主动震源实验对乌鲁木齐台地磁数据的影响初步分析

摘要

2013年初在乌鲁木齐西北约80km、北天山北麓的呼图壁县建设名为新疆主动震源野外科学观测的研究站，主动震源试验系统由震源系统、气枪控制系统、气源及控制系统、台网监测系统四部分组成，所用震源为气枪震源，气枪每一炮的能量大约为0.9级地震释放能量。主动震源观测对乌鲁木齐台地磁数据产生干扰，本文从乌鲁木齐台几套地磁观测仪器原理、探头结构和放置方式出发，初步分析了干扰产生机制。（1）地磁M15秒数据的H、D和Z分量每隔15～20分钟产生一个约5秒左右的单脉冲型干扰；H、D、Z三分量干扰同步产生；同一分量不同次数干扰幅度大小不等。出现这些现象的原因可能是由于主动震源气枪从开始充气到充满的时间并不是固定的，每一枪的放枪时间也是人为控制，因此每一枪干扰时间间隔不一致；每一枪的能量不是固定的，在某个范围内变化（约15MPa），造成不同次之间同一分量干扰幅度大小不等。乌鲁木齐台磁房距离主动源实验场地大约一公里左右，按照地表P波和S波传播速度，到达磁房的P和S波相差不超过0.5秒，M15为秒采样，其分辨率不够高，因此M15记录的数据相当于P波和S波同时达到，因此每次放炮干扰基本都为单脉冲干扰。（2）H、Z分量干扰分别为3、2纳特左右，D分量干扰为5分左右，最大干扰D不超过10分，H、Z不超过5纳特。磁房距离主动震源实验场地只有一公里，但每次放炮实验的震级较小（约0.9级），而一般情况下P波造成的垂直方向震动要小于S波造成的水平方向的左右晃动，这可能是造成Z分量干扰小于水平方向的D扣H干扰的原因．（3）M15的F分量不受干扰，认为FHD玉M15这套系统的D、H、Z三分量的FGE悬挂式磁通门磁力仪探头由于悬挂部分的悬挂结构是由成十字排列的锡磷青铜片构成，从而使得摆锤在X和Y方向可以自由运动，导致H、D、Z三分量产生同步的干扰，F探头由于置于墩子上而不受干扰。（4）M15分数据由秒数据经过高斯滤波得到，基本不受干扰。（5）乌鲁木齐台的其他地磁相对仪器如GM4和GM3不受主动震源实验的干扰。主动震源观测干扰为一种新类型的地磁干扰源。