地電阻率變化成因分析
——以寶昌臺(tái)為例

戴 勇 高立新 楊彥明 魏建民 格 根

(內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，呼和浩特 010010)

0 引言

1966年邢臺(tái)7.2級(jí)地震發(fā)生后，物探電阻率法作為重要的前兆監(jiān)測(cè)手段被引入中國(guó)地震監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)領(lǐng)域。在1976年唐山7.8級(jí)、1976年松潘-平武7.2級(jí)、1988年瀾滄-耿馬7.6級(jí)和2008年汶川8.0級(jí)等一系列強(qiáng)震發(fā)生前均監(jiān)測(cè)到電阻率的異常變化(錢復(fù)業(yè)等，1980； 趙和云等，1982； 錢家棟等，1985； Zhaoetal.，1996； 湯吉等，1998； Luetal.，2004，2016； 張學(xué)民等，2009； 杜學(xué)彬，2010； 中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，2010； Zhaoetal.，2011)。中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)的地電觀測(cè)主要采用對(duì)稱四極裝置(fixed-electrode quasi-Schlumberger arrays)，供電極距一般約為1km，按均勻介質(zhì)中常規(guī)物探電法估算其探測(cè)深度在0.705km以內(nèi)。由于設(shè)置于地震臺(tái)站用于監(jiān)測(cè)前兆信息的電阻率反映了布極區(qū)下方探測(cè)范圍內(nèi)整體的電性特征，故該物理量又被稱為視電阻率或地電阻率(趙和云等，1982； 姚文斌，1989； 杜學(xué)彬等，2008)。由于供電極距和探測(cè)深度較小，受淺層介質(zhì)的狀態(tài)影響，通常地電阻率的觀測(cè)曲線存在年變、日變和階躍等，這些干擾使得地震前的異常變化往往不明顯，甚至被湮沒(汪志亮等，2002； 王蘭煒等，2011； 解滔等，2013，2015，2016； 石富強(qiáng)等，2014； 張國(guó)苓等，2015)。因此，總結(jié)地電阻率的典型變化并分析其產(chǎn)生原因，對(duì)于甄別異常特征、提取前兆異常、評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)效能和震情判定等具有十分重要的意義。

圖1 寶昌臺(tái)地電布極區(qū)的剖面電阻率分布(魏建民等，2019)Fig. 1 Cross-sectional resistivity distribution at Baochang station survey area(after WEI Jian-min et al.，2019).

寶昌臺(tái)位于內(nèi)蒙古錫林郭勒盟太仆寺旗寶昌鎮(zhèn)，地理坐標(biāo)為(41.9°N，115.3°E)，地質(zhì)構(gòu)造位于內(nèi)蒙地軸東段，屬四級(jí)構(gòu)造單元，該區(qū)的主要斷裂為華北斷塊區(qū)的北部邊界斷裂——赤峰-開原斷裂(內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，2006)。自1980年起寶昌臺(tái)開始地電阻率觀測(cè)，其觀測(cè)曲線存在長(zhǎng)期變化、年變和日變等典型變化，并在1989年大同-陽高6.1級(jí)及1998年張北6.2級(jí)等地震前出現(xiàn)異常變化，在中國(guó)地電阻率觀測(cè)數(shù)據(jù)中具有代表性(高立新等，1999； 汪志亮等，2002； 戴勇等，2013； 徐錫泉等，2014)。本文通過反演方法獲得了該臺(tái)地電布極區(qū)地下的水平層狀模型和三維有限元模型，在此基礎(chǔ)之上獲得了影響系數(shù)，同時(shí)結(jié)合數(shù)字信號(hào)處理及數(shù)值模擬等方法對(duì)上述變化的成因進(jìn)行分析，所得結(jié)論可為地電阻率異常分析提供參考依據(jù)，并對(duì)形成異常核實(shí)的工作思路具有借鑒作用。

1 電性結(jié)構(gòu)模型及影響系數(shù)

