地震台实习报告.docx
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地震台实习报告
郫县地震台实习报告
学院：
地球物理学院
姓名：
龚康
学号：
201005050305
2013/11/20
成都地震台概况
•地理位置
成都地震基准台位于：
成都市郫县，新胜镇天生村走石山，东经103°45′36″，北纬30°54′28″，海拨653米，总面积（40亩）。
•历史沿革
–1957年.始建于成都西郊光华村（西南财经学院）附近。
–1967年迁至灌县（今都江堰市玉垒山公园）
–1971年05月重新选台在走石山。
2000年1月1日数字地震记录仪JCZ-1正式投入运行。
宣告模拟记录成为历史。
实验目的
通过实验，使学生加深对地震学的理解，提高对其方法应用的能力；训练学生的实际动手能力和思维能力。
使学生能根据地震波的运动学特征和动力学特征在实际的地震记录图上分析辨认各种震相并测量其震相数据；测定地震的基本参数；求解震源机制；熟悉掌握地震仪的工作原理和记录方法及过程。
实验要求
以地震学基本理论为基础，掌握地震仪工作原理及操作、震相分析及震相数据的测量、地方震、近震震源基本参数的测量及求解震源机制的方法。
一、地电
1、实验要求：
a、了解地电仪器的工作原理和安装的条件要求;
b、掌握地电仪器的具体操作方法;
c、能借助有关电子测量仪器标定仪器；
d、掌握地电台址的选择原则和方法；
e、熟悉地电的布极要求；
f、掌握地电日常观测检查及辅助观测
g、熟练掌握地电观测数据的粗差处理和观测数据突变的处理；
h、掌握单台地电观测资料异常的落实；
i、熟悉汇集多台多手段的异常资料；
j、能够根据本台本地区的地震规律提出预报意见
2、地电观测原理：
郫县地震台观测包括：
地电阻率，大地电磁，ELF观测。
视电阻率采用对称四极法，供电电源通过A，B供电极向地下供直流电，测定供电电流强度I和测量极Ｍ、Ｎ之间人工电场的电位差ΔＶ，根据公式计算出视电阻率ρｓ＝（Ｋ×ΔＶ）／Ｉ（Ｋ为装置系数）
地电场的矢量，在地表同一测点用两套正交的观测装置Ａ１－Ａ２、Ｂ１－Ｂ２同时进行测量，Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２为埋入地下的两个电极，由测量仪器得电位差，用公式求得中心点Ｏ在相应方向的平均地电场强度
ＥＬＦ为超低频电磁接收仪，１千公里左右外定向发射超低电磁波，本地接收。
主要研究其间高空电离层及本地电磁场变化情况。
3、地电阻率观测台站选建原则
地电阻率台站一般选建在地震活动带附近的完整基岩上。
观测目的层和供电极距AB一般从电测深曲线上来选定，目的层应选受力后电阻率有明显变化的多孔砂岩或其它岩层。
在电测深曲线上具体点位应定在目的层和其它岩层的交界面附近，以便岩层受力后电阻率有更加明显的变化。
当在电测深曲线上具体点位确定之后，勘探深度h和AB极距也就确定了。
MN极距一般为AB极距的三分之一到五分之一。
M点和N点一般选在电流线平行于地表的AB中部，只有这样观测数据才会比较稳定。
观测剖面上的四个电极一般为对称四极。
ZD8B测量主程序
处理当日数据
预热
读时间
初始化
00分?
Y
当日最后一次测量吗?
打印数据
05分?
00分?
清测6道标记
转换另外3道
三道ρs测量
测3道
测6道?
00点处理
15分?
通讯
预热延
迟16秒
16秒
05分?
00点?
本小时测量吗?
NN
Y
N
Y
Y
N6
N3
N
Y
N
Y
NY
Y
测量电阻率流程图
读入K值
延时500ms
测量电流I
K=00?
Yes
I<0.1A?
NOYes
延时500ms
NO
计算电流I
测量Vsp
计算人工电位差V
延时1s
计算电阻率ρs
置测量电流I
延时1s
计算均方差SD
计算相对均方差Kσ
测量电流I
返回
显示测量结果
存储测量结果
测量人工电位差V
延时500ms
存储数据?
I<0.1A?
