清晰,通过分析结果来追踪潮汐参数伴随时间的变化,相对中误差满足规范要求,观测数据质量较高,表现在数据连续率、完整率和精度均较高(表 1)。昌平台四分量钻孔应变仪运行正常,观测数据清晰、可靠(表 2)。YRY-2分量应变仪,由于该台体应变仪架设时间较长,运行过程中会出现系统故障,影响正常观测,需对仪器进行定期维护、检修,有助于提升观测数据质量。
通过对昌平台钻孔应力应变观测资料结合震例分析可知,河北唐山MS 7.8地震前,电感地应力2#出现长趋势异常,4#出现短临异常(图 1);张北—尚义MS 6.2地震发生前,体应变出现明显的趋势异常(图 2),分量应变显示了短临异常;河北文安MS 5.1地震发生前,体应变出现短临异常(图 3),分量应变出现中短期异常,综合震例分析认为,昌平台体应变和分量应变仪器对华北地区5级以上地震的映震能力较好,观测资料映震灵敏性较高。
通过对昌平台钻孔应变观测数据的分析,认为昌平台钻孔应变数据能够真实反映所处区域的构造活动和应变,对华北地区地震危险性有较好的地震指示意义,可以更好地用于区域地震预测和地震科学研究。
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