地震地電場(chǎng)觀測(cè)方法與技術(shù)專題研討會(huì)紀(jì)要

我國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)始于1966年邢臺(tái)6．8級(jí)地震前后，從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，已先后建成了由100多個(gè)臺(tái)站組成的數(shù)字化地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)，開(kāi)展了中國(guó)大陸地電場(chǎng)背景變化探測(cè)及主要活動(dòng)斷裂帶、重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)等區(qū)域性變化的觀測(cè)與研究。為了更好地發(fā)揮地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)的應(yīng)用效能，探索地電場(chǎng)觀測(cè)、研究和未來(lái)發(fā)展思路，中國(guó)地震學(xué)會(huì)地震電磁學(xué)專業(yè)委員會(huì)于2011年10月17—18日在江蘇省揚(yáng)州市召開(kāi)了地電場(chǎng)觀測(cè)方法與技術(shù)專題研討會(huì)。本次專題研討會(huì)由中國(guó)地震學(xué)會(huì)地震電磁學(xué)專業(yè)委員會(huì)主辦，全國(guó)地震電磁學(xué)科技術(shù)管理組地電管理部(甘肅省地震局)組織，江蘇省地震局與江蘇省揚(yáng)州市地震局協(xié)辦，上級(jí)主管部門(mén)中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司及掛靠單位中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所給予了大力支持。

在研討會(huì)上，中國(guó)地震學(xué)會(huì)地震電磁學(xué)專業(yè)委員會(huì)主任委員、中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所蔡晉安副所長(zhǎng)到會(huì)。他就召開(kāi)本次研討會(huì)的目的、意義和重要性等發(fā)表了講話，并全程主持了專題研討活動(dòng)。江蘇省地震局倪岳偉副局長(zhǎng)、江蘇省揚(yáng)州市地震局蔣志遠(yuǎn)局長(zhǎng)到會(huì)，并對(duì)研討會(huì)的召開(kāi)表示祝賀。上海市地震局馬欽忠研究員、中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所席繼樓副研究員、甘肅省地震局杜學(xué)彬研究員、陸陽(yáng)泉研究員等分別就地電場(chǎng)在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用研究、地電場(chǎng)觀測(cè)現(xiàn)狀與主要影響因素、地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)效能評(píng)估等方面做了專題報(bào)告。錢(qián)家棟教授、趙家騮教授、田山教授等10多位長(zhǎng)期從事地震電磁觀測(cè)、研究、應(yīng)用和管理的專家參加了研討會(huì)。

研討會(huì)上，與會(huì)專家們充分肯定了我國(guó)目前在地電場(chǎng)觀測(cè)和研究方面已經(jīng)取得的成績(jī)和進(jìn)展，以及地電場(chǎng)觀測(cè)手段在防震減災(zāi)工作已經(jīng)展現(xiàn)的應(yīng)用成效，同時(shí)也深度剖析了影響地電場(chǎng)觀測(cè)的各類主要因素。通過(guò)熱烈討論，各與會(huì)專家對(duì)地電場(chǎng)觀測(cè)現(xiàn)狀達(dá)成了共識(shí)，基本明確了現(xiàn)階段需要重點(diǎn)開(kāi)展的工作和關(guān)注的問(wèn)題以及未來(lái)發(fā)展的基本思路等。

1 我國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)和應(yīng)用現(xiàn)狀

地電場(chǎng)是重要的地球物理場(chǎng)，是地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)研究中的重要手段之一。我國(guó)在“九五”、“首都圈”等工程項(xiàng)目中建設(shè)地電場(chǎng)臺(tái)站20多個(gè)，“數(shù)字地震網(wǎng)絡(luò)工程”項(xiàng)目中建設(shè)地電場(chǎng)臺(tái)站80多個(gè)。在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的關(guān)懷和支持下，以及從事地震電磁學(xué)研究的各界同仁們的不懈努力下，我國(guó)地震地電場(chǎng)觀測(cè)、管理和應(yīng)用已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，目前已經(jīng)頒布的與地電場(chǎng)觀測(cè)方法和觀測(cè)技術(shù)有關(guān)的國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有5項(xiàng)。

