開(kāi)展小極距井下地電阻率觀測(cè)的可行性分析

解滔 于晨 盧軍

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045

0 引言

自1966年河北邢臺(tái)MS7.2地震以來(lái)，我國(guó)開(kāi)始將物探電法勘探中的直流視電阻率方法引入到地震監(jiān)測(cè)中，選用具有最大信噪比的對(duì)稱四極裝置，采用固定極距和位置的方式進(jìn)行規(guī)范化和規(guī)?；亩c(diǎn)臺(tái)站連續(xù)觀測(cè)，并稱其為“地電阻率”。在50多年的連續(xù)觀測(cè)過(guò)程中，記錄到了多次大地震前突出的地電阻率中短期異常變化(錢(qián)復(fù)業(yè)等，1982；錢(qián)家棟等，1985、2013；趙玉林等，2001；汪志亮等，2002；Du，2011；解滔等，2018)，并對(duì)一些地震進(jìn)行了年尺度或更短時(shí)間的中短期預(yù)測(cè)(汪志亮等，2002；葉青等，2005)。與地震有關(guān)的異常表現(xiàn)為年尺度的持續(xù)性下降或上升變化，近震中區(qū)以下降型異常為主(Du，2011)，不同方向異常呈現(xiàn)出與震源主壓應(yīng)力軸方位有關(guān)的各向異性變化(趙玉林等，1995；錢(qián)復(fù)業(yè)等，1996；杜學(xué)彬等，2007)，異常的下降/上升形態(tài)與震源機(jī)制解給出的臺(tái)站所處位置的擠壓/拉張應(yīng)變性質(zhì)有關(guān)，在臺(tái)網(wǎng)相對(duì)較密的區(qū)域，異常起始時(shí)間由震中向外圍逐漸延遲，異常幅度逐漸衰減(錢(qián)復(fù)業(yè)等，1982；趙玉林等，2001)，鄰近震中的臺(tái)站能夠完整地記錄到震前中期下降—短期加速下降—準(zhǔn)同震階躍—震后恢復(fù)的異常變化過(guò)程(Du，2011；解滔等，2018)。這些異?，F(xiàn)象說(shuō)明地電阻率異常與地震之間具有清晰的物理力學(xué)機(jī)制。

要使地電阻率能在地震監(jiān)測(cè)中發(fā)揮作用，離不開(kāi)高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)和足密度的觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。在早期的觀測(cè)中，臺(tái)站測(cè)區(qū)的電磁背景受到的干擾程度低。但是，隨著城鎮(zhèn)化和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，部分臺(tái)站受到了破壞性的干擾進(jìn)而停測(cè)，臺(tái)站數(shù)量從高峰期的近120個(gè)減少至目前的80余個(gè)，且現(xiàn)有臺(tái)站中的部分臺(tái)站受到地表干擾，嚴(yán)重影響觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量。為突出深部介質(zhì)電阻率變化和抑制年變化，我國(guó)地電工作者自20世紀(jì)80年代以來(lái)在河北、山東和廣東陸續(xù)開(kāi)展了一些井下地電阻率實(shí)驗(yàn)觀測(cè)(王幫本等，1981；蘇鸞聲等，1982；劉允秀等，1985；劉昌謀等，1994)。但在早期的井下觀測(cè)中，由于電極埋設(shè)、線路敷設(shè)等工藝技術(shù)不成熟以及與地下電性結(jié)構(gòu)有關(guān)的理論分析尚不完善等，至21世紀(jì)初，早期建設(shè)的10多個(gè)井下觀測(cè)臺(tái)站中僅廣東河源臺(tái)持續(xù)觀測(cè)至今。隨著地表大極距、多方位地電阻率觀測(cè)遇到的環(huán)境干擾日趨惡化，2008年以來(lái)全國(guó)地電臺(tái)網(wǎng)技術(shù)管理部門(mén)和地電學(xué)科專家積極推動(dòng)井下地電阻率實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，目前已在全國(guó)陸續(xù)建設(shè)了14個(gè)井下實(shí)驗(yàn)觀測(cè)臺(tái)站(康云生等，2013；王蘭煒等，2015；高曙德，2016)。與此同時(shí)，基于臺(tái)址地下電性結(jié)構(gòu)的井下觀測(cè)理論解析計(jì)算、有限元數(shù)值計(jì)算和影響系數(shù)分析方法也日趨完善(聶永安等，2009、2010；解滔等，2012、2016；毛先進(jìn)等，2014)。理論分析和實(shí)驗(yàn)觀測(cè)結(jié)果表明，井下觀測(cè)能較好地抑制淺層潛水位升降、含水率季節(jié)性增減和地表電性異常體對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生的影響?，F(xiàn)行地表觀測(cè)采用大極距的方式，供電極距AB通常在1000m左右，雖然其在正在開(kāi)展的井下實(shí)驗(yàn)觀測(cè)中有所減小(多數(shù)為300～600m)，但測(cè)區(qū)范圍仍然較大。由于測(cè)區(qū)面積較大，場(chǎng)地勘選和獲取困難，尤其是在以山地和丘陵為主要地貌特征且地震多發(fā)的南北地震帶，導(dǎo)致了目前臺(tái)站稀疏和臺(tái)網(wǎng)分布不均勻的現(xiàn)狀；另一方面，由于占用的土地面積較大且相對(duì)平整，測(cè)區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)導(dǎo)致的干擾也難以避免。地震監(jiān)測(cè)的目的是服務(wù)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，不能因?yàn)閷?duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求而阻礙測(cè)區(qū)附近的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，如果能在有效記錄到地震異常的基礎(chǔ)上大幅減小測(cè)區(qū)占地面積，則地電阻率面臨的2個(gè)主要困難都可得到有效的解決，這將有助于開(kāi)展足密度的組網(wǎng)成場(chǎng)觀測(cè)，從而更好地服務(wù)于地震監(jiān)測(cè)。

