譚大誠(chéng) 楊立明 席繼樓

1）中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

2）蘭州地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，蘭州 730000

3）中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036

地電場(chǎng)是重要的地震前兆物理場(chǎng)，其觀測(cè)數(shù)據(jù)包含了自然電場(chǎng)、大地電場(chǎng)和干擾成分。自然電場(chǎng)源于地下介質(zhì)的物理、化學(xué)過程，通常具有相對(duì)穩(wěn)定性；大地電場(chǎng)則來源于空間電流和潮汐力，較穩(wěn)定的日變形態(tài)主要表現(xiàn)出TGF-A、TGF-B 兩種波形。依據(jù)地電場(chǎng)的潮汐機(jī)理，鄰近大水域的場(chǎng)地，潮汐力作用于巖石裂隙，易使裂隙水周期性滲流，產(chǎn)生周期性過濾電場(chǎng)，形成TGF-A 波形地電場(chǎng)；空間Sq電流在地表的感應(yīng)電場(chǎng)易引起裂隙水周期性滲流，進(jìn)而產(chǎn)生大地電流場(chǎng)，使地表出現(xiàn)TGF-B 波形地電場(chǎng)。以層狀介質(zhì)為例，設(shè)上層介質(zhì)電阻率為ρ1，厚度為h1；水滲流層的電阻率為ρ2，厚度為h2；下層是不導(dǎo)電介質(zhì)。在地面上觀測(cè)到的TGF-A 波形地電場(chǎng)強(qiáng)度E 可寫成：

在地面上觀測(cè)到的TGF-B 波形地電場(chǎng)強(qiáng)度E 可寫成：

(1)式中ε 為水介電常數(shù)，ρ 為水電阻率，Δu 為水滲流的電偶極層電位躍變值，Δp 為引起水滲流的壓力梯度，μ 為水粘滯系數(shù)。(2)式中Vei為裂隙水的第 i 種電荷滲流速度,C 為與流體電導(dǎo)率、介電常數(shù)及電荷體密度等相關(guān)的常數(shù)。

在同一場(chǎng)地，TGF-A、TGF-B 波形地電場(chǎng)（DC-0.005 Hz）在各方向峰值通常有明顯差異，可能說明（1）式壓力梯度Δp、（2）式電荷滲流速度Vei在各方向不同。在巖石裂隙流管中，只有沿裂隙水主體滲流方向，水的壓力梯度Δp、水中電荷的滲流速度Vei會(huì)最大。因此，應(yīng)用地電場(chǎng)潮汐波幅度可計(jì)算出場(chǎng)地巖石裂隙水主體滲流方向及逐日變化，這增強(qiáng)了形變、流體、電磁觀測(cè)數(shù)據(jù)分析的關(guān)聯(lián)性，也可能是大震前兆分析的一種新嘗試。

原理上，可應(yīng)用任意時(shí)刻的地電場(chǎng)潮汐波數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，但實(shí)際觀測(cè)中因多種原因，不同時(shí)刻的地電場(chǎng)潮汐波數(shù)值往往存在不規(guī)則的小幅擾動(dòng)，用任意時(shí)刻的數(shù)值計(jì)算結(jié)果可能離散度大。

結(jié)論：

（1）在應(yīng)用地電場(chǎng)計(jì)算裂隙水主體滲流方向時(shí)，潮汐諧波振幅法與峰-谷值法的結(jié)果基本一致，但可降低峰-谷值方法的取值誤差。潮汐諧波振幅法是取前10 階潮汐諧波進(jìn)行計(jì)算，這說明了地電場(chǎng)近正弦波形的日變形態(tài)確實(shí)是潮汐波。

（2）TGF-A 潮汐波明顯畸變時(shí)，裂隙水滲流方向有較大變化，這可能是應(yīng)力變化導(dǎo)致裂隙或裂隙水滲流出現(xiàn)異常；TGF-B 潮汐波有高頻電磁擾動(dòng)成分時(shí)，裂隙水滲流方向有小幅變化。

（3）2008 年汶川MS8.0 地震前，四川瀘沽湖、鹽源場(chǎng)地的自然電場(chǎng)穩(wěn)定性差異大，但巖石裂隙水主體滲流方向變化則具有較好的相關(guān)性，與這次大震也有對(duì)應(yīng)性。因此，應(yīng)用地電場(chǎng)計(jì)算巖石裂隙水的主體滲流方向具有前兆分析的價(jià)值。

（4）應(yīng)用地電場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，逐日計(jì)算場(chǎng)地裂隙水主體滲流方向的變化，目前依然處于初期階段，其應(yīng)用還需要深入研究。