1.1 水平層狀模型

圖1 為基于高密度電法反演得到的深度為2.5～101m的電阻率剖面結(jié)果。由圖1 可見，地電布極區(qū)地下的電阻率基本呈現(xiàn)水平分布，大致可分為3層結(jié)構(gòu)(魏建民等，2019)。

沿NS和EW測(cè)向?qū)Σ紭O區(qū)開展垂向直流電測(cè)深，結(jié)果顯示，電測(cè)深曲線類型屬于KH型(圖2)，基于高密度電法和電測(cè)深結(jié)果，結(jié)合由位于布極區(qū)附近ZK42號(hào)鉆孔得到的水文綜合地質(zhì)圖(魏建民等，2019)，采用嘗試法(王家映，1998)進(jìn)行反演，獲得了布極區(qū)呈水平層狀的地下電性結(jié)構(gòu)模型(表1)。

圖2 寶昌臺(tái)的電測(cè)深曲線(魏建民等，2019)Fig. 2 Electrical sounding curve at Baochang station(after WEI Jian-min et al.，2019).

表1 水平層狀電性結(jié)構(gòu)模型Table1 Horizontal layered electrical structure model

1.2 三維有限元模型

寶昌臺(tái)地電阻率觀測(cè)的電流場(chǎng)可視為穩(wěn)恒電流場(chǎng)(解滔等，2013)，根據(jù)地電實(shí)測(cè)情況確定有限元數(shù)值模擬的參數(shù)： 設(shè)置載荷為2A的直流電流，模型邊界的電位為0V，單元類型為二維熱-電耦合面單元和三維熱-電耦合體單元。

三維幾何模型： 固定NS、EW測(cè)向的電性參數(shù)和極距，當(dāng)水平尺寸為4i000m×4i000m時(shí)，地電阻率的有限元模擬值ρs在最底層厚度h4>3i500m后不隨h4的增加而變化； 當(dāng)h4=4i000m時(shí)，ρs在水平寬度d>4i000m后基本不隨d的增加而變化。由此，確定三維幾何模型的尺寸為4i000m×4i000m×4i071.5m。上述模型是基于2018年4月的觀測(cè)結(jié)果通過反演建立的，在具體研究中將根據(jù)需要對(duì)層厚、層電阻率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，建立適合研究所需的水平層狀模型和三維有限元模型。

1.3 影響系數(shù)

本文采用電位分布解析表達(dá)式和地電阻率濾波器算法計(jì)算寶昌臺(tái)對(duì)稱四極裝置相應(yīng)的一維影響系數(shù)(O′Neilletal.，1984； 姚文斌，1989； 解滔等，2015)，結(jié)果如圖3 所示。B1、B2、B3、B4分別為模型第1、2、3、4層的影響系數(shù)，隨著供電極距AB增加，B1、B2整體減小，B3、B4整體增大，并在AB達(dá)到一定距離后均趨于平緩。由此可知，增大供電極距可有效抑制第1層和第2層的干擾，同時(shí)可放大來自深部的電阻率變化的信息，這可為確定地電阻率觀測(cè)裝置參數(shù)提供借鑒。

圖3 寶昌臺(tái)各層介質(zhì)的影響系數(shù)Fig. 3 The medium influence coefficients at Baochang station.

寶昌臺(tái)現(xiàn)有地電觀測(cè)裝置的供電極距AB=560m、測(cè)量極距MN=80m，則NS測(cè)向各層的影響系數(shù)為B1=0.007、B2=0.016、B3=0.955、B4=0.022，EW測(cè)向各層的影響系數(shù)為B1=0.003、B2=0.012、B3=0.959、B4=0.026。由影響系數(shù)結(jié)果(圖3)可知： 1)第1層和第2層影響系數(shù)均為正，淺層電阻率變化與地電阻率變化具有同向變化特征； 2)第3層影響系數(shù)達(dá)0.9，比其他3層的影響系數(shù)均大1個(gè)數(shù)量級(jí)，說明7～71m深度范圍內(nèi)的電阻率變化能夠有效地反映在地電阻率的變化中。

