張彩艷 李 飛 蘇宏偉

?

甘肅大地電場的變化特征分析1

張彩艷1）李 飛2）蘇宏偉1）

1）甘肅省地震局嘉峪關(guān)地震臺(tái)，嘉峪關(guān) 735100?2）江蘇新沂地震臺(tái)，新沂221400

對甘肅省平?jīng)觥⑺缮健⒐咆S、山丹、高臺(tái)、嘉峪關(guān)、瓜州7個(gè)臺(tái)站的地電場分鐘值、小時(shí)值的日變特征進(jìn)行了對比，對2012年3月地電場小時(shí)值進(jìn)行了頻譜分析，同時(shí)結(jié)合地磁場分量、分量應(yīng)變（固體潮）進(jìn)行了對比分析。結(jié)果表明：①地電場靜日的日變化都很明顯，呈明顯“雙峰”和“單谷”形態(tài)，并且NS向與EW向變化形態(tài)基本相同；各臺(tái)站同測向及相互之間的自相關(guān)系數(shù)基本在0.85；不同臺(tái)站之間同測向的相關(guān)系數(shù)多數(shù)在0.75以上；這是地磁場分量與固體潮共同影響的結(jié)果。②通過頻譜分析各臺(tái)站的優(yōu)勢周期主要以12h和8h為主，但存在差異性，譜值最大相差20倍。③各臺(tái)站的日變幅也不盡相同，其中，差異性主要表現(xiàn)為與地磁場和固體潮影響量的差異性，并與臺(tái)站的位置、地質(zhì)構(gòu)造、電性結(jié)構(gòu)、淺層電阻率等有很大關(guān)系。

地電場 日變化 周期 FFT 變化特征

引言

地電場可分為大地電場和自然電場（孫正江等，1984）。其中，大地電場是指地球外部的變化磁場在地球內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生的電場，其變化可分為平靜變化和干擾變化；而自然電場是指由地球表層內(nèi)礦體、地下水和各種水系產(chǎn)生的電場，主要包含接觸擴(kuò)散電場、電化學(xué)電場和過濾電場等。

隨著“九五”和“十五”規(guī)劃的實(shí)施，數(shù)字地電場觀測在全國和甘肅省得到了很大的發(fā)展，并積累了豐富的資料。目前，在甘肅省共有14個(gè)地電場觀測臺(tái)站，分別是“九五”期間建成的嘉峪關(guān)臺(tái)、蘭州臺(tái)，和“十五”期間建成的瓜州臺(tái)、高臺(tái)臺(tái)、山丹臺(tái)、武威臺(tái)、武都臺(tái)、平?jīng)雠_(tái)，以及“十五”期間建成的5個(gè)試驗(yàn)臺(tái)陣：紅沙灣、松山、黃羊川、寺灘、古豐等，還有通過其他項(xiàng)目建成的天水臺(tái)。由于地電場觀測容易受區(qū)域電磁環(huán)境以及氣候等干擾因素的影響，所以在觀測數(shù)據(jù)中必須首先去除掉各種干擾，才能有效地使用觀測數(shù)據(jù)。為此，許多學(xué)者在這方面進(jìn)行了深入的研究，例如張秀霞等（2009）對新沂地電場資料進(jìn)行相關(guān)分析后認(rèn)為，在觀測中主要存在的干擾因素有雷電干擾、降雨影響、電阻率測量干擾、場地固定干擾、線路和儀器故障、門限問題、數(shù)據(jù)階躍、數(shù)據(jù)的長期飄移等。同時(shí)，對于區(qū)域臺(tái)站的日變化、頻域的分布特征等，杜學(xué)彬等（2007）、張穎等（2008）、張秀霞等（2011）、史紅軍等（2011）、崔騰發(fā)等（2013）都進(jìn)行了不同程度的分析。此外，葉青等（2007）、譚大誠等（2010）、李飛等（2011）、孫雷等（2013）還結(jié)合地磁場、體應(yīng)變等資料，對觀測譜的成份進(jìn)行了對比分析，并對其形成機(jī)理、差異性等進(jìn)行了研究。