成都臺(tái)距2008年汶川MS8.0地震震中35km，NE測(cè)道地電阻率在震前記錄到了清晰的中短期異常變化，且其異常的可靠性和成因機(jī)制也得到了充分的討論(Du，2011；錢(qián)家棟等，2013、2018；Lu et al，2016)。本文將結(jié)合成都臺(tái)實(shí)際的電性結(jié)構(gòu)，采用層狀介質(zhì)地電阻率解析計(jì)算方法(O’Neill et al，1984；姚文斌，1989；聶永安等，2009)和有限元數(shù)值方法(解滔等，2013；解滔等，2016)，就小極距井下觀測(cè)方式對(duì)地表干擾的抑制能力和異常信息反映能力進(jìn)行討論，分析開(kāi)展具有全空間性質(zhì)的小極距井下地電阻率觀測(cè)的可行性。

圖 1 無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)線干擾源相對(duì)于地電阻率觀測(cè)裝置的空間位置示意圖

1 小極距井下觀測(cè)

圖 2 無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)線隨距離的變化對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生的干擾幅度的變化(a)平行于測(cè)道方向(起算距離為5m)；(b)垂直于測(cè)道方向(起算距離為10m，電極位置未計(jì)算)

在觀測(cè)系統(tǒng)正常穩(wěn)定的情況下，干擾源可歸結(jié)為2類：一類具有電流源性質(zhì)，如測(cè)區(qū)附近的工農(nóng)業(yè)漏電；另一類為引起電性結(jié)構(gòu)改變的局部電性異常體，其中，金屬管線是對(duì)觀測(cè)干擾最為顯著的一類干擾源，干擾形態(tài)和幅度與金屬管線的規(guī)模和相對(duì)于觀測(cè)裝置的位置有關(guān)?？紤]最為簡(jiǎn)單的情況，我們?cè)诎霟o(wú)限均勻介質(zhì)模型下采用有限元方法計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)線隨距離的變化對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生的干擾幅度的變化，其中，金屬導(dǎo)線的位置分為平行于測(cè)道和垂直于測(cè)道兩種情況(圖1)。金屬導(dǎo)線的干擾幅度與其橫截面積有關(guān)，在長(zhǎng)度和位置相同時(shí)，干擾幅度隨橫截面積的增加而增大，在橫截面積大于1cm2之后趨于穩(wěn)定(解滔等，2016)。模型中介質(zhì)電阻率為50Ω·m，供電極距AB為1000m，測(cè)量極距MN為300m，導(dǎo)線橫截面積為10cm2，長(zhǎng)度為10AB，電阻率為9.78×10-8Ω·m。圖2 為無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)線隨距離的變化對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生的干擾幅度的變化。導(dǎo)線平行于測(cè)道時(shí)的計(jì)算結(jié)果如圖2(a)所示，隨著距離的增加，干擾幅度逐漸減小，在距離超過(guò)1000m時(shí)，干擾幅度降至1‰以下。導(dǎo)線垂直于測(cè)道時(shí)的計(jì)算結(jié)果如圖2(b)所示，此時(shí)的距離為導(dǎo)線相對(duì)于裝置中心點(diǎn)的距離，但未計(jì)算導(dǎo)線位于電極位置時(shí)的情況。導(dǎo)線越靠近電極時(shí)干擾幅度越大，當(dāng)導(dǎo)線距離超過(guò)AB/2時(shí)，隨著距離的增加，干擾幅度逐漸減小，當(dāng)與供電電極向外方向的距離超過(guò)500m時(shí)，干擾幅度降至1‰以下。目前地電阻率的觀測(cè)精度優(yōu)于3‰，無(wú)限長(zhǎng)金屬導(dǎo)線干擾幅度低于1‰的距離可作為觀測(cè)裝置對(duì)干擾源的避讓距離。對(duì)于單一測(cè)道，沿垂直于測(cè)道方向的避讓距離為AB，沿測(cè)道方向的距離為AB/2。觀測(cè)中通常沿中心點(diǎn)布設(shè)2～3個(gè)不同方向的測(cè)道，因此，為使觀測(cè)受電性異常體的干擾降低至可忽略的水平，地表觀測(cè)臺(tái)站測(cè)區(qū)的環(huán)境保護(hù)面積至少為2AB×2AB。

