寶雞地震臺地電阻率異常探討分析

摘" 要：結(jié)合寶雞地震臺的地質(zhì)構(gòu)造和觀測特點(diǎn)，對寶雞地震臺2015—2018年地電阻率觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)分析。作者利用長趨勢變化分析方法、傅氏滑動去年周期方法、歸一化月速率方法、差分方法對寶雞地震臺地電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，探討分析九寨溝地震前寶雞地震臺地電阻率可能存在的異常，并對寶雞地震臺地電阻率的觀測效能及存在的問題進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：寶雞地震臺；地電阻率；九寨溝Ms7.0級地震；數(shù)據(jù)處理；異常分析

中圖分類號：P631.3+22" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）03-0165-04

Abstract： Based on the geological structure and observation characteristics of Baoji Seismic Station， the earth resistivity observation data of Baoji Seismic Station from 2015 to 2018 were systematically analyzed. The author used the long-trend change analysis method， Fourier sliding last year period method， normalized monthly rate method， and difference method to process the resistivity data of the Baoji Seismic Station， discussed and analyzed the possible anomalies of the resistivity of the Baoji Seismic Station before the Jiuzhaigou earthquake， and analyzed the observation efficiency and existing problems of the resistivity of the Baoji Seismic Station.

Keywords： Baoji Seismic Station; earth resistivity; Jiuzhaigou Ms7.0 earthquake; data processing; anomaly analysis

地震在孕育過程中，震源區(qū)應(yīng)力積累以及巖體內(nèi)的微裂膨脹，均會引起該區(qū)域地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)改變。這種改變可以通過地表的地電阻率觀測方法觀測到，地電阻率法即是觀測地球淺部介質(zhì)的電學(xué)性質(zhì)隨時間變化來進(jìn)行預(yù)報地震的方法[1]。經(jīng)過多年不斷努力的發(fā)展，地電阻率法用于地震監(jiān)測、預(yù)報方面已經(jīng)取得了豐碩的研究成果[2-5]。

筆者根據(jù)寶雞地震臺（簡稱“寶雞臺”）地質(zhì)構(gòu)造及觀測特點(diǎn)，對寶雞臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理，并對地電阻率觀測數(shù)據(jù)的曲線形態(tài)、變化特征、變化幅度等進(jìn)行了分析。為探討分析寶雞臺地電阻率觀測的映震效能及提取與地震孕育有關(guān)的地電阻率異常具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1" 寶雞地震臺基本情況及觀測簡述

寶雞地震臺（磻溪）位于寶雞市陳倉區(qū)磻溪鎮(zhèn)新莊村，海拔高度665 m，地殼厚度為45 km。構(gòu)造上處于控制渭河斷陷盆地的秦嶺北緣斷裂以北、渭河斷裂的南側(cè)，渭河?xùn)|西向斷裂與虢鎮(zhèn)-固關(guān)北西向斷裂的交匯部位附近（如圖1所示），地電阻率觀測布極區(qū)在秦嶺北麓一級階地上，測區(qū)內(nèi)地勢較為平坦，各測道介質(zhì)電性參數(shù)大體相近，電測深曲線類型為KQQ型[6]。

寶雞地震臺深井地電阻率觀測系統(tǒng)于2013年3月建成并投入觀測，屬于深井觀測，布設(shè)3個測道，布極方式如圖2所示。電極采用自制鉛塊澆鑄的圓柱筒型電極，外線路全部采用穿管地埋方式鋪設(shè)。

2" 寶雞臺地電阻率映震效能分析

通過對寶雞臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)的分析可知，寶雞臺平均連續(xù)率在99%以上，完整率在98%以上，平均觀測精度在0.03%左右，觀測質(zhì)量較高。臺站布極屬于深井觀測干擾較小，觀測資料真實可靠，能夠真實記錄到地下介質(zhì)電阻率的變化，可能包含著地震前后區(qū)域地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)的改變，對提取與地震孕育有關(guān)的地電阻率異常具有非常現(xiàn)實的意義。

受限于臺站周邊的中、強(qiáng)地震較少，無較多震例對應(yīng)及分析，將寶雞臺與鄰區(qū)的地電監(jiān)測資料聯(lián)合應(yīng)用，必能為陜西乃至全國的地震預(yù)報提供有力的數(shù)據(jù)支撐。

3" 數(shù)據(jù)處理及異常分析

3.1" 長趨勢變化分析方法

地電阻率的原始曲線上識別曲線形態(tài)、年變化幅度及相位變化等是探索分析地震前兆異常的常用方法之一，原始數(shù)據(jù)曲線雖然包含著各種干擾變化，但同時也是最為真實的。寶雞臺地電阻率月均值曲線如圖3所示，NS向和NE向在2016年5月同時發(fā)生趨勢轉(zhuǎn)折，均由上升轉(zhuǎn)為下降趨勢，變化明顯；EW向在2016年7月由快速下降轉(zhuǎn)為平穩(wěn)變化，至九寨溝Ms7.0級地震后未發(fā)生明顯改變。寶雞臺距九寨溝Ms7.0級地震的震中距為356 km。分析認(rèn)為，寶雞臺地電阻率原始數(shù)據(jù)曲線變化可能存在一定的九寨溝Ms7.0級地震的前兆異常指征。

