0 引言

地倾斜监测是地震前兆监测的重要手段之一，其中，利用水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪观测地壳垂直方向形变，可为监测地壳年变规律演变、倾斜速率及动态变化提供可靠数据(陈德福，1993；郭昱琴等，2022)。同震响应作为一种随时间变化的高频干扰，能够反映仪器的响应特性(邱永平，2011)，同震响应研究有助于揭示地壳介质对应力—应变过程的响应(中国地震局监测预报司，2005)。近年来，研究者开展了一些关于地倾斜仪同震响应特征的研究，研究发现，水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪的同震响应幅度、响应清晰度、响应延迟时间、响应持续时间与震级、震中距、震源深度等之间具有一定的相关性(胡宝慧等，2016；周雯等，2020；曾智辉等，2020；周卫东等，2021)。本文选取2020年5月至2021年1月乌兰浩特地震台DSQ型水管倾斜仪、VP型垂直摆倾斜仪对典型地震事件的同震响应资料，对比分析了2种地倾斜监测手段的同震响应差异，旨在为区域地壳应力—应变状态的长期变化研究提供基础资料。

1 台站概况及仪器性能

乌兰浩特地震台属于全囯形变观测基本台(囯家二类台)，地处内蒙古兴安盟科尔沁右翼前旗境内。测点位于内蒙古兴安地槽褶皱带中部，嫩江断裂带和松花江断裂带延伸处，NE约8 km处有NW向早第四纪活动的洮儿河断裂，台基为第四纪花岗岩，地理位置为46.40°N、122.01°E，坐标高度345 m(包宝小等，2019)。台站洞内干燥温暖，湿度、温度基本保持恒定，洞室年平均气温8℃，观测环境基本满足要求。

2006年12月乌兰浩特地震台安装DSQ型水管倾斜仪，NS分量基线长14.08 m，EW分量基线长14.00 m，安置在进深50 m的观测室内。2018年1月VP型宽频带倾斜仪正式运行。2套仪器观测资料连续稳定，仪器数据质量良好，仪器记录的固体潮曲线清晰规则，年周期变化良好。

2 资料选取

选取2020年5月至2021年1月乌兰浩特地震台DSQ型水管倾斜仪、VP型垂直摆倾斜仪对典型地震事件的同震响应资料，利用研究时段内不同震级、深度、震中距的地震事件，选择EW向数据(EW向数据的干扰因素较少)的最大响应幅度、响应延迟时间、响应持续时间为指标，对比分析了2套地形变观测仪器对表 1中14个地震(震级范围5.5≤M_S≤7.5)的同震响应特征。研究时段内水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪观测资料连续率及完整率均达到99%以上。

3 差异性分析 3.1 最大响应幅度

在选取的14次地震中，对于任一地震，垂直摆倾斜仪测值的最大响应幅度都大于水管倾斜仪，垂直摆测值平均最大响应幅度是水管仪的11.36倍，水管仪、垂直摆测值的最大响应幅度都随震级的增加而总体呈增大趋势(图 1)。统计二者最大响应幅度数据并进行Pearson相关性分析，结果显示，水管仪测值最大响应幅度与震级间的相关系数为0.62(通过P＜0.05显著性检验)，垂直摆的为0.40。因此，水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪测值最大响应幅度都与震级间呈中等程度正相关。

2021年1月12日蒙古6.8级地震，震中距1 688 km，EW向垂直摆测值最大响应幅度是水管仪的35倍(表 1)。对于震中距较近的地震，垂直摆的高灵敏度在测值最大响应幅度中充分体现，影响2种地形变仪器测值对同一地震响应差异的因素，除仪器稳定性、灵敏度、动态响应性能外，还可能包括震源机制和地震波传播路径等。