表2列出了模型的第1層電阻率、地電阻率和影響系數(shù)B1。由此可見，第1層電阻率下降，則其影響系數(shù)將增大，地電阻率下降。其中，NS測(cè)向變化較快，EW測(cè)向變化較緩慢。

表2 寶昌臺(tái)第1層電阻率、地電阻率、影響系數(shù)B1Table2 First layer resistivity，geo-resistivity and influencing coefficient B1 at Baochang station

2 長(zhǎng)期變化

寶昌臺(tái)NS、EW測(cè)向的地電阻率自1993年至今一直存在長(zhǎng)期的下降變化，且其變化速率存在顯著的各向異性(圖4)。針對(duì)地電阻率的長(zhǎng)期變化，趙和云(1994)總結(jié)了26a以來全國(guó)近百個(gè)臺(tái)站的地電阻率觀測(cè)資料，認(rèn)為斜型趨勢(shì)變化一般不對(duì)應(yīng)地震。當(dāng)前在地電阻率存在的長(zhǎng)期單調(diào)變化現(xiàn)象的異常信度判定以及是否將其納入會(huì)商判定依據(jù)等方面，仍存在著不同的意見?？梢?，對(duì)地電長(zhǎng)期變化的成因進(jìn)行分析具有十分重要的意義。

圖4 寶昌臺(tái)地電阻率的年均值曲線Fig. 4 Annual mean curves of geo-resistivity at Baochang station.

本文對(duì)寶昌臺(tái)1993—2016年NS、EW測(cè)向的地電阻率數(shù)據(jù)進(jìn)行線性擬合，得到的變化速率分別為 -0.76Ω·m/a 和 -0.19Ω·m/a，24a中累積變化的幅度分別為 -18.24Ω·m 和 -4.56Ω·m。若上述變化由4層電阻率各自貢獻(xiàn)，則由影響系數(shù)公式計(jì)算獲得了各層的變化幅度(表3)。

表3 各層電阻率的理論變化幅度Table 3 The theoretical variation of resistivity in each layer

1993—2016年氣溫、降雨量的累積變化幅度分別為0.20℃和72mm，上述二者變化導(dǎo)致模型的第1層和第2層電阻率的實(shí)際變化幅度達(dá)不到引起地電阻率長(zhǎng)期變化應(yīng)有的幅度值。另外，由于第4層為石英斑巖層，該層的密度為2.54～2.66g/cm3(鄢泰寧，2014)，孔隙度小、含水率低、溫度變化小，電阻率的實(shí)際變化也達(dá)不到引起地電阻率長(zhǎng)期變化應(yīng)有的幅度值。由此判定，第3層的電阻率變化是引起2個(gè)測(cè)向的地電阻率長(zhǎng)期變化的主要貢獻(xiàn)源。

使第3層電阻率出現(xiàn)變化的可能因素為應(yīng)力場(chǎng)作用和層內(nèi)水位變化。第3層作為含水層，其水位呈現(xiàn)逐年下降趨勢(shì)，導(dǎo)致層內(nèi)的電阻率和地電阻率呈逐年上升趨勢(shì)，這與實(shí)測(cè)的地電阻率長(zhǎng)期下降的變化相反。因此，第3層電阻率的長(zhǎng)期下降主要是受臺(tái)站所在區(qū)域應(yīng)力持續(xù)作用的結(jié)果。寶昌臺(tái)所在區(qū)域長(zhǎng)期受到近EW向主壓應(yīng)力的持續(xù)作用(徐菊生等，1999)，使介質(zhì)內(nèi)部的裂隙走向逐漸沿主壓應(yīng)力方向優(yōu)勢(shì)排列，并出現(xiàn)導(dǎo)電通道連通、導(dǎo)電流體(如水)進(jìn)入或重新分布，導(dǎo)致以垂直主壓應(yīng)力方向的地電阻率NS測(cè)向持續(xù)下降為主的地電阻率各向異性(杜學(xué)彬等，2001，2007)。

圖5 寶昌臺(tái)地電阻率的月均值曲線Fig. 5 Monthly mean curves of geo-resistivity at Baochang station.