根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心提供的資料，我國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)成功記錄到了地電場(chǎng)日變化、地電暴、潮汐變化等背景變化。其中典型地電場(chǎng)日變化在同一臺(tái)站具有重現(xiàn)性，在區(qū)域臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)中具有同步性或相似形，在全國(guó)范圍內(nèi)的變化形態(tài)與地方時(shí)具有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。地電暴在全國(guó)范圍內(nèi)能夠記錄到同步變化，且絕大多數(shù)臺(tái)站具有比較一致的變化形態(tài)。在我國(guó)海域地區(qū)(近海、島嶼等)地電場(chǎng)記錄中還發(fā)現(xiàn)了具有潮汐形態(tài)變化的現(xiàn)象。這些結(jié)果表明，在正常觀測(cè)條件下，我國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)能夠客觀、真實(shí)、可靠地記錄到較寬頻段范圍內(nèi)的天然地電場(chǎng)變化信息，為地電場(chǎng)的產(chǎn)生、傳播和演化機(jī)理研究以及在地球電磁環(huán)境變化、地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)等方面的應(yīng)用研究，提供了寶貴的基礎(chǔ)觀測(cè)資料。

根據(jù)我國(guó)長(zhǎng)期從事地震預(yù)報(bào)的地震電磁學(xué)領(lǐng)域的專家們提供的資料和研究成果，從近年來(lái)我國(guó)發(fā)生的中強(qiáng)以上的地震研究情況來(lái)看，震前地電場(chǎng)異常信號(hào)的出現(xiàn)具有較高的可信度，充分利用震前地電場(chǎng)異常信號(hào)進(jìn)行地震預(yù)測(cè)具有一定的可行性。目前，在震例研究方面，通過(guò)對(duì)汶川8．0級(jí)地震、玉樹(shù)7．1級(jí)地震、文安5．1級(jí)地震以及西藏、云南地區(qū)多次發(fā)生的6．0級(jí)以上地震前后的地電場(chǎng)臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)資料的分析和總結(jié)，有針對(duì)性地開(kāi)展了地電場(chǎng)震前異常變化的特征研究以及地電場(chǎng)異常信息提取方法的研究和探索工作。上述研究工作所取得的成果，目前在青藏塊體地震趨勢(shì)性研究、大華北震情跟蹤、重點(diǎn)監(jiān)視區(qū)短臨跟蹤以及全國(guó)范圍內(nèi)多個(gè)地區(qū)異常落實(shí)等方面，已經(jīng)得到了比較好的驗(yàn)證和應(yīng)用。

2 影響地震地電場(chǎng)觀測(cè)的主要因素

目前影響地震地電場(chǎng)觀測(cè)的主要因素為天然(或人為)電磁環(huán)境干擾和地電場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)故障兩個(gè)方面。同時(shí)，對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)的人為干預(yù)和非正常操作，也是產(chǎn)生非期望觀測(cè)數(shù)據(jù)的原因之一。

2．1 電磁觀測(cè)環(huán)境干擾

典型的電磁環(huán)境干擾主要包括地鐵(輕軌)等基于直流供電的軌道交通系統(tǒng)和基于交流供電的電氣化鐵路系統(tǒng)等產(chǎn)生的對(duì)地泄漏電流的干擾，超高壓交直流輸電系統(tǒng)接地極附近、避雷塔附近產(chǎn)生的回路電流和漏電干擾，以及其他各類工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活設(shè)施建設(shè)、運(yùn)行等產(chǎn)生的50Hz工頻干擾。此外，還有一些在特定區(qū)域產(chǎn)生的不明非工頻干擾等。電磁環(huán)境干擾嚴(yán)重時(shí)可造成觀測(cè)數(shù)據(jù)正常變化失真和畸變，對(duì)觀測(cè)資料的應(yīng)用帶來(lái)一定的困難。