YesNO
NOYes
●物探电法是移动供电电极、测量电极的位置，测量视电阻率空间变化，探测地下介质电性结构随空间的变化
●地震地电阻率观测是在多方位布设装置，固定供电电极、测量电极的位置，观测视电阻率时间变化，探测地下介质电性结构随时间的变化
●测量目的是确定地下介质电性在空间上的变化，而地下介质电性在空间上的差异是很大的，因此物探电法的观测精度不需要很高，约5％左右。
地震地电阻率观测是在同一地点观测地下介质电性随时间的变化，这个变化是缓慢的，变化量也很小，因此物探电法的观测精度远不能满足要求。
二、地磁
1、实验要求：
a、了解地磁图的量图方法，掌握数据的计算和取值方法；
b、掌握标度值和基线值得测试方法和计算，了解磁通门经纬仪和Overhauser效应磁力仪进行D、I、F观测的原理和方法；
c、熟悉《地磁观测报告》的内容及产出过程；
d、了解平静太阳日变化Sq的日变化、季节变化经度差异等特点；
e、了解磁暴形态学特点，掌握磁暴分类、识别处理方法和磁暴报告的编写；
f、熟悉地磁活动性及磁情K指数的概念，了解K量板的制作方法掌握K指数的量算方法和K指数报告的编写
g、了解《地磁观测报告》、《磁暴，K指数报告》在国民经济建设中的用途《中国地磁图》的编制；
h、掌握数字化资料的处理与异常识别；
2、实验原理
氢原子核的质子是一种带有正电荷的粒子，其本身在不停地自旋，具有一定的磁性。
在外磁场的作用下自旋质子将按一定方向排列，称为核子顺磁性。
但其磁性甚微，只是在一些磁化率很低的逆磁性物质中才能反映出来，如某些碳氢氧化合物液体（水、酒精、甘油等）。
在这些样品中质子受某强磁场激发而具有—定方向排列，去掉外磁场，则质子在地磁场作用下将以同—相位绕地磁场T旋进，其旋进频率f与地磁场T有以下关系：
T=23.4872f，单位为伽马。
当测定出频率f以后即可计算出总磁场强度T的数值。
利用这种原理制成的仪器称为质子旋进式磁力仪，或称核子旋进式磁力仪。
质子旋进磁力仪稳定性好。
温度影响小、没有零点掉格、精度高，可观测弱磁异常工作时不必准确定向，适于在运动状态下观测。
但这类仪器的使用要受到磁场梯度范围的限制。
我国生产的这类仪器有302型海空核子旋进磁力仪，精度达±1.0伽马，CHD型地面核子旋进磁力仪精度为±1.5伽马。
双重核共振磁力仪[doublenuclearresonancemagnetometer]：
是借助高频磁场（约62兆周／秒）的能量使样品（四甲基四氢化环乙烷、二甲氧基乙烷等溶液）中的离子产生电子顺磁共振，而后通过样品的核子和电子之间的相互作用（Overhauser效应），电子把能量转移给核子，实现原手核磁矩的取向排列，并在地磁场的作用下产生核子顺磁共振。
这种现象称为双重核共振现象，按这种原理设计的测量地磁场的仪器称为双重核共振磁力仪。
双重核共振取得的信号要比用直流脉冲磁场激发而获得的信号大。
为了提高这类仪器的信噪比，可采用两种溶液而且接收线圈反向串联的双探头结构。
磁通门计是一种结构结实、精确度高、灵敏度高的便携式磁场测试仪器，可以满足用户监视快速移动的磁场和测量电线周围的磁场。
磁通门计的高稳定性、高线性度和高精度性，使其成为测量高精度弱磁场的最优选择。
与磁通门计配合使用的传感器分为：
横向传感器和轴向传感器。
• 电极埋设
两对电极以测点中心点对称敷设，分别测量南北方向和东西方向的电场E2和E1，每对电极间的距离一般为50～100米，电极与土壤充分接触，如遇电极埋设处在砂石层，则需要从其它地方取土，埋深大于1.5m（冻土层一下），接地电阻小于2000Ω。
• 磁传感器安装
两磁传感器（H1，H2）分别按由正南北（H1）正东西（H2）敷设，方向的偏差小于1，利用水平尺进行磁传感器布设的水平调节，磁传感器距中心点需大于20m，磁传感器间距大于8m。
• 极距：
