青海攔隆口地電阻率異常變化分析

李霞，馮麗麗，趙玉紅，劉磊

(青海省地震局，青海 西寧 810001)

0 引 言

中國自1966年邢臺7.2級地震后將物探地電阻率法引入地震監(jiān)測預報研究中[1-3]，在多次中強地震前都記錄到了地電阻率異常變化[4]。地電阻率觀測以對稱四極裝置的淺表電阻率觀測為主，觀測對象是地表下一定深度的介質綜合電阻率，通常稱之為視電阻率。視電阻率主要受季節(jié)、地下水開采等因素影響，數據時間序列通常存在長期變化、年變和日變等變化[1，5]。

攔隆口地震臺(以下簡稱攔隆口臺)位于青海省湟中縣攔隆口鎮(zhèn)下魯爾加村。地形開闊、地勢平坦，周圍無高壓輸電線路和大型變電所，場地北邊離布極區(qū)邊緣20 m為鄉(xiāng)村公路，周圍為村莊農田，在觀測環(huán)境保護區(qū)內場地周圍無大型干擾源。攔隆口臺地電阻率觀測始于2015年，自觀測以來地電阻率東西方向資料穩(wěn)定，年變特征明顯。2018年6月以來東西測向出現快速上升后下降轉折變化，快速上升幅度約2.7 Ω·m，后續(xù)下降轉折幅度約1 Ω·m。由于青海及鄰區(qū)近年來強震頻發(fā)，震情形勢嚴峻，此次異常形態(tài)又較為顯著，因此相關人員較為重視，深入地開展了異常核實工作，從觀測系統(tǒng)、測區(qū)環(huán)境和降雨干擾等幾方面進行了分析和研判。

1 臺站構造背景與場地觀測概況

攔隆口地震臺距離拉脊山北緣斷裂帶約40 km(圖1)，拉脊山斷裂帶由拉脊山北緣和南緣兩條斷裂帶組成，其中北緣斷裂帶西起日月山埡口的山根村一帶，向東沿拉脊山北緣的青石坡、石壁沿、紅崖子、峽門，到臨夏的大河家以南止，全長約230 km，其性質以擠壓逆沖為主。沿斷裂帶考察發(fā)現了其新活動的一些地質地貌證據，最新活動為晚更新世。沿斷裂帶有中強地震發(fā)生，弱震密集分布在斷裂帶東、西兩端，最大地震為4.7級。

攔隆口臺地電阻率與地電場進行同場地觀，采用ZD8M地電阻率儀進行觀測，采樣率為整點值，布設裝置系統(tǒng)為東西與南北正交方向十字型(圖2)，供電極距A1B1與A2B2均為1 000 m，測量極距M1N1與M2N2均為200 m。觀測線路包括外線路和室內配線兩部分。從電極至觀測室的線路為外線路，觀測室內的線路為室內配線。采用架空方法敷設外線路。供電極接地電阻小于30 Ω，測量線路對地絕緣電阻大于5 MΩ，均符合規(guī)范要求[6]。

圖1 攔隆口臺地理位置 圖2 電阻率觀測布極

2 異常分析

攔隆口臺地電阻率東西向2018年6月初出現大幅度上升變化，7月轉折下降，7月底再次出現轉折上升，這期間最大變化幅度達2.29 Ω·m。攔隆口臺地電阻率自2015年架設以來，東西向年變形態(tài)與幅度基本穩(wěn)定，每年5～6月期間一般達到年變極小值，2018年6月年變幅度卻達到極大值，且高于2015～2017年年變極大值，故2018年攔隆口臺地電阻率破年變現象十分顯著(圖3)。2015～2018年攔隆口臺地電阻率東西向年變化量日均值情況見表1。

圖3 攔隆口臺地電阻率日均值變化曲線

表1 攔隆口臺地電阻率東西向年變化量日均值

2.1 “異?！爆F象的初步分析

攔隆口臺地電阻率東西向破年變異常出現后，相關人員及時查詢了攔隆口臺同期觀測日志，未發(fā)現和異常事件同步的明顯干擾，認為該異常是由短期干擾引起的可能性較小。考慮到測區(qū)外線路在2018年4～5月期間因田間道路施工改造，部分東西向電極受到影響，且從附近村民處了解到，2018年以來新建若干鋼化結構溫室大棚，地基處均埋有鐵絲網。此外，2018年攔隆口臺降雨量較往年增多，故初步認為，此次異常變化與環(huán)境干擾和降雨有關。