雷電影響則是一種天然電磁環(huán)境干擾，除了產(chǎn)生數(shù)據(jù)的波動(dòng)和擾動(dòng)外，強(qiáng)雷電沖擊還可能造成觀測(cè)儀器工作不穩(wěn)定，甚至造成儀器停測(cè)和毀壞。強(qiáng)雷電主要通過(guò)3個(gè)途徑對(duì)觀測(cè)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，即通過(guò)外線路感應(yīng)和傳導(dǎo)、通過(guò)交流供電系統(tǒng)感應(yīng)和傳導(dǎo)、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)(特別是無(wú)線路由系統(tǒng))感應(yīng)和傳導(dǎo)。目前主要以感應(yīng)雷的影響為主，在雷電多發(fā)區(qū)也會(huì)受到臺(tái)站直擊雷的影響。

2．2 地電場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)故障

目前比較突出的地電場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)故障主要包括外線路故障、測(cè)量電極故障及線路(或電極)埋設(shè)問(wèn)題等。外線路故障包括地埋線路接頭處(或整體線路)絕緣性能變差，地埋線路絕緣層破損，架空或地埋線路接觸不良、開(kāi)路、毀壞、被盜等。測(cè)量電極問(wèn)題主要包括測(cè)量電極本身性能退化、測(cè)量電極埋設(shè)方法問(wèn)題、電極引線對(duì)地絕緣性能問(wèn)題等。線路(或電極)埋設(shè)問(wèn)題主要為埋設(shè)深度不足、絕緣處理不當(dāng)?shù)取＿@些故障可能造成觀測(cè)數(shù)據(jù)受外部因素(如氣候變化、降雨、灌溉、土壤溫濕度變化等)影響產(chǎn)生非周期性擾動(dòng)、漂移和階躍性變化，嚴(yán)重的時(shí)候可能造成觀測(cè)數(shù)據(jù)完全偏離正常的地電場(chǎng)變化趨勢(shì)和形態(tài)。

2．3 地震地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)效能評(píng)估

根據(jù)中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司的要求，由全國(guó)地震電磁臺(tái)網(wǎng)技術(shù)管理組對(duì)全國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)中102個(gè)臺(tái)站的監(jiān)測(cè)效能進(jìn)行了評(píng)估，主要包括臺(tái)網(wǎng)布局、觀測(cè)環(huán)境、觀測(cè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量、觀測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)用及綜合評(píng)價(jià)等幾個(gè)方面。評(píng)估結(jié)果顯示，觀測(cè)環(huán)境評(píng)價(jià)“優(yōu)秀”的臺(tái)站占參評(píng)臺(tái)站的52．94%;觀測(cè)系統(tǒng)評(píng)價(jià)為“優(yōu)秀”的臺(tái)站占參評(píng)臺(tái)站的52．94%;各省(市、自治區(qū))地電場(chǎng)臺(tái)網(wǎng)空間密度及分布的合理性差異較大，部分地區(qū)臺(tái)網(wǎng)密度低，應(yīng)適當(dāng)加密布設(shè)地電場(chǎng)觀測(cè)站，組網(wǎng)觀測(cè)?？傮w而言，在全國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)中近半數(shù)臺(tái)站綜合評(píng)價(jià)為“優(yōu)秀”，70%以上的臺(tái)站綜合評(píng)價(jià)為“合格”以上，說(shuō)明我國(guó)地電場(chǎng)觀測(cè)網(wǎng)的整體工作狀態(tài)是基本良好的，但由于受到如前所述的各種因素的影響，尚需針對(duì)性地采取必要措施，進(jìn)一步提高觀測(cè)質(zhì)量。