50-200m，极距误差小于1％，100m极距的方位误差不大于1°； • 任一电极25米以内应没有明显干扰因素，如用电设备、机井、观测室等； • 铅板电极埋深应大于当地冻土层深度，电极线用防水密封的塑料套管引导至观测室。
三、测震
1、台址选择
台址选择分策略上的因素和技术上的因素,前者包括交通通讯条件,供水供电情况,基建施工是否方便,台站管理人员的工作和生活是否方便等。
后者包括宏观选点和微观试验,下面几条即是属技术因素:
（1） 地质地形:
有完整且较大面积露头的基岩,岩性要坚
硬致密,不应在风口,滑坡带,断裂带及易发生洪涝灾害及泥石流的地方建台
（2） 避开强振动干扰源:
远离河流,工厂,铁路等,参考距
离在0.3KM至3KM。
（3） 良好的地动噪音,温度和湿度的季节变化符合规范。
（4） 良好的避雷环境（雷电的高发区不得建台），和较低的接地电阻。
成都台测震数字系统框图
地震传感器---拾震仪（图）
•数字地震仪的基本参数
仪器
型号
频带
宽度
采样率
次/秒
三分向数字灵敏度（counts/m/s）
灵敏度
频率
N
E
Z
JCZ-1
360s-20Hz
50
5Hz
地震分析的基础及方法
1、地震波的基本特征：
（P波类、S波类、L面波类）
•T周期：
TP地方震、近震0.2秒-1.0秒<远震、极远震1.0秒以上
•A振幅：
AP•V速度：
VP>VS>VL
•P波类因质点振动方向与地面垂直的,应在U-D向识别
•S波类因质点振动方向与地面平行的,应在N-S或E-W向识别
地震的分类
1）、按震中距△
地方震（Δ=100km）
近震（Δ=1000km）
震相周期小,一般0.2-1.0秒,持续时间不超过三分钟
远震>1000km
极远震>105°（111KM/度）
P波初动周期>1.0秒,P-L持续时间>4分钟
2）、按震源深度
•浅源（60KM以内）
•中源（60-300KM）
•深源（300KM以下）
短周期仪器记录P波初动的前半个周期<后半个周期,当深度>90KM后,面波不发育,>300KM时面波不出现。
•主要深度震相AP、XP、XS、APKP、SPKP
•深震相记录特征。
震相是起始尖锐的脉冲,通常仅有1-2个周期,随深度的加深震相越清晰突出
计算地震三要数（O发震时刻、Δ震中距、M震级）
步骤1：
识别震相---计算S-P---查J-B走时表---求出O和Δ
步骤2：
用公式计算M
（1）近震震级ML=LG（Au）+R（△）+S
R（△）是起算函数S为台基校正值
（2）远震、极远震震级
①面波震级浅源地震（h<80公里）的面波震级。
水平向（SK量取LN、LE）
MS=log（/T）+1.66*log（Δ）+3.51度≤Δ≤130
MS=log（/T）+Ｑ（Δ） Δ>130
垂直向（763量取LZ）
MS7=log（/T）+1.66*log（Δ）+3.33≤Δ≤177（763）
②体波震级
mb或mB=log（A/T）+Q（Δ,h）
mb要在仿真后的DD-1记录上测定PMZ，mB要在仿真后的763记录上测定PMZ或PPMZ。
2009-11-2315:
25:
21.7四川汶川（31.0N,103.2E）发生4.8级地震。
2004-12-2608:
58:
55.03.9N95.9EM=8.9印尼地震（海啸）
四、重力
1、实验目的
a、了解重力仪器安放的条件要求
b、了解重力仪的工作原理以及仪器操作的基本方法；
c、借助有关电子测量仪器标定记录格值；
d、熟练掌握仪器水平位置的确定
e、了解并且掌握观测数据的基本处理及在地震预报方面的基本应用
f、学会使用时间服务系统；
2、观测原理
GS-15型重力仪式静力式金属弹簧重力仪，实质是一个扭转式的弹簧秤，主要用于台站测量重力随时间的变化。
其观测原理为：
在一弹簧体下悬挂一重物，该中午连接一平板并嵌入一平板电容中间，与另外两个电容构成一电容电桥电路。
当重力场发生变化时，弹簧下悬挂的重物将产生位移，从而带动连接的电容器中心板偏移，三级板电容器的两点容量产生变化。
由此破坏原电容电桥的平衡状态。