井下觀測(cè)是通過(guò)增加觀測(cè)裝置與測(cè)區(qū)干擾源的距離來(lái)對(duì)干擾進(jìn)行抑制，從以上的分析并結(jié)合均勻介質(zhì)中觀測(cè)的對(duì)稱性可以看出，對(duì)于水平測(cè)道，埋深H需要大于AB；對(duì)于垂直測(cè)道，最上端電極埋深需要大于AB/2。直觀上而言，裝置埋深越大，探測(cè)范圍越深，越有利于記錄到構(gòu)造應(yīng)力引起的介質(zhì)電阻率變化。但隨著鉆井深度的增加，臺(tái)站建設(shè)費(fèi)用也急劇增加。此外，為盡可能減少對(duì)原有介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)的破壞，鉆井過(guò)程中不能嵌入任何形式的套管，鉆井越深，地層壓力越大，施工時(shí)間也越長(zhǎng)，井壁坍塌的風(fēng)險(xiǎn)隨之增加。結(jié)合單臺(tái)建設(shè)成本，目前井下觀測(cè)深度在150m以內(nèi)較為合適。地電阻率是對(duì)一定體積內(nèi)介質(zhì)電阻率的綜合反映，為此觀測(cè)極距也不能太小，以使觀測(cè)具有一定的體積平均效應(yīng)。本文主要對(duì)AB=100m的小極距井下觀測(cè)進(jìn)行討論，對(duì)于水平測(cè)道，布極方式可選擇與地表觀測(cè)一樣相對(duì)于同一中心點(diǎn)對(duì)稱的方式(圖3(a))，也可以選擇等邊三角形共用供電極的方式(圖3(b))，以節(jié)約鉆孔經(jīng)費(fèi)。觀測(cè)中可以增加垂直測(cè)道，但垂直測(cè)道與最近的水平測(cè)道電極之間的距離應(yīng)大于AB/2。

圖 3 小極距井下觀測(cè)布極方式(a)水平測(cè)道共中心點(diǎn)對(duì)稱分布；(b)水平測(cè)道等邊三角形分布

2 干擾抑制能力

圖 4 地電阻率測(cè)區(qū)漏電干擾分析(a)測(cè)區(qū)漏電位置示意圖；(b)測(cè)區(qū)漏電對(duì)地表觀測(cè)、大極距井下和小極距井下觀測(cè)的干擾幅度

地電阻率觀測(cè)中，除了工農(nóng)業(yè)漏電和測(cè)區(qū)局部電性異常體這2類干擾源之外，地表淺層介質(zhì)電阻率受降雨和溫度季節(jié)性變化影響對(duì)觀測(cè)產(chǎn)生的年變化并不屬于地震異常信息，這里也將其視為一種干擾源。下面將對(duì)比地表觀測(cè)和大極距井下觀測(cè)，分析小極距井下觀測(cè)對(duì)這三類影響因素的抑制能力。