由于自然電場具有較大的水平和垂直變化梯度，其與區(qū)域地下電性結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系，所以對于不同區(qū)域的地電場日變化、頻譜規(guī)律等眾多學(xué)者都有不同的認(rèn)識(shí)和分析。為此，筆者分析了甘肅省平?jīng)?、松山、古豐、山丹、高臺(tái)、嘉峪關(guān)、瓜州7個(gè)臺(tái)站地電場觀測資料的日變化、周期及日變幅等方面的特征，并結(jié)合地磁分量、應(yīng)變（固體潮）觀測數(shù)據(jù)的變化特征以及它們之間的關(guān)系和差異性進(jìn)行了探討，以期對正確利用和處理觀測資料提供參考。

1 臺(tái)站基本概況

筆者選取甘肅省地理位置從東到西且近年來一直運(yùn)行良好的平?jīng)?、松山、古豐、山丹、高臺(tái)、嘉峪關(guān)、瓜州7個(gè)臺(tái)站的觀測資料。其中，嘉峪關(guān)臺(tái)是“九五”期間建成的，其余均為“十五”新建臺(tái)，松山、古豐為試驗(yàn)臺(tái)陣。這些臺(tái)站使用的地電場觀測儀器為ZD9A（嘉峪關(guān)臺(tái)）和ZD9A-Ⅱ型（其他6個(gè)臺(tái)站）；儀器測量頻段為0—0.005Hz，資料產(chǎn)出為1組/分鐘。臺(tái)站分布及布極情況如圖1所示。各臺(tái)站場地布極區(qū)均在開闊平坦地區(qū)，構(gòu)造相對穩(wěn)定，并靠近或處在斷裂帶上，只有臺(tái)址地質(zhì)條件的區(qū)別，具體如表1所示。觀測系統(tǒng)的建設(shè)及布極區(qū)的環(huán)境狀況、觀測室條件均符合觀測規(guī)范（中國地震局科技監(jiān)測司，2001）的要求。

表1 甘肅省地電場臺(tái)站概況

同時(shí)，在資料選取上應(yīng)盡量選取已經(jīng)排除了各類干擾造成的資料非正常變化的時(shí)段數(shù)據(jù)（如雷電干擾、降雨影響、電阻率測量干擾、場地固定干擾、線路和儀器故障、門限問題、數(shù)據(jù)階躍、數(shù)據(jù)的長期飄移等）；根據(jù)觀測條件的現(xiàn)狀，主要利用地電場的NS向和EW向長極距，并結(jié)合地磁場分量與分量應(yīng)變（固體潮）進(jìn)行論述；在處理過程中同時(shí)剔除數(shù)據(jù)中因缺測等原因產(chǎn)生的明顯不合理的數(shù)據(jù)，從而較好地體現(xiàn)出資料的背景場變化。

2 日變特征分析

地電場的日變化通常是指大地電場的日變化，主要以半日波（12小時(shí)）、全日波（24—25小時(shí)）及8小時(shí)周期為主（杜學(xué)彬等，2007）。這些周期成分是我國大陸大地電場普遍存在的主要周期成分，其中，尤以半日波最強(qiáng)，其次是全日波和8小時(shí)波。另外，還有一些短周期成分，但與前三種相比其強(qiáng)度要弱得多。就大地電場與地磁場變化之間的關(guān)系而言，大地電場與地磁場的快變化部分有相同的場源，因此，它們也具有類似的變化；就日變化而言，大地電場南北向分量應(yīng)與地磁場東向分量的形態(tài)一致（中國地震局科技監(jiān)測司，1995a；1995b；1995c）。甘肅省的大地電場變化是否也存在上述差異，為此，筆者分別進(jìn)行了以下對比分析。