在电容器的中心板上，可测到与中心板偏移成比例的交流电压。
将这些交流电压通过放大、相敏剑波，然后馈送给电流计。
电流计的偏移与悬系的角位移成比例，即与重力的变化成比例。
变化值通过测量装置最后在记录器上可得到重力场变化的曲线，得到所需要的重力微伽值。
3、实习内容
地震站通过重力仪观察到：
成都台重力仪震前有“附着的高频扰动”，“平衡位置高频扰动”（。
以及高通 滤波处理后的“纺锤状扰动”现象。
重
力仪在没有明显扰动现象的观测数据里，振幅约为 ５×１０－８ｍｓ－２，且不具有上述３类的扰动 现象。
而汶川地震前（５月１０日后）振幅逐渐变大， 到震前（９小时）约为２０×１０－８ｍｓ－２。
该 变化表明重力仪存在外界因素的影响导致上述３类 扰动现象的产生。
在大地震发生前，震源及其附近将会产生微小 的错动和微小的裂缝。
而震前的这种微裂微错的产 生可以发生频带较宽的震动，并且可以以波的形式 向外发射［５］产生重力高频扰动。
有关文献表明高 频扰动的存在可能很微弱，容易被信号中的其他优 势成分覆盖［７］。
而同震响应现象是普遍存在的，对 ２００８年度以来全国范围内４．０级以上，世界范围内 ７．０级以上地震（２２０个）中成都台重力仪没有明显 同震响应的统计表明：
未产生明显同震响应的３７ 个。
其中≤５级２５００ｋｍ以外、５～６级３０００ｋｍ以 外、≥６级８０００ｋｍ以外没有同震响应的影响，而７ 级以上均有明显的同震响应影响。
为
２００８年观测数据的高通滤波结果。
振幅大于２００× 通过仪器不同时段数据的高通滤波结果的
比较表明，成都台ＧＳ重力仪在汶川地震震前出现 的高频扰动不是仪器自身引起的，而是外界因素对 重力仪的影响。
２）对２００８年３２个热带气旋和国内外地震震前 扰动现象的统计表明，成都台重力仪在汶川地震前 出现的扰动现象与其他同类型热带气旋引起的扰动现象相似。
和地震震前出现扰动的比率相比热带气 旋的比率更大。
实习感悟：
对于在台站的实习，也有了更深一步的体会。
这段时间学习到的，见识到的，领悟到的，相比较起我在大学，有了更加深刻的感受，在学校里，我们只是呆在课堂里，透过书本来认识生活的人。
从实习中，我深深觉得地震事业是一个伟大的事业，是一个值得我们为之奋斗的事业。
还没来台站实习之前，我觉得台站的工作主要是负责在计算机前采集下机器的数据，然后做做日常的统计就行了。
但是当我真正来到台站，去深入实习的时候，才知道工作并不是那么简单，在这一个月的时间里，我明白了“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，并深有感触。
总结一下这段时间我的体会和领悟。
概括来说，接触并见识到了台站的真正工作环境、流程和内容，台站老师开放自由却可以轻松的把地震的知识融入工作流程当中，教导给我们。
台站老师们的举手投足，一言一行，体现了对工作的深入的认知程度和认真负责的态度，慢慢的感染了我们，觉得自己看事情开始可以看得更深入更透彻，对待工作也有一个全新的认识。
在业务上，主要学习到了以下几个方面的知识：
1.熟悉了地震数据获取的流程。
包括仪器数据的采集，采集后数据的提取与转换，以及数据的管理与上传。
并掌握了日常的软件的操作流程。
2.对地震波有了初步的印象。
在日常的数据采集过程当中，台站的老师耐心的讲解了地震波的特征，以及各种影响因素所造成的数据波形的异常，比如说抽水干扰、爆破干扰等。
3.了解了地震仪器的工作原理。
通过台站领导的讲授以及对书本的阅读，了解了许多仪器的工作原理以及各个仪器的用途。
比如水准仪，重力垂直摆，石英摆等等。
4.了解了台站的发展史以及地震行业发展规划。
了解了台站的建站历史，台站从无到有，从设备简陋到设备的齐全与完善，从模拟仪器到全数字化网络化仪器，我深深的感受到，地震行业需要我们不断的去努力，去不断的创新与进步。
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