3.2" 傅氏滑動去年周期方法

傅氏滑動方法是消除地電阻率年變的數(shù)據(jù)處理方法，該方法利用三角級數(shù)擬合，在年變化周期T上進(jìn)行時間序列的遞推，以建立新的消除年變化后的序列函數(shù)[7]。在排除較大干擾后，對寶雞臺2015—2018年地電阻率月均值運(yùn)用傅氏方法進(jìn)行分析：2016年12月開始，3個測道同步出現(xiàn)趨勢轉(zhuǎn)折異常（如圖4所示），NS向和NE向均在2016年12月出現(xiàn)極大值后開始破年變由原來的趨勢上升轉(zhuǎn)變?yōu)橼厔菹陆担陆第厔菥S持8個月后發(fā)生九寨溝Ms7.0級地震；EW向由原來速率較快的趨勢下降在2016年12月后轉(zhuǎn)變?yōu)槠椒€(wěn)變化。選擇2015年地電阻率均值為正常背景值，計算得出NS、EW、NE 3個測道的變化幅度分別為2.1%、2.2%、1.5%，且均值超過了正常背景時段標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍。分析認(rèn)為用傅氏方法分析寶雞臺地電阻率數(shù)據(jù)在曲線形態(tài)、變化幅度和時間尺度等方面可能存在一定的異常指征。

3.3" 歸一化月速率方法

歸一化月速率，是一種無量綱的地電學(xué)處理方法，其以一定的步長計算月均值曲線的斜率，并進(jìn)行歸一化處理[8]。筆者排除年變化和非年變周期成分后對寶雞臺地電阻率進(jìn)行歸一化月速率處理（如圖5所示），滑動步長取8個月，異常判據(jù)為超過±2.4視為異常。寶雞臺NS向在2016年2月—7月出現(xiàn)速率正異常，速率異常峰值為3.35，13個月后發(fā)生九寨溝Ms7.0級地震；寶雞臺NE向與NS向的速率曲線具有很大相似性，NE向在2016年4月—6月首次出現(xiàn)速率正異常，速率異常峰值為2.7，異常結(jié)束14個月發(fā)生九寨溝Ms7.0級地震；NS向和NE向均在2017年10—11月速率曲線發(fā)生了負(fù)異常，異常峰值分別為-2.69、-2.72，分析認(rèn)為第二次速率異常與測區(qū)的較大降雨導(dǎo)致地電阻率測值快速下降有關(guān)。EW向未出現(xiàn)明顯速率異常現(xiàn)象。

3.4" 差分方法

差分頻次[9]和差分能量[9]方法也是地電學(xué)中經(jīng)常使用的方法，其優(yōu)點(diǎn)是能夠抑制數(shù)據(jù)曲線中長周期的變化成分而突出擾動變化，用于分析地震短臨異常變化的效果較好。差分能量方法可以兼顧差分值大小和差分頻次這2個因素[9]。

寶雞臺二階差分頻次和二階差分能量如圖6所示。NS向二階差分頻次在九寨溝Ms7.0級地震前出現(xiàn)高峰，九寨溝Ms7.0級地震前后，NS向的二階差分能量值也較高；EW向二階差分頻次和能量在九寨溝Ms7.0級地震發(fā)生幾天后出現(xiàn)差分頻次和能量值均增高現(xiàn)象；NE向在九寨溝Ms7.0級地震前二階差分頻次出現(xiàn)最高峰，能量值則無明顯異常現(xiàn)象。分析認(rèn)為，九寨溝Ms7.0級地震前，寶雞臺地電阻率的二階差分頻次和能量的升高可能反映了應(yīng)力作用下地下介質(zhì)中激發(fā)了低頻電磁場擾動，地震后隨著應(yīng)力狀態(tài)的調(diào)整，差分頻次和差分能量值依然較高。

4" 結(jié)束語

1）寶雞臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，精度高，能夠較為真實地記錄到地下介質(zhì)電阻率的變化，可能包含著地震前后區(qū)域地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)的改變，對提取與地震孕育有關(guān)的地電阻率異常具有非常現(xiàn)實的意義。受限于陜西及周邊中強(qiáng)地震較不活躍，記錄到的地震信息較少，無較多震例對應(yīng)及分析，在以后的數(shù)據(jù)應(yīng)用中，應(yīng)注意與鄰區(qū)的地電監(jiān)測資料聯(lián)合應(yīng)用。

2）筆者利用長趨勢變化分析方法、傅氏滑動去年周期方法、歸一化月速率方法、差分方法對寶雞臺2015—2018年的地電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理和系統(tǒng)分析，九寨溝Ms7.0級地震前，寶雞臺地電阻率可能存在一定的前兆異常。

3）存在的問題：由于地電外線路多布設(shè)于農(nóng)田中，干擾較大，地電觀測資料包含著許多干擾信息，對資料的應(yīng)用可能會產(chǎn)生較大影響。

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