2．4 地電場(chǎng)發(fā)展思路及相關(guān)問(wèn)題討論

我國(guó)開(kāi)展地震地電場(chǎng)觀測(cè)和研究的時(shí)間相對(duì)較短，目前仍然是一個(gè)比較年輕的觀測(cè)手段。目前已經(jīng)開(kāi)展的研究工作表明，該方法也是具有較大應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ㄖ?。在各方面的支持、參與和共同努力下，通過(guò)對(duì)已有的研究成果、進(jìn)展和成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)吸收，盡快處理地電場(chǎng)觀測(cè)和應(yīng)用研究中亟待解決的相關(guān)問(wèn)題，必將能夠在防震減災(zāi)事業(yè)中發(fā)揮更好的作用和效能。

(1)結(jié)合現(xiàn)狀，強(qiáng)化管理

在影響地電場(chǎng)觀測(cè)的各主要因素中，地電場(chǎng)觀測(cè)系統(tǒng)故障和問(wèn)題是完全可以避免的。建議結(jié)合目前的觀測(cè)現(xiàn)狀，在臺(tái)站建設(shè)、日常觀測(cè)、系統(tǒng)運(yùn)行以及日常維護(hù)過(guò)程中，通過(guò)規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化等研究、實(shí)施和管理措施，消除臺(tái)站觀測(cè)系統(tǒng)對(duì)觀測(cè)資料產(chǎn)生的影響。同時(shí)，關(guān)于儀器使用方面產(chǎn)生的非期望觀測(cè)數(shù)據(jù)問(wèn)題，建議在各類培訓(xùn)活動(dòng)中予以突出和強(qiáng)化，同時(shí)在日常觀測(cè)過(guò)程中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)范、加強(qiáng)管理。

關(guān)于雷電影響問(wèn)題，建議密切配合中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司開(kāi)展的防雷技術(shù)攻關(guān)工作，加強(qiáng)臺(tái)站基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)、日常維護(hù)和管理工作。

(2)深入實(shí)際，加強(qiáng)研究

電磁環(huán)境干擾對(duì)地電場(chǎng)觀測(cè)的影響問(wèn)題，在現(xiàn)階段屬于客觀存在且不可避免的問(wèn)題。解決這些問(wèn)題的唯一辦法是深入臺(tái)站第一線，對(duì)可能影響觀測(cè)的各個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)展認(rèn)真調(diào)查、研究與科學(xué)實(shí)驗(yàn)。建議進(jìn)一步開(kāi)展環(huán)境干擾識(shí)別、抑制和消除等方面的研究和試驗(yàn)工作，特別是對(duì)于比較典型的已知源的干擾問(wèn)題，從干擾機(jī)理、影響方式和影響程度等方面開(kāi)展研究工作，并通過(guò)及時(shí)交流，使得研究結(jié)果得到推廣和應(yīng)用。

加強(qiáng)地電場(chǎng)觀測(cè)資料應(yīng)用等方面的研究工作。建議在各級(jí)管理部門(mén)的大力支持下，以及在基本科研業(yè)務(wù)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目、地震行業(yè)專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目、星火計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目等科研項(xiàng)目的資助下，開(kāi)展地電場(chǎng)觀測(cè)資料在地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)及相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用研究工作，特別是能夠加強(qiáng)在強(qiáng)電磁干擾背景下的地電場(chǎng)信息提取和分析方法等方面的研究工作。

(3)面向未來(lái)，發(fā)展提高

加強(qiáng)在地電場(chǎng)觀測(cè)方面的新技術(shù)、新方法、新思路、新領(lǐng)域的研究和探索工作，提高地電場(chǎng)觀測(cè)的環(huán)境適應(yīng)能力、抗干擾能力和綜合應(yīng)用能力。如開(kāi)展野外無(wú)人值守(有人看護(hù))觀測(cè)方法和技術(shù)研究，開(kāi)展多方位、多極距地電場(chǎng)觀測(cè)方法和觀測(cè)機(jī)理研究，開(kāi)展在復(fù)雜環(huán)境和場(chǎng)地條件下的深井觀測(cè)研究和試驗(yàn)，開(kāi)展典型電磁干擾源抗干擾方法和技術(shù)研究，開(kāi)展地電場(chǎng)產(chǎn)生、傳播及演化機(jī)理的跨學(xué)科綜合研究和探索等。