圖6 寶昌臺(tái)測(cè)區(qū)周邊的水位數(shù)據(jù)Fig. 6 Groundwater level data around Baochang station.

3 年變化

寶昌臺(tái)NS、EW測(cè)向的地電阻率均存在冬春高、夏秋低的正向年變形態(tài)(圖5)，本節(jié)將對(duì)其成因進(jìn)行逐層分析： 1)圖6 為錫林郭勒盟太仆寺旗生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象監(jiān)測(cè)站提供的2013年1月—2017年8月該區(qū)的水位資料，水位埋深主要位于16～17m，呈現(xiàn)冬春埋深小、夏秋埋深大的年周期波動(dòng)特征。李丹等(2016)基于太仆寺旗2005—2015年的地下水位監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析了該地區(qū)地下水位的動(dòng)態(tài)變化特征，結(jié)果顯示，太仆寺旗地下水位的年動(dòng)態(tài)變化主要受降水及蒸發(fā)影響： 春季氣候干旱少雨、蒸發(fā)作用強(qiáng)烈，地下水位下降迅速； 5月以后降雨逐漸增加，蒸發(fā)量開始減少，但地下水用于蒸發(fā)的消耗量大于降雨的補(bǔ)給量，地下水位進(jìn)一步下降； 8—10月，由于汛期降雨的補(bǔ)給及氣溫降低，蒸發(fā)量進(jìn)一步減小，水位迅速回升； 11月—次年2月為凍結(jié)期，蒸發(fā)強(qiáng)度很弱，地下水位相對(duì)穩(wěn)定。由反映巖石電阻率與孔隙率、含水性之間關(guān)系的阿奇爾公式(張國(guó)民等，2001)可知，模型第3層的電阻率由于受到冬春埋深小、夏秋埋深大的地下水位波動(dòng)影響，其值呈現(xiàn)冬春低、夏秋高的反向年變形態(tài)，而由第3層導(dǎo)致的地電阻率年變也應(yīng)呈現(xiàn)冬春低、夏秋高的反向年變形態(tài)，但這與實(shí)際觀測(cè)結(jié)果不符。2)第2層的主體位于凍土層之下、含水層之上，溫度、水位等對(duì)該層的電阻率影響較小，故第2層的電阻率年變幅度小。3)將寶昌臺(tái)監(jiān)測(cè)的1993年1月——2008年12月的地電阻率月均值數(shù)據(jù)和同期溫度、降雨量數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果顯示該臺(tái)的地電阻率與溫度、降雨量之間均存在較為顯著的年相關(guān)性，且以負(fù)相關(guān)為主(戴勇等，2013)。寶昌臺(tái)模型的第1層為含礫粉細(xì)砂層，該層是凍土層，受溫度、降雨影響大，而一般地區(qū)的含砂黏土、砂土的電阻率變化范圍為100～1i000Ω·m(劉剛等，2011)，由影響系數(shù)公式計(jì)算得出NS、EW測(cè)向地電阻率的變化幅度分別為11.15Ω·m 和2.05Ω·m，而該值與NS測(cè)向8.01Ω·m、EW測(cè)向3.96Ω·m 的實(shí)測(cè)年變幅度相近。綜合分析認(rèn)為，由溫度、降雨量季節(jié)性變化引起的第1層電阻率年變是地電阻率年變的主要貢獻(xiàn)源。

