曾智輝 張 輝 安一凡 王 慧 錢(qián) 山 宋瀟瀟

（1、中國(guó)地震局地震研究所（地震大地測(cè)量重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室），湖北 武漢430071 2、湖北省地震局，湖北 武漢430000 3、湖北省地震局宜昌地震臺(tái)，湖北 宜昌443100）

由于地球是不均勻的球體，在內(nèi)力和外力作用下，地殼不斷運(yùn)動(dòng)，在某一時(shí)刻這種運(yùn)動(dòng)必然導(dǎo)致局部地殼發(fā)生較大的形變，甚至產(chǎn)生破裂，從而引發(fā)地震[1]。地震前兆有多種監(jiān)測(cè)方法，地傾斜監(jiān)測(cè)為主要手段之一，隨著監(jiān)測(cè)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)很多學(xué)者對(duì)其展開(kāi)了深入的研究[2-4]。DSQ 型水管傾斜儀與VP 型寬頻帶傾斜儀是臺(tái)站常用的定點(diǎn)形變儀器。宜昌地震臺(tái)把這兩臺(tái)觀測(cè)儀器安裝在同一觀測(cè)山洞內(nèi)，作為同時(shí)監(jiān)測(cè)地傾斜的形變儀器，它們對(duì)同一地震的激發(fā)響應(yīng)會(huì)有什么特征呢？本文選取2018-2019 年宜昌地震臺(tái)水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀記錄的地震資料進(jìn)行同震響應(yīng)對(duì)比分析。

1 臺(tái)站概況

宜昌地震臺(tái)位于湖北省宜昌市夷陵區(qū)森林公園，地處長(zhǎng)江三峽、葛洲壩、清江隔河巖三大水利樞紐工程之間。大地構(gòu)造位置處于上揚(yáng)子褶皺帶黃陵斷塊東南緣，江南造山帶北部。臺(tái)站目前的形變儀器有VP 型寬頻帶傾斜儀和DSQ 型水管傾斜儀，均運(yùn)行良好，放置在臺(tái)站形變山洞內(nèi)。臺(tái)站山洞進(jìn)深200 米,臺(tái)基為白堊系下統(tǒng)石門(mén)組礫巖，巖石堅(jiān)硬，膠結(jié)完整。洞頂覆蓋厚度達(dá)29 米，洞內(nèi)溫度18.02℃，年變化小于0.2℃，滿足多種形變儀器對(duì)觀測(cè)環(huán)境的要求。

2 觀測(cè)儀器性能

VP 型寬頻帶傾斜儀和DSQ 型水管傾斜儀主要測(cè)量地面傾斜的變化，是地震前兆監(jiān)測(cè)的重要手段之一。宜昌臺(tái)VP 型寬頻帶傾斜儀和DSQ 型水管傾斜儀觀測(cè)資料連續(xù)穩(wěn)定。宜昌臺(tái)VP型寬頻帶傾斜儀分辨力優(yōu)于0.001ms，位移傳感器精度為0.0001μm，日漂移＜0.005ms。DSQ 型水管傾斜儀分辨率為0.0005ms，日漂移＜0.005ms，采樣率為1 次/min[5]。自安裝至今，儀器記錄的固體潮曲線清晰規(guī)則，年周期變化良好。臺(tái)站還安裝有WYY-1 型氣象三要素儀器，儀器運(yùn)行良好，數(shù)據(jù)精度高。

3 同震響應(yīng)特征分析

選取四川宜賓2019 年06 月24 日4.1 級(jí)、臺(tái)灣臺(tái)東2019年03 月08 日5.3 級(jí)、臺(tái)灣臺(tái)東2019 年06 月04 日5.8 級(jí)、四川宜賓2019 年06 月17 日6 級(jí)、菲律賓薩馬島2019 年04 月23日6.6 級(jí)、巴布亞新幾內(nèi)亞2018 年10 月11 日7.1 級(jí)、新不列顛島地區(qū)2019 年05 月14 日7.6 級(jí)、斐濟(jì)群島地區(qū)2018 年08 月19 日8.1 級(jí)共8 個(gè)地震作為分析樣本，解析兩種儀器同震響應(yīng)特征。

宜昌地震臺(tái)水管儀和VP 儀地震響應(yīng)幅度參數(shù)統(tǒng)計(jì)

由表可以看出，不管是震級(jí)相同還是震級(jí)不同，寬頻帶傾斜儀和水管傾斜儀，在幅度和持續(xù)時(shí)間的響應(yīng)上是不同的，響應(yīng)延遲時(shí)間大部分也是不同的。為了更好的說(shuō)明水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀這兩套觀測(cè)儀器的同震響應(yīng)特征，對(duì)表1 中8 個(gè)地震的最大響應(yīng)幅度、響應(yīng)延遲時(shí)間和響應(yīng)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，得到了一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí)。

