山西地電場特征初探

殷志剛 張彩艷

1）山西省大同中心地震臺，山西大同 037008

2）甘肅省嘉峪關(guān)中心地震臺，甘肅嘉峪關(guān) 735110

山西省地震局在 2005年首次引入了地電場項(xiàng)目，“十五數(shù)字地震網(wǎng)絡(luò)工程”項(xiàng)目在大同、代縣、太原、臨汾、夏縣建設(shè)了地電場觀測臺站，目前已運(yùn)行兩年多時(shí)間。分析研究了山西從北到南全部5個(gè)地電場臺站6個(gè)測道的2008年、2009年的分鐘值數(shù)據(jù)，并結(jié)合了當(dāng)天的工作日志，統(tǒng)計(jì)了各臺每天的日變情況，并在大同臺做了一系列對比試驗(yàn)，應(yīng)用多項(xiàng)前兆分析方法，采用多種科學(xué)分析途徑，對山西地電場資料包括地質(zhì)構(gòu)造、背景（日變）形態(tài)、數(shù)據(jù)內(nèi)在質(zhì)量、干擾，進(jìn)行綜合分析，并參閱了公開發(fā)表的關(guān)于地電場的研究文章，以期得出山西地電場一些特征，以方便在日常觀測分析中能正確識別干擾異常和非干擾異常的變化，從而捕捉地震前的異常信息。并促進(jìn)山西地電場學(xué)科的發(fā)展。其研究成果將為山西地電場地震短臨前兆識別與判定，提供地電場背景研究基礎(chǔ)，且對今后山西地電場臺站建設(shè)中臺址勘選有指導(dǎo)意義。

（1）山西地電場日變特征。大同和太原地電場主要特征是背景噪聲大；日變較弱；數(shù)據(jù)受雨雪雷電影響比較大，大的電磁暴能夠記錄到，但是電磁擾動(dòng)一般受背景噪聲干擾記錄不明顯。大同地電場由于外線采用架空方式，也易受大風(fēng)干擾，太原地電場采用地埋線因此不受大風(fēng)干擾。大同和太原地電場每月平均弱日變天數(shù)10天左右，大同地電場日變幅度為4.90～6.50 mV/km。太原地電場日變幅度為13.44～18.80 mV/km，這在山西5個(gè)大地電場中日變幅度是最大的。

代縣地電場背景噪聲小，有連續(xù)、清晰的日變化（部分測道），幾乎每天都有弱日變，數(shù)據(jù)內(nèi)在質(zhì)量較高，觀測數(shù)據(jù)易受降雨、雷電、電磁暴、特別是農(nóng)田灌溉影響，由于采用地埋線不受大風(fēng)干擾。日變幅度為4.05～4.69 mV/km。

臨汾和夏縣地電場背景噪聲??；日變較弱；觀測數(shù)據(jù)易受降雨、雷電、電磁暴、農(nóng)田灌溉影響，都是采用地埋線不受大風(fēng)干擾；觀測系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)經(jīng)常大幅變化，多次更換電極。臨汾地電場內(nèi)在精度是山西5個(gè)地電場最差的，日變幅度為3.50～4.11 mV/km。夏縣地電場內(nèi)在精度高，日變幅度為4.77～5.36 mV/km。；臨汾和夏縣地電場平均每月弱日變天數(shù)為10天左右。

（2）山西大地電場弱日變分析。①山西地電場弱日變或完全沒有日變化和電極的穩(wěn)定性密切相關(guān)，電極穩(wěn)定的時(shí)候，數(shù)據(jù)穩(wěn)定，日變化較明顯，電極不穩(wěn)定的時(shí)候，數(shù)據(jù)大幅突跳，日變化幾乎沒有。代縣、臨汾、夏縣地電場比較明顯。建議研究人員進(jìn)一步提高固體不極化電極的穩(wěn)定性和使用壽命。②山西地電場弱日變和背景噪聲影響密切相關(guān)，大同和太原地電場背景噪聲較大，是弱日變化的主要原因。③山西地電場弱日變和地下電性結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，山西5個(gè)地電場中只有代縣地電場在高阻層上，電場的場強(qiáng)較大，因此日變化是連續(xù)和明顯的，其余4個(gè)地電場臺都在低阻層上，場強(qiáng)較弱，容易受到各種干擾，日變化較弱。④山西地電場弱日變也和季節(jié)有關(guān)，按地磁學(xué)中慣用的勞埃德天文季節(jié)，在日變化幅度大的J季節(jié)和E季節(jié)，也就是3月到10月弱日變天數(shù)較多，在日變化幅度小的D季節(jié)，11，12，1，2 月份弱日變天數(shù)較少，這充分說明山西地電場在日變化幅度小的D季節(jié)，更容易受到各種干擾的影響，導(dǎo)致日變化的缺失。

（3）山西大地電場映震能力分析。使用MAPSIS軟件作每次震前半年到1月的各地電場的分鐘值曲線并標(biāo)注相應(yīng)地震分析，發(fā)現(xiàn)在2008年和2009年所有的5次地震中映震能力都不好，每次地震前幾乎都是大風(fēng)、降雨、電磁擾動(dòng)、不明原因的干擾或者是沒有明顯異常。

山西5個(gè)地電場臺站電場數(shù)據(jù)普遍受降雨雪、雷電、電磁暴干擾，部分臺站受大風(fēng)、農(nóng)田灌溉干擾；除代縣電場（部分測道）幾乎每天有日變外，其他電場臺站表現(xiàn)為弱日變，平均每月 10天左右日變，弱日變和電極的穩(wěn)定性、背景噪聲、地下電性結(jié)構(gòu)、季節(jié)有密切關(guān)系；各地電場臺站自觀測以來映震能力普遍不好，這可能和地電場容易受各種自然因素干擾及其他干擾有一定關(guān)系。電極是制約觀測資料最重要的因素。