2.2 觀測系統(tǒng)工作狀態(tài)檢查

依據地電阻率異常落實規(guī)范要求，需對臺站觀測儀器進行標定、觀測線路漏電、電極接地電阻和避雷系統(tǒng)進行檢查。結果表明：測量儀器校驗、穩(wěn)流電源性合格；供電線、測量線絕緣檢測合格；各電極接地電阻穩(wěn)定。

2.3 環(huán)境干擾情況調查

2018年8月6日異常核實相關分析人員勘察攔隆口臺測區(qū)環(huán)境(圖4)，通過現場勘察發(fā)現以下問題：

(1)2018年以來測區(qū)周邊陸續(xù)新建設多個現代化鋼架結構蔬菜大棚(最近距離50 m)，且地基建有鐵絲網，對觀測造成一定干擾影響[4，6];

(2)2018年4月地電阻率東西測向由于田間道路改造，將大部分地電阻率觀測電極拔出。由于地下巖石一般具有孔隙或者裂縫，而這些孔隙或裂縫中必然含有不同濃度和化學組分的水溶液，使得地電阻率觀測值在不受其他因素影響下應當維持在一定范圍。而地電阻率觀測電極移動后造成后續(xù)測量電極與土地接觸不良，使得地下巖石孔隙或者裂縫連通性變差，從而具有一定導電性的水溶液流通性變差，導致電阻率值加速上升。

綜上認為，此次攔隆口臺地電阻率變化與環(huán)境干擾有較大關聯。

圖4 攔隆口臺地電阻率測區(qū)環(huán)境

2.4 異常分析與性質判定

從攔隆口東西向地電阻率曲線(圖5)可以看出，破年變始于2018年6月，在2018年6月30日達到峰值(41.4 Ω·m)后轉折向下，7月中旬開始回返上升于7月31日達到峰值(41.27 Ω·m)后再次轉折向下。對比往年形態(tài)和幅度，2018年年變形態(tài)峰值出現過早(1～2個月)，幅度較以往年變均值增長20.4%。分析如下：

(1)通過對觀測系統(tǒng)和線路檢查未發(fā)現問題，因此判斷攔隆口臺地電阻率東西向測值變化可靠，能夠真實反映地下電阻率變化情況。

(2)從降雨量的對比分析來看(圖5)，2018年降雨量峰值(7月9日)與電阻率異常峰值(6月30日)并未完全同步，但是整個異常持續(xù)期均存在降雨量大的特點。由于攔隆口臺無輔助測項資料，故本次未對地電阻率與地下水位進行對比分析。

(3)通過勘察周邊測區(qū)環(huán)境，存在施工和灌溉影響，且時間與異常出現時間基本同期。受田間道路改造影響，攔隆口臺地電阻率東西測向在4～5月底期間大部分觀測電極被拔出，在6月初施工結束后重新埋入，使得后續(xù)測量過程中電極與土壤接觸不良，地下巖石孔隙或者裂縫連通性變差，從而具有一定導電性的水溶液流通性變差，導致電阻率值加速上升。觀測一段時間后，受土壤壓實作用和降雨、灌溉等因素，地電阻率觀測電極逐漸與地下土壤接觸良好后，6月中旬電阻率值逐漸趨于穩(wěn)定變化范圍。

此外考慮到南北測向電極未出現相同變化(未施工)，故認為此次電阻率東西向異常變化與施工影響存在較大關聯。測區(qū)周圍4月以來新建現代化溫室大盆，大量鋼化材料和金屬網對測區(qū)穩(wěn)定環(huán)境也造成一定影響。

圖5 攔隆口臺直流單裝置地電阻率觀測東西向與降雨量對比曲線(日均值)

3 結 論

(1)2018年6月攔隆口臺地電阻率東西向觀測曲線出現異常后，進行了標定、絕緣及漏電等檢測，結果表明觀測儀器和觀測系統(tǒng)工作正常。異常出現期間對觀測環(huán)境進行巡查，認為測區(qū)范圍內新建現代化鋼架結構蔬菜大棚(最近距離50 m)，且地基建有鐵絲網，可能對觀測有一定的影響。

(2)2018年4～5月東西測向受到田間道路改造施工影響，6月初地電阻率觀測電極重新插入地表，造成后續(xù)測量電極與土壤接觸不良，地下巖石孔隙或者裂縫連通性變差，導致電阻率值加速上升。隨后受土壤壓實作用和降雨、灌溉等因素，地電阻率觀測電極逐漸與地下土壤接觸良好后，6月中旬電阻率值逐漸趨于穩(wěn)定變化范圍。2018年6～7月期間攔隆口出現強降雨，且量值超過往年，對觀測也造成一定影響。

致謝：感謝審稿老師針對本文提出的寶貴意見、建議以及責任編輯對本文的細致審查，在此謹致謝意！