3.1 最大響應(yīng)幅度

從圖1 可以看出，除了新不列顛島地區(qū)7.6 級(jí)地震外，其余7 個(gè)地震都是寬頻帶傾斜儀大于水管傾斜儀的地震響應(yīng)幅度，這是由于水管傾斜儀的阻尼大于寬頻帶傾斜儀。水管傾斜儀除了四川宜賓4.1 級(jí)地震以外，其它7 個(gè)地震隨著震級(jí)的增大，響應(yīng)幅度也隨著增大，二者成正比關(guān)系。寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)幅度無(wú)規(guī)律性，與震級(jí)和震中距有關(guān)，例如四川宜賓6 級(jí)比巴布亞新幾內(nèi)亞7.1 級(jí)響應(yīng)幅度大，臺(tái)灣臺(tái)東5.8 級(jí)比菲律賓薩馬島6.6 級(jí)響應(yīng)幅度大，巴布亞新幾內(nèi)亞7.1 級(jí)比新不列顛島地區(qū)7.6 級(jí)響應(yīng)幅度大。

3.2 響應(yīng)延遲時(shí)間

由圖2-1、2-2 可以看出，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的震中距與響應(yīng)延遲時(shí)間有很大的關(guān)聯(lián)性，它們成正比關(guān)系，震中距越大，延遲時(shí)間越長(zhǎng)，最遠(yuǎn)的斐濟(jì)群島地區(qū)8.1 級(jí)9302km，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)時(shí)間均為12min，最近的四川宜賓4.1 級(jí)670km，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)時(shí)間均為1min；對(duì)于同一地震，水管傾斜儀的響應(yīng)延遲時(shí)間大部分比寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)延遲時(shí)間長(zhǎng)（見(jiàn)表），如臺(tái)灣臺(tái)東5.3 級(jí)地震響應(yīng)延遲時(shí)間分別為4min、3min，新不列顛島地區(qū)7.6 級(jí)地震響應(yīng)延遲時(shí)間分別為9min、8min。

圖1 水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀最大響應(yīng)幅度對(duì)比曲線

圖2-1 水管傾斜儀震中距與響應(yīng)延遲時(shí)間關(guān)系曲線

圖2-2 寬頻帶傾斜儀震中距與響應(yīng)延遲時(shí)間關(guān)系曲線

3.3 響應(yīng)持續(xù)時(shí)間

從圖3 可以看出，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀在7.1 級(jí)處出現(xiàn)了拐點(diǎn)，震級(jí)大于7.1 級(jí)，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)持續(xù)時(shí)間急劇增大，總的來(lái)說(shuō)，震級(jí)越大，響應(yīng)持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，二者成正比關(guān)系。6 級(jí)以上強(qiáng)地震激發(fā)的響應(yīng)持續(xù)時(shí)間要遠(yuǎn)大于中等地震持續(xù)時(shí)間；除臺(tái)灣臺(tái)東5.8 級(jí)和新不列顛島地區(qū)7.6 級(jí)地震外，其它6 個(gè)地震寬頻帶傾斜儀的地震響應(yīng)持續(xù)時(shí)間比水管傾斜儀的響應(yīng)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

圖3 水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀響應(yīng)持續(xù)時(shí)間對(duì)比曲線

3.4 震級(jí)不同、震中距相近的地震響應(yīng)

從表可以看出，對(duì)震級(jí)不同、震中距相近的地震，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的地震響應(yīng)幅度、響應(yīng)延遲時(shí)間與震級(jí)有很大的相關(guān)性，一般成正比關(guān)系。如：臺(tái)灣臺(tái)東5.3 級(jí)地震響應(yīng)幅度、響應(yīng)延遲時(shí)間比5.8 級(jí)的要小，四川宜賓4.1 級(jí)地震響應(yīng)幅度、響應(yīng)延遲時(shí)間比6.0 級(jí)要小。

4 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)對(duì)宜昌地震臺(tái)水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀記錄的8 個(gè)地震進(jìn)行了詳細(xì)的對(duì)比分析，得出如下結(jié)論：

（1）水管傾斜儀的響應(yīng)幅度與震級(jí)成正比關(guān)系；寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)幅度無(wú)規(guī)律性，與震級(jí)和震中距有關(guān)。

（2）水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的地震響應(yīng)延遲時(shí)間均與震中距成正比，水管傾斜儀的響應(yīng)延遲時(shí)間大部分比寬頻帶傾斜儀的響應(yīng)延遲時(shí)間長(zhǎng)。

（3）震級(jí)的大小決定水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的地震響應(yīng)持續(xù)時(shí)間，震級(jí)越大，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，二者成正比關(guān)系，強(qiáng)地震激發(fā)的響應(yīng)持續(xù)時(shí)間要遠(yuǎn)大于中等地震持續(xù)時(shí)間。

（4）震級(jí)不同、震中距相近的地震，水管傾斜儀和寬頻帶傾斜儀的地震響應(yīng)幅度、響應(yīng)延遲時(shí)間與震級(jí)有很大的相關(guān)性，一般成正比關(guān)系。