成都臺地電阻率動態(tài)特征及鄰區(qū)強震映震分析

柏江玲，李雪浩，鐘李彬，徐文海，林 建，趙乃千

（1.成都地震基準臺，四川 郫縣 611730；2.康定地震中心站，四川 康定 626001）

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成都臺地電阻率動態(tài)特征及鄰區(qū)強震映震分析

柏江玲1，李雪浩1，鐘李彬1，徐文海1，林 建1，趙乃千2

（1.成都地震基準臺，四川 郫縣 611730；2.康定地震中心站，四川 康定 626001）

摘要：基于成都臺長期的地電阻率觀測數(shù)據(jù)在時域的變化規(guī)律，對該地區(qū)觀測數(shù)據(jù)的正常變化特征、干擾因素、可靠性進行分析研究，獲取觀測數(shù)據(jù)的動態(tài)特征。同時通過成都臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)在汶川MS8.0、蘆山MS7.0等地震前后的變化動態(tài)，研究地電阻率觀測數(shù)據(jù)在災害性地震前后的趨勢性及短臨異常特征，并對其進行映震分析。分析表明：視電阻率的異常變化與Ms7.0以上強震的發(fā)生存在一定的映震關(guān)系。

關(guān)鍵詞：地電阻率；動態(tài)特征；映震分析

0　引言

我國地震地電觀測始于1966年邢臺地震后，多年來積累了大量豐富連續(xù)的地電阻率觀測資料，在科學工作者們的持續(xù)努力下，大力推動了我國地電觀測裝置系統(tǒng)的技術(shù)進步和臺站的全面建立[1]。國內(nèi)多位學科專家在地電理論、方法和數(shù)據(jù)分析中，先后都應用了成都臺地電阻率和地電場觀測數(shù)據(jù)開展研究[2]，這也為成都臺地電觀測數(shù)據(jù)的深入研究提供了堅實的理論和分析基礎。但在實際研究中，地震地電觀測所反映出震兆關(guān)系的差異性、多樣性，以及復雜的場地電磁干擾因素都凸顯出來，給資料的分析、研究及應用都帶來了很大的困難。本文通過對成都臺2000年以來的地電觀測資料進行整理，對距臺站300公里范圍內(nèi)MS≥5.0級的震例進行分析，獲取成都臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)的動態(tài)特征，震前數(shù)據(jù)變異特征，研究其與鄰區(qū)中強地震的映震關(guān)系，探尋其在區(qū)域強震預測中的應用方法，對進一步提高觀測資料質(zhì)量具有積極的意義，同時也為鄰區(qū)中強地震發(fā)生短臨預報提供參考。

1　地電阻率觀測系統(tǒng)

成都地震臺為中國地震局最早建立的國家級I類基準臺，隸屬于四川省地震局。臺站位于都江堰市與郫縣交界的走石山，地處龍門山地震斷裂帶的前山斷裂，距汶川地震震中約36公里，距蘆山地震震中約88公里，地理位置特殊，地震監(jiān)測位置重要。

成都臺地電阻率觀測分別沿N58oE和N49oW兩個測向以對稱四極方式布設測道，見圖1。其中N58oE測向供電極距AB=686m，測量極距MN=226m，裝置系數(shù)K=1228m；N49oW測向供電極距AB=846m，測量極距MN=270m，裝置系數(shù)K=1870m。

地電阻率的供電電極和測量電極均采用1 cm厚，55cm×80cm的長方形鉛板電極，均采取水平埋設，埋深約2m。外線路使用專門定制的銅芯絕緣電纜線，通過橫擔絕緣子架空的方式布設。電極接地電阻檢測、測量線絕緣電阻檢測和觀測室接地電阻檢測均合格。

成都臺地電阻率觀測現(xiàn)使用ZD8M數(shù)字地電儀進行觀測，穩(wěn)流源為WL6B型穩(wěn)流源。地電測量儀器和穩(wěn)流源定期進行通電檢查和標定校準，均符合相關(guān)規(guī)范要求。

2　觀測數(shù)據(jù)動態(tài)特征

成都地震臺的臺址結(jié)構(gòu)條件符合地電觀測的規(guī)范要求，觀測裝置系統(tǒng)完全達到規(guī)定的技術(shù)要求，觀測系統(tǒng)能正常運行，具備科學數(shù)據(jù)產(chǎn)出的觀測環(huán)境條件。但總體來看，地電阻率觀測數(shù)據(jù)的連續(xù)率和完整率不高，數(shù)據(jù)精度偏低，這與如今城市建設、經(jīng)濟發(fā)展、城市交通軌道運行等原因有著很大的關(guān)聯(lián)，也側(cè)面反映出觀測環(huán)境正在逐步惡化這一趨勢。