4 日變化

采用小波方法進(jìn)行去噪后的小時(shí)值曲線顯示，寶昌臺(tái)的地電阻率存在顯著的日變現(xiàn)象，該日變形態(tài)與地電場(chǎng)、地磁形態(tài)相差甚遠(yuǎn)，與該臺(tái)固體潮汐理論值之間不具有相關(guān)性，與布極區(qū)溫度呈顯著的負(fù)相關(guān)(戴勇等，2013)。溫度一般通過影響室內(nèi)觀測(cè)儀器、室外觀測(cè)系統(tǒng)(包括外線路和電極)、位于布極區(qū)及附近的金屬導(dǎo)體和布極區(qū)地下土層等，進(jìn)而引起地電阻率的觀測(cè)值變化。1)ZD8B系列地電觀測(cè)儀器的內(nèi)置取樣電阻在0～40℃范圍內(nèi)年的變化范圍 ≤0.06% (熊仲華，2006)，寶昌臺(tái)觀測(cè)室的溫度年變化在18～22℃范圍內(nèi)，故認(rèn)為觀測(cè)儀器不受溫度影響。2)寶昌臺(tái)地電觀測(cè)系統(tǒng)的外線路主要采用架空方式，所用電纜為鎧裝電纜，并用瓷瓶隔離固定電纜的鋼絞線與電線桿，且定期對(duì)瓷瓶進(jìn)行清理。在近年的歷次檢查中，外線路的絕緣性均符合規(guī)范要求(中國(guó)地震局，2001)，溫度無法通過外線路對(duì)地電阻率的觀測(cè)值造成影響。3)寶昌臺(tái)地電觀測(cè)的NS和EW測(cè)向供電電極和測(cè)量電極均為鉛電極，埋深為3.5m，電極位于凍土層之下的第2層，該層的溫度變化較小。4)鋼、鋁等金屬的電阻溫度系數(shù)數(shù)量級(jí)為10-3～10-5℃-1(西安交通大學(xué)物理教研組，1974)，而布極區(qū)的溫度日變化幅度約為20℃，故鐵絲網(wǎng)等金屬電阻率的日變幅度接近0Ω·m。5)布極區(qū)地下電性結(jié)構(gòu)模型呈4層水平模型，僅第1層(凍土層)受溫度影響較大，其電阻率具有與溫度呈負(fù)相關(guān)的特征，若寶昌臺(tái)的地電阻率日變僅由第1層電阻率的日變所致，則由影響系數(shù)公式計(jì)算得到的地電阻率NS、EW測(cè)向的變化幅度分別為1.24Ω·m 和0.23Ω·m，而2個(gè)測(cè)向的地電阻率實(shí)測(cè)日變幅度均在0.5Ω·m 以內(nèi)，可見理論結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。綜合分析認(rèn)為，由溫度日變引起的第1層電阻率日變是地電阻率日變的主要貢獻(xiàn)源。

5 干擾變化

5.1 變化特征

由于觀測(cè)環(huán)境復(fù)雜，寶昌臺(tái)的地電阻率觀測(cè)值易受降雨、鋼絞線埋設(shè)、抽水等干擾因素影響形成階躍等。本節(jié)統(tǒng)計(jì)了2012—2018年間階躍頻次與降雨量的對(duì)應(yīng)情況(圖7， 8)，結(jié)果顯示，累計(jì)出現(xiàn)116次階躍，且冬春頻次低、夏秋頻次高，其中49次階躍與測(cè)區(qū)降雨在時(shí)間上吻合。

圖7 寶昌臺(tái)地電阻率的小時(shí)值曲線Fig. 7 Hourly value curves of geo-resistivity at Baochang station.

圖8 2012—2018年階躍的月頻次分布Fig. 8 Monthly frequency distribution of step variations from 2012—2018.a 總階躍頻次； b 與降雨對(duì)應(yīng)的階躍頻次

圖9 寶昌臺(tái)的地電阻率觀測(cè)值與降雨量的時(shí)序曲線Fig. 9 Time series curves of geo-resistivity and precipitation at Baochang station.

5.2 降雨影響分析

本節(jié)以2017年7月1日降雨引起的地電阻率變化案例進(jìn)行異常成因分析。2017年7月1日12時(shí)寶昌臺(tái)所在區(qū)域開始降雨，至當(dāng)日18時(shí)結(jié)束。12時(shí)，寶昌臺(tái)NS測(cè)向的地電阻率觀測(cè)值即出現(xiàn)突降，下降幅度為0.32Ω·m； 至當(dāng)日18時(shí)，持續(xù)的快速下降終止，累計(jì)變化幅度為0.79Ω·m(圖9)。

