嘉山臺大地電場在數(shù)據(jù)跟蹤分析中常見問題探討

潘潔 孫亮亮 張偉峰 肖攀 李露露

摘 要：大地電場觀測是地震前兆觀測方法之一，由于其觀測物理量所受到的干擾因素較多，通過對嘉山地震臺大地電場數(shù)據(jù)跟蹤分析中的典型變化形態(tài)進行識別分析，有效剔除干擾，從而為提取地震前兆信息，分析和運用地電場資料進行地震預(yù)報提供可靠依據(jù)，也為有相同觀測手段的臺站在數(shù)據(jù)跟蹤分析中提供參考實例，對異常核實中排查地震前兆異常有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：大地電場 數(shù)據(jù)跟蹤分析 典型案例

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）04（c）-0020-04

Abstract：Geoelectric field observation is one of the methods of seismic precursor observation. Because of the large number of disturbance factors， it can provide a reliable basis for extracting seismic precursor information， analyzing and using geoelectric field data for earthquake prediction， and provide a reference example for the stations of the same observation means in data tracking analysis by identifying and analyzing the typical variation patterns of geoelectric field data in Jiashan Seismic Station. It has certain reference value to check earthquake precursor anomaly in abnormal verification.

Key Words：Earth electric field； Data tracking analysis； Typical cases

大地電場觀測客觀上受到干擾因素很多，如地電暴（磁暴）、地電阻率同場干擾、雷電、高壓輸電線等，為從事地震預(yù)報工作的人員識別前兆信息帶來很大的困難。通過對嘉山臺典型時段的大地電場數(shù)據(jù)跟蹤處理和分析中常見案例，認識無震時大地電場的各種異常變化的特征，有效地剔除數(shù)椐干擾，從而提取出有用的前兆信息進行地震預(yù)報[1]。

1 嘉山地震臺大地電場觀測環(huán)境及觀測儀器

嘉山地震臺是離郯廬斷裂帶最近的臺站之一，位于淮陽臺隆的張公嶺臺與金湖凹陷之間，屬下?lián)P子地塊。印支燕山期，該區(qū)受西側(cè)郯廬斷裂影響，有強烈變形，新生代該區(qū)仍表現(xiàn)上升，臺基巖性為玄武巖[2]， 為監(jiān)測斷裂帶的地震活動和皖東地區(qū)地震活動起著重要的作用。觀測儀器采用的是中國地震局分析預(yù)報中心研制的ZD9A-2B數(shù)字化地電場儀， 采樣率為6測道分鐘值測。布極區(qū)內(nèi)地形開闊、平坦，觀測環(huán)境良好。

2 數(shù)據(jù)跟蹤分析中常見案例分析

在日常的數(shù)據(jù)跟蹤分析工作中，嘉山臺大地電場數(shù)據(jù)曲線日變化較為清晰，具有雙峰雙谷，周期為1天，數(shù)據(jù)曲線異常變化主要受到地電暴（磁暴）、地電阻率同場干擾、雷電高壓輸電線等影響。

2.1 地電暴干擾

地電暴干擾的數(shù)據(jù)曲線變化形態(tài)一般是幾個測道出現(xiàn)同步變化，在與周邊相近臺站的同一天的觀測曲線做對比，也出現(xiàn)明顯的同步性，并且數(shù)據(jù)突跳類型是反復(fù)突跳。

如圖1所示，2017年3月1日11時57分至3月2日23時40分，受最大K指數(shù)為5的地電暴影響，六測項受影響變化幅度分別為73.19mV/km、186.54mV/km、183.20mV/km、73.47mV/km、188.38mV/km、184.85mV/km，數(shù)據(jù)于3月2日11時41分恢復(fù)正常，該時段三側(cè)向日相關(guān)系數(shù)平均值分別為0.967、0.877、0.951，該時段三側(cè)向日差值平均值分別為1.0、2.86、2.20，均屬于正常變化，可以排除地球物理事件。嘉山臺大地電場的測場內(nèi)的電磁環(huán)境較好，確定沒有其他干擾因素，所以認為是地電暴干擾導(dǎo)致的。

2.2 雷電干擾

雷電是一種大自然的放電現(xiàn)象。它的放電形式和強度取決于雷暴云電場。大氣電場與地電場既相互獨立、又相互影響并形成一種場電變化體系。大地電場是一個有一定變化規(guī)律的相對穩(wěn)定的靜態(tài)電場，與大氣電場中雷暴云電場相比梯度幾乎可以忽略不計，在帶有大量電荷的雷暴云接近地面時，土壤電導(dǎo)率界面就形成帶電離子和自由離子的積累，兩者之間發(fā)生激烈的放電現(xiàn)象，從而引起電場的畸變現(xiàn)象[3]。從圖2可以看出，2014年03月19日07：02～ 07：14南北長、北東長測道出現(xiàn)臺階變化，觀測值明顯偏離正常變化，變化幅度達到了115mV/km、81mV/km，干擾幅度約為正常日變化幅度的40多倍。其表現(xiàn)特征為：觀測數(shù)據(jù)離散度較大，特別是在放電瞬間，引起數(shù)據(jù)變化幅度較大，有尖銳的脈沖形狀，致使電場發(fā)生畸變現(xiàn)象。

2.3 高壓輸電干擾

我國的高壓輸電線路大多傳輸?shù)氖?0Hz高壓交流電，所以，就不可避免地在輸電線路周圍產(chǎn)生一個的電磁場，該電磁場對大地電場觀測會產(chǎn)生一定的干擾[4]。這種干擾主要體現(xiàn)在觀測數(shù)據(jù)曲線發(fā)生階變， 階變幅度很大，一般為為正常背景的幾十至上百倍，并且六測道有明顯的同步現(xiàn)象，如圖3所示。

如圖3所示，嘉山臺大地電場六測道受影響變化幅度分別為104.00mV/km、220.30mv/km、221.32mv/km、105.69mv/km、231.83mv/km、228.09mv/km，該時段三側(cè)向日相關(guān)系數(shù)平均值分別為0.993、0.978、0.956，該時段三側(cè)向日差值平均值分別為0.53、1.37、1.24，均屬于正常變化。該時段可以排除外儀器本身和觀測區(qū)其他干擾，經(jīng)分析認為是距離我測區(qū)最南端2.5km的高壓直流輸電導(dǎo)致。

3 結(jié)語

本文對嘉山地震臺大地電場觀測數(shù)據(jù)跟蹤分析中的典型案例進行了分析，總結(jié)了影響大地電場觀測數(shù)據(jù)的一些客觀因素，為觀測場地大致相同和使用相同觀測儀器的兄弟臺站提供了一定的參考依據(jù)，這有助于今后在數(shù)據(jù)跟蹤分析中快速排查數(shù)據(jù)異常原因，正確判斷數(shù)據(jù)、提取有用的地震前兆異常信息有一定的幫助。

參考文獻

[1] 張偉峰，潘潔，趙桂寶，等.嘉山地震臺大地電場觀測異常干擾研究[J].國際地震動態(tài)，2015（5）：28-35.

[2] 程鑫，何康，趙桂寶，等.嘉山臺地電阻率各類變化的判定與分析[J].防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報，2011，13（4）：30-34.

[3] 史紅軍.地電場觀測過程中的干擾因素分析[J].東北地震研究，2009，25（2）：161-162.

[4] 胡小靜，畢青，付紅.大地電場觀測中干擾變化的特征分析[J].地震，2017（4）：98-100.