3.2 响应延迟时间

对于所选的14次地震，水管倾斜仪测值平均响应延迟时间11 min，略长于垂直摆倾斜仪，后者测值平均响应延迟时间10.93 min。水管仪、垂直摆测值的最长响应延迟时间都发生在震中距最大的2021年1月24日南设得兰群岛7.0级地震时；二者的最短响应延迟时间都发生在2020年6月4日印度尼西亚哈马黑拉岛7.2级地震时。整体来看，水管仪、垂直摆测值的响应延迟时间都随震中距增加而变长(图 2)。Pearson相关性分析结果表明，水管仪测值响应延迟时间与震中距间相关系数为0.65(通过P＜0.05显著性检验)，垂直摆的为0.89(通过P＜0.01显著性检验)。因此，水管倾斜仪测值响应延迟时间与震中距间呈中等程度正相关，垂直摆倾斜仪测值响应延迟时间与震中距间呈强烈正相关。

3.3 响应持续时间

统计14次地震发现，水管倾斜仪测值平均响应持续时间108.2 min，垂直摆倾斜仪为85.57 min。总体来看，水管仪测值比垂直摆测值响应持续时间长。2020年6月23日墨西哥7.4级地震时水管仪测值响应持续时间最长；2020年10月20日美国阿拉斯加州7.5级地震时垂直摆测值响应持续时间最长。线性相关关系如下：水管仪测值响应持续时间与震级间相关系数为0.85(通过P＜0.01显著性检验)，垂直摆为0.56(通过P＜0.05显著性检验)。因此，水管倾斜仪测值响应持续时间与震级间呈强烈正相关，垂直摆倾斜仪测值响应持续时间与震级间呈中等程度正相关(图 3)。

3.4 实例

在实际记录到的地震事件中随机选取3组实例，分析了响应幅度、延迟时间、持续时间。图 4为2020年5月6日22:05至7日21:53印度尼西亚班达海(6.93°S，130.07°E)7.2级地震，震中距5 951 km，震源深度110 km。图 5为2021年1月12日05:32蒙古(51.28°N，100.5°E)6.8级地震，震中距1 678 km，震源深度10 km。图 6为2021年1月24日07:36南设得兰群岛(61.7°S，55.6°W)7.0级地震，震中距18 267 km，震源深度10 km。由图 4可见，水管仪EW向测值变化幅度6.9×10^-3″，响应延迟时间12 min，响应持续时间125 min；VP型倾斜仪EW向测值变化幅度84.717×10^-3″，响应延迟时间15 min，响应持续时间31 min。由图 5可见，水管仪EW向测值变化幅度49.7×10^-3″，响应延迟时间3 min，响应持续时间2 h 40 min；VP倾斜仪EW向测值变化幅度1 732.967×10^-3″，响应延迟时间4 min，响应持续时间40 min。由图 6可见，水管仪EW向测值变化幅度11.3×10^-3″，响应延迟时间24 min，响应持续时间170 min；VP倾斜仪EW向测值变化幅度146.084×10^-3″，响应延迟时间34 min，响应持续时间88 min。

以上3组地震事件，响应幅度、延迟时间、持续时间都与震级、震中距间有一定相关性。对于同一地震事件，水管倾斜仪、VP型垂直摆测值的响应幅度、延迟时间、持续时间各异，对于乌兰浩特地震台，VP型垂直摆比水管倾斜仪观测灵敏度更高，这主要是由于后者的仪器性能更具优势。

4 结论

乌兰浩特地震台水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪测值的同震响应程度与震级、震中距等间存在相关性，二者对同一地震事件的地倾斜响应存在差异。随着震级的增大，水管仪、垂直摆测值的地倾斜响应幅度也会增加；震中距越大，水管仪、垂直摆测值的响应延迟时间越长，但垂直摆测值响应延迟时间对震中距的变化更为敏感；随着震级的增大，水管仪、垂直摆测值的响应持续时间均增加，且水管仪测值对震级的响应更强烈。综上所述，水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪测值在记录地震事件的地倾斜响应方面表现出一定的相似性和差异性。