2.1 漏電干擾抑制能力

以半無(wú)限均勻介質(zhì)來(lái)討論測(cè)區(qū)游散電流對(duì)觀測(cè)的影響，介質(zhì)電阻率為50Ω·m，地表觀測(cè)極距AB=1000m，測(cè)量極距MN=300m；大極距井下觀測(cè)極距AB=300m，測(cè)量極距MN=100m，裝置埋深120m；小極距井下觀測(cè)極距AB=100m，測(cè)量極距MN=30m，裝置埋深120m。井下觀測(cè)與地表觀測(cè)裝置走向一致，且中心點(diǎn)在地表的投影與地表觀測(cè)中心點(diǎn)重合(圖4(a))。游散電流Id位于地表，強(qiáng)度為供電電流I的10%。以地表裝置中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，游散電流位置沿測(cè)道方向在-500m至500m之間變化，計(jì)算游散電流對(duì)三套觀測(cè)裝置的影響幅度如圖4(b)所示，小極距井下觀測(cè)受到的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地表大極距觀測(cè)，也小于大極距井下觀測(cè)。因此，小極距井下觀測(cè)能有效抑制測(cè)區(qū)游散電流類干擾。另一方面，采用小極距的觀測(cè)方式，觀測(cè)系統(tǒng)外負(fù)載降低，在相同供電電流的情況下，能有效增加測(cè)量電極之間的電位差，提高觀測(cè)數(shù)據(jù)的信噪比。

2.2 電性異常體干擾抑制能力

圖 5 測(cè)區(qū)內(nèi)金屬導(dǎo)線對(duì)地電阻率觀測(cè)的影響(a)成都臺(tái)電測(cè)深曲線和NE方向?qū)訝铍娦越Y(jié)構(gòu)；(b)金屬導(dǎo)線相對(duì)觀測(cè)裝置的位置示意圖

表 1金屬導(dǎo)線對(duì)地表觀測(cè)、大極距井下和小極距井下觀測(cè)的影響幅度

觀測(cè)方式AB/mMN/m裝置埋深/m無(wú)導(dǎo)線有導(dǎo)線影響幅度/%大極距地表736226048.916941.0381-16.11大極距井下30010012050.061349.7078-0.71小極距井下1003012043.981843.9427-0.09

2.3 年變化抑制能力

圖 6 井下觀測(cè)對(duì)年變的抑制能力分析(a)表層介質(zhì)電阻率季節(jié)性周期變化；(b)地表大極距觀測(cè)年變化；(c)大極距井下觀測(cè)年變化；(d)小極距井下觀測(cè)年變化

3 信息反映能力

地電阻率是對(duì)地下探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)電阻率的綜合反映，深度方向探測(cè)范圍與觀測(cè)極距AB的尺度相當(dāng)(趙和云等，1982；杜學(xué)彬等，2008)，結(jié)合觀測(cè)的對(duì)稱性，水平方向探測(cè)范圍也大致相當(dāng)(解滔等，2015)。測(cè)區(qū)探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)的空間尺度相對(duì)于大尺度的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，可簡(jiǎn)化為均勻受力的一個(gè)點(diǎn)。因此，適當(dāng)?shù)販p小觀測(cè)極距和探測(cè)體積，仍然可以反映出區(qū)域應(yīng)力對(duì)測(cè)區(qū)介質(zhì)電阻率的影響。觀測(cè)極距減小后，深度方向探測(cè)范圍也隨之減小，更多地反映近地表介質(zhì)的影響。但是，考慮到淺表松散浮土層應(yīng)力傳遞能力較低，小極距井下觀測(cè)的主體探測(cè)范圍應(yīng)反映更為致密的地層，可通過(guò)加大電極埋深的方法，以增加探測(cè)范圍的深度。但總體而言，由于電極埋設(shè)深度有限，小極距井下觀測(cè)的深度探測(cè)范圍仍然小于目前的大極距觀測(cè)。淺表浮土層以下的介質(zhì)主要為含孔(裂)隙流體較多的沉積層，應(yīng)力承載能力小于基巖，在相同的應(yīng)力作用下會(huì)發(fā)生更為顯著的變形，引起介質(zhì)電阻率的變化。

(1)

(2)

(3)