通過詳細的對比研究分析，得出成都地震臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)有如下一些變化形態(tài)：

（1）地電阻率數(shù)據(jù)會呈現(xiàn)一定的季節(jié)性規(guī)律變化，而季節(jié)性的規(guī)律變化通常被認為是非應力—應變因素引起的一類干擾，這類變化形態(tài)通常與地震無關(guān)[3]。成都臺地電阻率兩個測道特別是N58oE測向在汶川地震之前均呈現(xiàn)明顯的“夏高冬低”的準年周期變化，通常為每年2-4月出現(xiàn)極小值，7-9月出現(xiàn)極大值，見圖2。測值隨淺層電阻率升高而減小，隨淺層電阻率的降低而增大，稱之為反常季節(jié)性干擾變化[2]。

（2）城市化建設進程的加劇發(fā)展，以及汶川震后恢復重建的影響，都對地震監(jiān)測觀測環(huán)境造成了嚴重的破壞。成都臺地電阻率N58oE測向的A供電極位于一大型門窗廠內(nèi)，在2013年底的地電觀測場地改造中將A供電極移出了門窗廠至公路對面，移動距離約50m。由于A電極所處位置附近有大量的門窗廠、軋鋼廠等，從觀測數(shù)據(jù)上來看，移動A供電極數(shù)據(jù)質(zhì)量提高不明顯，N58oE測道仍然突跳、階躍、日均值超差頻繁出現(xiàn)。當數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，臺組人員均按照相關(guān)規(guī)范對觀測場地和觀測系統(tǒng)進行檢查，檢查結(jié)果正常。但是觀察發(fā)現(xiàn)，在春節(jié)放假工廠停工期間，觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定，超差、突跳等現(xiàn)象明顯減少，見圖3。

電阻率N49oW測道則多年來觀測數(shù)據(jù)一直趨于穩(wěn)定，日變化很小。

（3）2008年汶川地震后，臺站附近修建了一條成都至青城山的高速鐵路（簡稱成青快鐵），離外線布極中心約1.5公里，離最近供電極約1公里。2013年6月8日，成都地鐵2號線二期工程西延線茶店子客運站（不含）──犀浦區(qū)間正式投入運營，其犀浦站距我臺約26公里。此地鐵延線的開通對地電觀測造成了嚴重的影響和干擾，觀測精度偏低。

3　映震分析

3.1四川盆地及周邊地震概況

龍門山斷裂帶及其周邊近年來地震活動尤為活躍，2000年來在距臺站300公里范圍內(nèi)共發(fā)生7個MS≥5.0級地震，即2006年武都、文縣MS5.0，2008年汶川MS8.0，2011年爐霍MS5.3，2013蘆山MS7.0，2014年越西MS5.0和康定MS6.3，2015年樂山MS5.0地震，見表1。

3.2地電阻率數(shù)據(jù)處理方法及資料使用

通過對成都臺2000年以來的視電阻率日均值原始曲線用滑動傅氏分析方法（MFM）[4]消除年變化后的曲線分析異常。汶川地震前成都臺布極區(qū)除瞬間出現(xiàn)的民用電雜散電流影響外無其他干擾，月觀測精度為0.1％左右，觀測數(shù)據(jù)可信。2008年5月至2010年5月兩年內(nèi)因安置地震災民，恢復重建工廠，成青快鐵運行等一系列因素，使N58oE測道視電阻率受到的最大干擾幅度為11％，觀測精度降低0.5％-2％，觀測數(shù)據(jù)不可用。2010年6月后觀測數(shù)據(jù)干擾影響逐步消除，觀測精度逐步改善，觀測環(huán)境未出現(xiàn)新的變化，月觀測精度接近汶川地震前水平，故視電阻率日均值數(shù)據(jù)可用。長期以來，N49oW測道視電阻率除受降雨和偶然的雜散電流干擾外未見其他干擾，測區(qū)環(huán)境一直未有新的變化，觀測精度優(yōu)于0.2％，視電阻率日均值可用。

表1　2000年以來震中距300km范圍內(nèi)5.0級以上地震一覽表

3.3地電阻數(shù)據(jù)映震分析

因2008年6月-2010年5月N58oE測道受干擾影響嚴重，故分2008年6月前和2010年6月后兩個時段進行該道觀測數(shù)據(jù)分析。N49oW測道采用2000年1月以來全時段觀測數(shù)據(jù)進行分析。

（1）汶川MS8.0地震

圖4為2000年1月—2013年11月N49oW測道視電阻率日均值曲線，使用MFM方法消除年變。由圖可見，該測道觀測數(shù)據(jù)經(jīng)常出現(xiàn)快速上升或突降的變化，查閱觀測日志，其變化多為測區(qū)降雨影響，日數(shù)據(jù)變化幅度小于1％，2006年—2008年期間未出現(xiàn)類似N58oE項的趨勢異常變化。