2.1 磁靜日地電場日變化特征

圖2分別為7個(gè)臺(tái)站NS向、EW向長極距、嘉峪關(guān)臺(tái)分量及高臺(tái)分量應(yīng)變2012年5月26—27日的分鐘值曲線圖，按地磁報(bào)告的時(shí)間這2天應(yīng)為磁靜日。從圖中可以看出：①各地電場臺(tái)無論是NS向還是EW向的日變十分明顯，并呈現(xiàn)出明顯的“雙峰”和“單谷”形態(tài)；同臺(tái)之間兩測向的變化形態(tài)十分相似；同時(shí)，地電場記錄的高頻成分較地磁場偏多，即地電場受到的干擾較地磁場多。其中，地電場高頻成份記錄最多的是嘉峪關(guān)臺(tái)，其次是瓜州臺(tái)。②各地電場臺(tái)無論是NS向還是EW向都與地磁分量呈現(xiàn)出非常明顯的反向相關(guān)；但又有所不同，按照地理位置來講，位置越偏東的臺(tái)站，“谷變化”出現(xiàn)的時(shí)間越早；越往西，“谷變化”出現(xiàn)的時(shí)間越晚。但由圖1可知，最東的平?jīng)雠_(tái)距離最西的瓜州臺(tái)在經(jīng)度上相差約10°多，地方時(shí)相差約40min，這與2個(gè)臺(tái)站地電場出現(xiàn)“谷變化”的時(shí)間差相同，說明地電場的變化與地方時(shí)相符。③通過各地電場臺(tái)與分量應(yīng)變對比，各地電場臺(tái)的每日“第二峰值”變化與分量應(yīng)變的對應(yīng)關(guān)系十分密切。④同一臺(tái)站地電場NS向與EW向變化存在不同之處：從變化形態(tài)來講，平?jīng)?、松山、古豐、山丹4個(gè)臺(tái)站的地電場兩測向變化形態(tài)十分相似；而高臺(tái)、嘉峪關(guān)、瓜州3個(gè)臺(tái)站的地電場即使排除了趨勢變化后，兩測向的變化形態(tài)也有所不同，特別是在5月27日11h—13h前后的變化尤為突出。從日變幅來講，各地電場臺(tái)呈現(xiàn)出了各向異性，如：山丹臺(tái)NS向日變幅明顯小于EW向；古豐、山丹、高臺(tái)3個(gè)臺(tái)的NS向日變幅明顯大于EW向；而松山、嘉峪關(guān)、瓜州3個(gè)臺(tái)的NS向與EW向日變幅變化不大。⑤通過嘉峪關(guān)臺(tái)地電場與地磁場分量的對比后發(fā)現(xiàn)，兩者存在反向相關(guān)，地電場和地磁場的日變一致性較好，但在相位上兩者略有差別，其中地電場變化滯后于地磁場變化。

圖3為2012年3月8—9日各地電場臺(tái)與地磁分量的對比曲線，按地磁報(bào)告的時(shí)間這2天為磁暴日（=7）。從圖中可以看出：各地電場臺(tái)在磁暴日的變化具有時(shí)間同步性和變化形態(tài)基本一致的特點(diǎn)，這反映出了廣域性的變化特征；各地電場臺(tái)出現(xiàn)變化的時(shí)間與地磁場的磁暴日變化具有比較好的同步性（主要反映在地電場形態(tài)與地磁場分量反向）。

2.2 地電場與固體潮的關(guān)系

一般認(rèn)為地電場的日變形態(tài)主要由大地電場部分組成，但從實(shí)際的觀測來看，可能存在很大區(qū)別。已有研究表明，很多臺(tái)站記錄到的地電場日變形態(tài)不僅與大地電場有關(guān)，還與自然電場有關(guān)。自然電場的影響不僅體現(xiàn)在測區(qū)周圍的電場分布，甚至有些還與潮汐影響有關(guān)。為了揭示地電場是否具有明顯的周期性、連續(xù)性、穩(wěn)定性的日變化形態(tài)，以及固體潮是否與地電場具有更長周期的對應(yīng)性與普遍性，筆者采用2012年3月1—31日各地電場臺(tái)站的小時(shí)值資料進(jìn)行對比分析（受資料所限，僅此月資料能進(jìn)行對比分析）。

