北京地區(qū)數(shù)字化流體干擾異常分析與識別研究

高 玲 徐 平 張中五 季 紅 朱時軍

1）北京市地震局，北京 100080

2）北京昌平地震臺，北京昌平 102209

3）北京延慶地震臺，北京延慶 102199

北京地區(qū)近年來大規(guī)模的城市化建設(shè)步伐日益加大，使得地震地下流體臺站觀測環(huán)境與原來相比，發(fā)生了很大的變化。同時數(shù)字化改造以來，儀器運行遇到了原來模擬觀測不同的問題，觀測環(huán)境改變和儀器原因使得各種干擾信息與地震異常信息混雜。本研究對日常數(shù)據(jù)監(jiān)控中出現(xiàn)的干擾實例進行了分析與識別。以便為正確識別數(shù)據(jù)異常信息提供資料。

1 干擾異常特征分析

東三旗井位于昌平地震臺院內(nèi)。2008年以來，東三旗井水位分鐘值觀測中，多次出現(xiàn)水位突然上升的鋸齒形凹型階變特征。有時無映震現(xiàn)象，有時出現(xiàn)在近震或特大地震發(fā)生前，例如，2010年以來，在出現(xiàn)的5次凹型階變現(xiàn)象中，2次與首都圈地區(qū)近震相對應，并且震級越大，持續(xù)時間越長。在2012年4月11日蘇門答臘8.2級地震中，該井水位凹型階變現(xiàn)象持續(xù)十多時。而另2次凹型階變現(xiàn)象出現(xiàn)時，周圍并無近震發(fā)生。

五里營井位于延慶縣東五里營村西北向約500 m處?！笆濉鄙壐脑煲詠?，運行正常，觀測值保持在2.5±0.3 m左右。5月4日開始出現(xiàn)異常變化，5月10日水位突降至10 m左右。現(xiàn)場手工測鐘測量連續(xù)觀測顯示背景值始終保持在2.45 m，5月18日開始水位又突降了0.5 m，持續(xù)至5月19日。21日進行了故障排除，與測鐘值基本一致。22日又出現(xiàn)水位連續(xù)性波動，與測鐘值差異明顯。

2 討論與結(jié)論

在東三旗井水位觀測凹型事件中，所有變化大都表現(xiàn)為“上升—持續(xù)—下降—回至背景值”變化特征。研究顯示，同井觀測的水位與體應變之間存在一定的相關(guān)性。與同時段的體應變對比觀測顯示，水位凹型階變與該井體應變并不存在對應關(guān)系。通過對其他影響因素的排除。認為，可能與該區(qū)域地鐵等的存在有關(guān)，強大電磁場干擾的存在，使得水位傳感器電信號輸出轉(zhuǎn)換過程中受到區(qū)域強大應力場和地震活動或應力應變引起電磁量變化的雙重疊加而產(chǎn)生畸變。沒有反映真實的前兆異常特征。

為辨別五里營井水位異常真?zhèn)?，通過現(xiàn)場相應時段連續(xù)測鐘讀數(shù)顯示，觀測值始終保持在正常背景值，并未出現(xiàn)大的起伏波動。說明系儀器故障，導致觀測數(shù)據(jù)失真。而該故障可能與汶川地震的誘發(fā)有關(guān)。汶川地震過程中，五里營井逸出氣體氦、氡、汞都出現(xiàn)不同強度的異常釋放。地震孕育過程中大量深部氣體連續(xù)不斷的釋放出來進入井水，在失壓狀態(tài)下，突然釋放，從而導致水位下降。但像5月10日水位突降10 m，并且持續(xù)多日顯然是不可能的。該異常變化提供了類似于報警作用的前兆異常變化信息。沒有反應真實動態(tài)變化，可能為故障性映震響應。