圖5為2000年1月—2008年5月N58oE測道視電阻率日均值曲線，使用MFM方法消除年變。由圖可見，圖中直線表示大致的“正常變化”趨勢，2000年—2005年，視電阻率維持正常的變化趨勢，2006年開始，視電阻率在年變高值沒有恢復的情況下出現(xiàn)顯著下降異常，截止2008年2月，持續(xù)下降幅度約7.2％，2008年3月初開始轉(zhuǎn)折，出現(xiàn)恢復上升，上升速率較下降速率更快，汶川MS8.0地震發(fā)生在曲線恢復變化過程中。整個過程顯現(xiàn)出震前“中期下降—然后恢復”的異常變化特征，研究表明：N58oE測道視電阻率的異常變化與地震的發(fā)生存在一定的映震關(guān)系，N49oW測道則沒有類似的異常現(xiàn)象出現(xiàn)。

（2）蘆山MS7.0地震

蘆山地震發(fā)生在NE向龍門山斷裂帶南段，震級小于汶川地震。圖6為N58oE測道2010年6月—2013年10月的視電阻率原始日均值曲線，使用MFM方法消除年變。由圖可見，在此期間，觀測數(shù)據(jù)存在不清晰的年變，且瞬間的高頻次變化多，但持續(xù)性的趨勢變化仍然存在。2012年07月—2012年10月，曲線快速下降，異常持續(xù)4個月，最大下降幅度6.5％，2012年10月底急速恢復，在恢復過程中發(fā)生蘆山MS7.0地震，其“中期下降—然后恢復”的變化過程清晰。震后出現(xiàn)快速下降，持續(xù)5個月后，轉(zhuǎn)折恢復，期間發(fā)生了2013年7月22日甘肅岷縣漳縣Ms6.6級地震，分析表明：視電阻率的異常變化與地震的發(fā)生存在一定的映震關(guān)系。

（3）在所選取的震例中，震級在MS5.0至MS6.0之間的地震在震前未見明顯前兆異常，視電阻率的異常變化與MS7.0以上強震的映震關(guān)系更為明顯。由于數(shù)據(jù)分析方法較為單一，且缺少與其他相鄰臺站的數(shù)據(jù)對比，視電阻率的變化與地震的映震關(guān)系還需要進一步深入研究。

參考文獻:

[1]錢家棟，陳有發(fā)，金安忠．地電阻率法在地震預報中的應用[J]．北京：地震出版社，1985:5-8.

[2]譚大誠，趙家騮，劉小鳳等．自然電場的區(qū)域性變化特征分析．地球物理學報,2014,57（5）:1588-1598.

[3]錢復業(yè)，趙玉林，許同春．地電阻率季節(jié)干擾變化分析[J]．地震學報,1987，9（3）：289-302.

[4]杜學彬等，兩次近距離大震前成都臺視電阻率重現(xiàn)性，相似性和各向異性變化[J]．地球物理學報，2015，58（2）.

DYNAMIC CHARACTERISTICS OF EARTH RESISTIVITY AT CHENGDU STATIONAND ANALYSIS ON REFLECT OF EARTHQUAKE IN THE ADJACENT REGIONS

BAI Jiang-ling1，LI Xue-hao1，ZHONG Li-bing1，XU Wen-hai1，LIN Jian1，ZHAO Nai-qian2
（1.Seismic Standard Station of Chengdu，Sichuan Pixian 611730，China）（2.Center Seismic Station of kangdin，Sichuan Kangding 626001，China）

Abstract:Based on the earth resistivity variation regular in time domain and frequency domain，and the longterm earth resistivity observation data of Chengdu station,analysis on the normal variation ,interference factors，reliability of observation data，to acquire dynamic characteristics of earth resistivity.as well,analysis on the variation before and after the Wenchuan MS8.0 and Lushan MS7.0 earthquake of observation data,the tendency and anomaly characteristics.The analysis shows that: anomaly characteristics of earth resistivity and earthquake have a relationship，it’ s more obvious when a strong earthquake happened.

Key words:Chengdu station；earth resistivity；dynamic characteristics；reflect of earthquake

作者簡介：柏江玲（1964-），女，高級工程師，現(xiàn)主要從事地震研究分析工作。

收稿日期：2015-09-26

修訂日期：2015-10-27

基金項目：中國地震局2015年度“三結(jié)合”課題

中圖分類號：P315.69

文獻標志碼：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.01.016

文章編號：1674-8565（2016）01-0091-05