涉县地震台伸缩仪的短基线与长基线对比分析

涉县地震台伸缩仪的短基线与长基线对比分析

0增长迅速,记录方式落后,影响成像效果差膨胀仪是一个精确测量地壳在两点之间的水平距离的机器。它适用于观察地壳变形和固体潮水平分量的连续变化。它还提供了研究地震育种过程中水平变形的数据，并为地球弹性的研究提供了重要数据。该仪器国外自1935年研制成功后,其灵敏度一般都在10-8以上,采用石英管或碳丝为基线,长度一般为20m以上,相对观测精度为10-9量级。在1998年我国推出了SS-Y型伸缩仪,记录方式为数字记录,它采用电涡流位移传感器,提高了仪器的精度和灵敏度。随着全省前兆台站数字化改造的不断进行,涉县台也在2001年5月按“九五”数字化改造规划进行了改造,拆除了SSY-Ⅱ型石英伸缩仪,新上了SS-Y型含铌铟钢伸缩仪。而NS向的基线缩短为原来长度的一半左右。在随后运行期间,我们发现长基线的EW向比短基线的NS向稳定速度慢,记录曲线粗糙,固体潮汐形态差。而我省其它台站也反映有相同情况。为什么短基线反而比长基线稳定快、记录曲线光滑、固体潮汐形态明显?扣除掉伸缩仪NS向潮幅本身就比EW向幅度大这一因素,其差别是很明显的。本文就涉县台NS向和EW向从多方面进行对比分析研究,旨在找出伸缩仪长、短基线记录资料之间的差别。1涉县台伸缩仪的地质特征涉县地震台位于河北省的西南隅,太行山的东麓,座落在晋冀豫三省交界的三角带内,距涉县县城约3km(东经113°38′24″,北纬36°32′35″),海拔500m,台基为下奥陶系白云质灰岩。从大的构造上来说,位于北北东向太行山山前大断裂西侧的山西地台背斜上,而对于涉县周围地区地质构造来说,处在山西台背斜的下一级构造北北东向的武安—林县断褶带上,它是一个主要以古生代地层组成的断裂褶皱带,其中断裂尤其发育,延伸很长,形成许多断陷盆地、断块隆起、地垒、地堑相间组成的复杂情况。涉县台伸缩仪安装在山洞中,仪器布设情况如图1所示,山洞覆盖厚度为25m,进深87m。涉县台的经度、纬度等基本情况见表1,其中涉县台EW向长度是NS向的两倍还多。2同分向对比分析利用涉县台和表1中其它台站改造前后(1999年～2003年)的资料,从记录资料的内在精度、潮汐因子和误差、年漂移量、曲线形态、稳定时间、格值重复精度等方面进行了同分向和不同分向的对比分析。其中,模拟记录资料的内在精度采用形变学科技术组公布的计算结果,数字化记录资料精度,是用形变学科组下发的“形变前兆台站(网)数据处理系统”软件进行计算得出。3数据处理和分析3.1精度比较(1)u3000数字化记录的内在精度首先用涉县台改造前后近两年时间内NS向(改造前后基线长度不同)和EW向M2波潮汐因子相对中误差进行比较,采用形变学科技术组公布的计算结果,见表2、表3。从表2、表3中可以看出涉县台伸缩仪NS向模拟记录的内在精度改造后比改造前有所降低,但总体差别不大,这其中在2002年3月因水管仪的NS向重装,人员进洞干扰,致使该月精度较差;而改造后的数字化记录的内在精度与改造前的模拟记录相比差距较大,我们分析认为可能是由于模拟和数字处理方式方法上不同和两套仪器存在系统误差造成的。模拟数据在日常处理中已经进行了平滑处理,即相当于做了高频滤波,这样数据就比较稳定;而数字化数据的整点值是不允许处理的,且记录中电的高频干扰较多,数据相对就波动大些,计算出来的精度就差些,这其中在2003年6月因水管仪的EW向重装,人员进洞干扰,致使该月精度较差。去除这些因素,就涉县台NS向来说,短基线记录精度与长基线记录精度大体相当;基线长度相同的EW向改造后没有改造前稳定。(2)潮幅因子和误差利用涉县台安装数字化伸缩仪以来所取得的数字化记录资料,用形变学科组下发的“形变前兆台站(网)数据处理系统”软件进行计算,得出每个月的潮汐因子和误差。将两个方向的潮幅因子和误差列表对比,见表4。从表中可以看出短基线的NS向的潮汐因子误差要比长基线的低,而EW向则不太明显。NS向潮汐因子的稳定程度大致相当,EW向潮汐因子则是短基线的要更稳定一些。3.2改造前后各年的漂浮量对比年零漂是衡量观测仪器(或其基墩)稳定程度的一个指标,将涉县台伸缩仪NS向和EW向改造前后各年的年漂移量列对比,见表5。从表中可以看出NS向改造前后漂移量相差不大,且越来越小,而EW向则相差较大,且越来越趋向变大。考虑到系统的因素,改造后两分向的漂移量差值大致相当。3.3ew、ns的标定涉县改造后数字化和模拟标定情况见表6,从表中看出只有在2002年12月的标定中EW向超限,NS向在2002年12月和2003年9月的标定中超限。在其它标定中短基线的NS向和长基线的EW向格值重复精度相当。4记录精度和基本参数分析通过伸缩仪记录资料内在精度、固体潮汐因子和误差分析,可以看出只要是扣除模拟记录和数字记录的系统误差,涉县台NS向改造为短基线后精度与长基线时基本相当,包括同其它台站的对比,也可以发现改造后的SS-Y型伸缩仪基线在10m～15m左右的记录精度基本可以满足洞体应变观测需要。通过对涉县台改造前后各两年的年零漂的分析来看,NS向基线由长变短后漂移量基本相当,EW向在基线长度不变的情况下,漂移量明显变小。通过伸缩仪数字化记录曲线的对照,可以说从固体潮幅度来看,短基线的要好于长基线的。而从格值重复精度对比方面长基线的EW向要稍好于短基线的NS向。另外,在分析过程中发现数字化资料的内在精度较低的月份,多是受到外界干扰或资料处理不当。因此应减少人为干扰和提高观测人员的资料处理能