式中，ρa(bǔ)sL、ρa(bǔ)wL和ρa(bǔ)wS分別表示地表大極距、大極距井下和小極距井下觀測(cè)的地電阻率。

圖 7 成都臺(tái)地電阻率地表觀測(cè)和井下觀測(cè)影響系數(shù)(a)地表觀測(cè)時(shí)影響系數(shù)隨觀測(cè)極距的變化；(b)井下觀測(cè)(深度為120m)時(shí)影響系數(shù)隨觀測(cè)極距的變化

從圖7(a)和式(1)可以看出，對(duì)于地表觀測(cè)，在各層介質(zhì)電阻率變化幅度相同時(shí)，第4層介質(zhì)對(duì)觀測(cè)值變化的貢獻(xiàn)程度約為95%。震例和理論分析認(rèn)為地電阻率異常是由探測(cè)范圍內(nèi)深部介質(zhì)電阻率變化引起的(錢(qián)復(fù)業(yè)等，1982；錢(qián)家棟等，1985)，因而可以認(rèn)為成都臺(tái)在汶川地震前的異常變化來(lái)源于第4層介質(zhì)的電阻率變化(Lu et al，2016)。地表觀測(cè)NE測(cè)道的異常下降幅度為7%，通過(guò)式(1)中的影響系數(shù)推測(cè)第4層介質(zhì)電阻率下降幅度約為7.37%。結(jié)合圖7(b)、式(2)和式(3)中第4層介質(zhì)的影響系數(shù)，推測(cè)大極距井下觀測(cè)和小極距井下觀測(cè)的異常下降幅度分別約為7.01%和7.30%。

通過(guò)汶川地震前成都臺(tái)地電阻率以上2種異常變化來(lái)源方式的計(jì)算可以看出，具有全空間性質(zhì)的小極距井下觀測(cè)方式依然可以記錄到震前地表觀測(cè)和大極距井下觀測(cè)所能記錄到的異常變化。

4 討論

地電阻率是測(cè)區(qū)探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)電阻率的綜合反映，異常變化主要反映構(gòu)造應(yīng)力作用下裂隙擴(kuò)展/閉合引起的介質(zhì)電阻率變化(Mjachkin et al，1975)。含水巖石實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，主壓應(yīng)力加載過(guò)程中地電阻率呈現(xiàn)下降變化，多數(shù)巖石臨近破裂時(shí)加速下降，破裂后恢復(fù)上升(張金鑄等，1983)，與主壓應(yīng)力垂直的方向變化幅度最大，平行方向最小，斜交方向介于二者之間，表現(xiàn)出與應(yīng)力方向有關(guān)的各向異性變化(陳大元等，1983)，野外原地實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出的變化形態(tài)以及各向異性變化特征與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果一致(趙玉林等；1983)，許多大地震前近震中區(qū)域臺(tái)站的異常變化形態(tài)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致(Du，2011)，這說(shuō)明地電阻率異常與地震孕育過(guò)程存在力學(xué)機(jī)制上的聯(lián)系。力武常茨通過(guò)對(duì)26個(gè)6級(jí)以上地震進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，認(rèn)為地殼的極限應(yīng)變平均值為(4.7±1.9)×10-5(錢(qián)復(fù)業(yè)等，1998)。通常情況下，電阻率變化對(duì)介質(zhì)應(yīng)變的放大系數(shù)為n×103(Brace et al，1968)，據(jù)此推算，大地震前近震中臺(tái)站測(cè)區(qū)介質(zhì)電阻率可出現(xiàn)5%左右的變化。地電阻率觀測(cè)在深度方向的探測(cè)范圍與供電極距相當(dāng)，從三維影響系數(shù)分析的角度來(lái)看，在各區(qū)域介質(zhì)具有相同變化幅度的情況下，距測(cè)道或電極越近的層位對(duì)觀測(cè)的貢獻(xiàn)越大(解滔等，2015)。由于地電阻率的深度探測(cè)范圍較淺，震前能記錄到異常變化說(shuō)明孕震晚期應(yīng)力的影響已經(jīng)能達(dá)到距地表100m左右的深度(錢(qián)家棟等，2018)，因而采用極距100m左右的全空間小極距井下觀測(cè)能夠記錄到地震引起的異常變化。