降雨對(duì)寶昌臺(tái)地電阻率觀測(cè)值的影響是通過測(cè)區(qū)鐵絲網(wǎng)、懸空鋼絞線等金屬導(dǎo)體與地接觸性加強(qiáng)，雨水大范圍滲透和小區(qū)域匯集3個(gè)途徑施加的。地電布極區(qū)積水坑位于三維影響系數(shù)為負(fù)的NS測(cè)向供電極與測(cè)量極之間，雨水匯集并不是引起本次地電阻率下降的主要因素。金屬導(dǎo)體與地的接觸性加強(qiáng)，相當(dāng)于低阻體嵌入第1層，造成地電阻率無滯后的突降。測(cè)區(qū)第1層為含礫粉細(xì)砂層，《工程流體力學(xué)(第4版)》中給出的細(xì)砂的滲透系數(shù)為1×10-3～6×10-3cm/s，降雨引起的滲透的水力坡度為1(孔瓏，2014)，由達(dá)西定律可估算出6h內(nèi)滲透的最大深度為1.2m，這說明自12時(shí)降雨開始至18時(shí)，雨水正好滲透至第1層的底面。第1層(表層)在降雨后6h內(nèi)含水量持續(xù)增加，導(dǎo)致該層的電阻率持續(xù)降低，引起的地電阻率下降幅度為0.20Ω·m。NS測(cè)向第1層的影響系數(shù)B1為0.007，電阻率為72Ω·m，由影響系數(shù)公式計(jì)算可知，第1層電阻率的下降幅度達(dá)16.15Ω·m。

5.3 鋼絞線影響分析

寶昌臺(tái)EW測(cè)向的地電阻率觀測(cè)值由2017年8月20日10時(shí)的 146.27Ω·m 下降至11時(shí)的 143.69Ω·m，下降幅度為1.76%。數(shù)值下降期間，電信公司在EW向西供電極附近埋設(shè)通信光纜和鋼絞線，光纜埋深為1.2m，鋼絞線埋深為0.9m，鋼絞線的總體走向?yàn)镹S向，鋼絞線距西供電極13m。2017年8月21日西供電極附近約1i200m的鋼絞線被抽出，之后EW向觀測(cè)數(shù)據(jù)恢復(fù)至埋設(shè)前的水平。該次突降和突升與埋設(shè)和抽出鋼絞線在時(shí)間上吻合。

屬于低阻體的鋼絞線位于第1層，由一維影響系數(shù)B1可知，其導(dǎo)致的地電阻率下降，初步分析結(jié)果與實(shí)際觀測(cè)吻合。由于上述影響系數(shù)反映的某層電阻率變化對(duì)地電阻率的影響對(duì)于干擾定性分析仍顯得較為粗略，故在此采用三維影響系數(shù)的分布特征進(jìn)行干擾源影響的定性分析。8月20日電信公司埋設(shè)的鋼絞線正好位于影響系數(shù)為正的區(qū)域(解滔等，2015)，由此可判定屬于低阻體的鋼絞線引起的地電阻率變化是下降的，這與實(shí)際觀測(cè)吻合。依據(jù)測(cè)區(qū)水平層狀模型構(gòu)建了三維有限元模型，并通過數(shù)值模擬方法計(jì)算了鋼絞線埋設(shè)前后寶昌臺(tái)地電阻率EW向地電阻率的變化幅度(表4)。結(jié)果顯示，理論下降幅度為1.37%，略小于實(shí)測(cè)下降幅度。理論值與實(shí)測(cè)值之間出現(xiàn)較小差異主要是由于三維有限元模型僅是對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行簡(jiǎn)化后的模型，且計(jì)算過程出現(xiàn)的誤差等因素也會(huì)導(dǎo)致兩者存在不同。數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)一步證明了8月20日地電阻率EW測(cè)向的突降變化是由鋼絞線引起的。

表4 埋設(shè)鋼絞線前后地電阻率的實(shí)測(cè)值及數(shù)值模擬值Table4 Geo-resistivity measurements and numerical simulations before and after steel strand installation