地震破裂區(qū)域在震前出于閉鎖狀態(tài)，其變形特征在空間上構(gòu)成應(yīng)變場(chǎng)分布，為更好地反映出震前應(yīng)變場(chǎng)分布特征，需要在震中周圍布設(shè)一定密度的觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)。1976年唐山MS7.8地震之前，震中150km范圍內(nèi)運(yùn)行有14個(gè)地電阻率臺(tái)站，其中9個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)了年尺度的趨勢(shì)性下降異常，1個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)上升異常，且由震中向外圍方向異常起始時(shí)間出現(xiàn)延遲，異常幅度出現(xiàn)衰減，揭示出孕震晚期亞失穩(wěn)階段應(yīng)變加速積累并由震中向外擴(kuò)散的現(xiàn)象，且震中附近的昌黎臺(tái)、馬家溝臺(tái)在臨震階段記錄到了加速下降變化(趙玉林等，1978)。唐山地震震源機(jī)制解為走滑型，出現(xiàn)下降異常的臺(tái)站位于壓縮區(qū)，出現(xiàn)上升異常的臺(tái)站位于拉張區(qū)，而未出現(xiàn)明顯異常的臺(tái)站位于應(yīng)變不明顯的震源機(jī)制解界線附近(錢(qián)復(fù)業(yè)等，1982)。

地表地電阻率觀測(cè)需要相對(duì)平整的場(chǎng)地，采用AB=1000m左右的大極距觀測(cè)方式時(shí)所需場(chǎng)地面積太大，測(cè)區(qū)內(nèi)潛在干擾因素太多，難以保障高質(zhì)量數(shù)據(jù)的持續(xù)性觀測(cè)。隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，土地的潛在價(jià)值日益增加，即便是在華北地區(qū)，想要新建大極距的地表觀測(cè)臺(tái)站也十分困難。在以山地和丘陵為主要地貌特征的南北地震帶，大極距觀測(cè)方式的組網(wǎng)成場(chǎng)布局更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)，而這也是目前地電阻率觀測(cè)面臨的現(xiàn)狀。采用小極距井下觀測(cè)方式，能有效抑制來(lái)自測(cè)區(qū)地表的干擾，保障臺(tái)站高質(zhì)量的持續(xù)性觀測(cè)。由于大幅度減小了測(cè)區(qū)占地面積，一方面可以有效避讓臺(tái)站附近的干擾源，另一方面使得場(chǎng)地的勘選和獲取更為容易，將有助于地電阻率觀測(cè)的組網(wǎng)成場(chǎng)布局。在多個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)異常時(shí)可以相互印證，通過(guò)分析不同臺(tái)站異常的出現(xiàn)時(shí)間、幅度、形態(tài)、空間范圍和各向異性變化，可以對(duì)未來(lái)地震發(fā)生的地點(diǎn)、震級(jí)和時(shí)間做出更好的判斷，從而更好地服務(wù)于地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)。

5 結(jié)論

本文采用地電阻率解析計(jì)算方法和有限元數(shù)值分析方法，對(duì)開(kāi)展具有電流全空間的小極距井下地電阻率觀測(cè)的可行性進(jìn)行了理論分析。計(jì)算表明：小極距井下觀測(cè)方式能有效抑制測(cè)區(qū)游散電流對(duì)觀測(cè)的影響，提升觀測(cè)數(shù)據(jù)的信噪比；能有效抑制測(cè)區(qū)電性異常體產(chǎn)生的干擾，保障數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性；也能有效抑制淺層介質(zhì)電阻率季節(jié)性變化產(chǎn)生的影響，使異常識(shí)別更為直觀。結(jié)合汶川地震前成都臺(tái)NE測(cè)道的異常變化和臺(tái)站電性結(jié)構(gòu)，分析認(rèn)為小極距井下觀測(cè)能記錄到地表大極距觀測(cè)和井下大極距觀測(cè)所能記錄到的異常變化。小極距井下觀測(cè)大幅度減小了測(cè)區(qū)占地面積，使得具有一定密度的地電阻率組網(wǎng)成場(chǎng)觀測(cè)成為可能，進(jìn)而使地電阻率這一測(cè)項(xiàng)在地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)中能發(fā)揮更好的作用。

致謝：中國(guó)地震局預(yù)測(cè)研究所趙家騮研究員、甘肅省地震局杜學(xué)彬研究員和天津市地震局聶永安研究員對(duì)小極距井下觀測(cè)提出了許多有益的建議，審稿專家提出了詳細(xì)和中肯的修改意見(jiàn)，在此一并表示衷心的感謝。