5.4 抽水影響分析

2018年10月16日9—17時(shí)，在距EW測(cè)向西測(cè)量極以西10m處開展了抽水實(shí)驗(yàn)，其間進(jìn)行了水位、地電阻率的同步觀測(cè)。

10月12—16日，布極區(qū)溫度的逐日間差異性較小且無降雨，其間地電阻率NS測(cè)向值無明顯變化，抽水對(duì)NS測(cè)向地電阻率觀測(cè)沒有影響。12—15日，地電阻率EW測(cè)向在每天9—17時(shí)的平均變化幅度為 0.11Ω·m，16日9—17時(shí)變化幅度達(dá) 0.21Ω·m，表明抽水對(duì)EW測(cè)向影響較大。在EW測(cè)向測(cè)量極與供電極之間且靠近測(cè)量極處(三維影響系數(shù)為負(fù)的區(qū)域)抽水時(shí)，位于機(jī)井下方的水位下降，且快速形成圍繞抽水機(jī)井的漏斗狀水面，局部電阻率快速上升，造成地電阻率快速下降，沒有滯后效應(yīng)。

6 結(jié)論

(1)高密度電法反演結(jié)果顯示，寶昌臺(tái)地電布極區(qū)地下的電阻率基本呈現(xiàn)水平分布，電測(cè)深曲線類型屬于KH型。通過嘗試法反演確定，該臺(tái)地電布極區(qū)的地下共分為4層，其中第3層為含水層，層深為6.5～71.5m，較上覆和下伏地層整體表現(xiàn)為高導(dǎo)層，當(dāng)供電極距AB=560m、測(cè)量極距MN=80m時(shí)，第3層NS、EW向的影響系數(shù)均超過0.9，比其他3個(gè)層的影響系數(shù)均大1個(gè)數(shù)量級(jí)，這說明第3層的電阻率變化能夠有效地反映于地電阻率變化中，該層的電阻率能有效攜帶應(yīng)力變化、震前異常變化等信息。

(2)寶昌臺(tái)NS、EW測(cè)向的地電阻率自1993年至今一直存在長(zhǎng)期下降變化，且變化速率存在顯著的各向異性，這主要是由第3層受臺(tái)站所在區(qū)域的應(yīng)力持續(xù)作用引起的。

(3)寶昌臺(tái)NS、EW測(cè)向的地電阻率均存在冬春高、夏秋低的正向年變形態(tài)，由溫度、降雨量的季節(jié)性變化引起的第1層電阻率年變是地電阻率年變的主要貢獻(xiàn)源； 位于第3層的水位年周期波動(dòng)雖然對(duì)寶昌臺(tái)地電阻率年變存在影響，但并非主要因素，這是對(duì)高立新等(2019)研究結(jié)果的深化和重新認(rèn)識(shí)。寶昌臺(tái)地電阻率兩測(cè)向均存在凌晨及上午高、下午及晚間低的正向日變形態(tài)，這主要是由溫度對(duì)表層電阻率的影響所引起的，類似的日變形態(tài)也存在于西昌小廟、甘孜、烏加河、青光、寶坻新臺(tái)等臺(tái)站地電阻率數(shù)據(jù)的小時(shí)值曲線中。

(4)寶昌臺(tái)地電阻率階躍存在冬春頻次低、夏秋頻次高的特點(diǎn)，且多與測(cè)區(qū)內(nèi)降雨、短期抽水、埋設(shè)鋼絞線等吻合，通過數(shù)值模擬、三維影響系數(shù)計(jì)算等方法對(duì)典型階躍進(jìn)行定性和定量角度分析的結(jié)果也印證了這一統(tǒng)計(jì)結(jié)果。

致謝中國(guó)地震局蘭州地震研究所杜學(xué)彬研究員在成文過程中給予了悉心指導(dǎo)； 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心解滔副研究員為本研究提供了部分計(jì)算程序； 內(nèi)蒙古自治區(qū)寶昌地震臺(tái)賈昕曄高級(jí)工程師、高昌志高級(jí)工程師為本研究提供了基礎(chǔ)資料； 審稿專家為本文提出了寶貴的修改建議。在此一并表示感謝!