圖4為2012年3月1—31日甘肅省各地電場、地磁場分量及固體潮整點(diǎn)值曲線。從圖中可以看出：①在磁靜日，各地電場臺(tái)NS向和EW向都具有明顯的“雙峰”和“單谷”變化，其中EW向“雙峰”和“單谷”變化較NS向更為明顯。②在磁靜日，地磁場分量變化同樣具有明顯的“雙峰”和“單谷”變化；同時(shí)，固體潮也具有明顯的“雙峰”和“單谷”變化。③地磁場分量與各地電場臺(tái)NS向和EW向形態(tài)似有相同，但地電場NS向和EW向的變化更似是地磁場分量與固體潮相疊加的效應(yīng)（3月19日之后的磁靜日較明顯，尤以3月24—25日、3月30—31日更為明顯）。

2.3 地電場的周期特征

為了對各物理量的周期構(gòu)成進(jìn)行對比分析，筆者利用基于MATLAB的快速傅里葉變換（萬永革，2007）對2012年3月1—31日地磁場分量、地電場NS向、體應(yīng)變固體潮的整點(diǎn)值進(jìn)行了頻譜對比分析，圖5為各物理量的小時(shí)頻譜曲線。從圖中可以看出：①各地電場臺(tái)優(yōu)勢周期的表現(xiàn)有所不同，如平?jīng)?、山丹、古豐、高臺(tái)4個(gè)臺(tái)最為相似，最大優(yōu)勢周期為12h，其次為8h；松山臺(tái)在去除了高頻變化后，其優(yōu)勢周期與上述4個(gè)臺(tái)相同；嘉峪關(guān)、瓜州2個(gè)臺(tái)存在很明顯的高頻成分，在去除了高頻變化后，其優(yōu)勢周期也相同，從大到小依次為12h、8h、24h。地磁場分量因存在磁暴影響，故高頻變化較多，在去除了磁暴影響后，其優(yōu)勢周期從大到小依次為24h、12h、8h。對于體應(yīng)變，最大優(yōu)勢周期為8h，其次為12h。②從各地電場臺(tái)的譜值來看，古豐、高臺(tái)2個(gè)臺(tái)最大且基本相同，其次為嘉峪關(guān)臺(tái)，再次為瓜州、平?jīng)?個(gè)臺(tái)，這2個(gè)臺(tái)的譜值基本相同；而山丹臺(tái)地電場的譜值又較上述各臺(tái)明顯偏小，其中松山臺(tái)優(yōu)勢周期最??；古豐、高臺(tái)2個(gè)臺(tái)的最大譜值與松山臺(tái)的最大譜值相差約20倍。③各地電場臺(tái)最大優(yōu)勢周期的譜值與第二優(yōu)勢周期的譜值相差不大，且比例基本相同。④從優(yōu)勢周期的對應(yīng)性來看，地電場與固體潮的最大優(yōu)勢周期對應(yīng)最明顯，地電場出現(xiàn)在8h，這與地磁場相對應(yīng)（而固體潮未見此周期）。⑤嘉峪關(guān)、瓜州2個(gè)臺(tái)在24h的地電場和地磁場分量，與固體潮對應(yīng)最為明顯；當(dāng)然我們知道2個(gè)12h周期就是1個(gè)24h周期，其它5個(gè)地電場臺(tái)的頻譜曲線24h周期不明顯，也不能說就不存在24h的周期，只不過由于12h、8h周期過于突出，掩蓋了24h周期的變化。

2.4 日變化幅度對比分析

孫雷等（2013）對新沂臺(tái)地電場進(jìn)行的相關(guān)研究表明，新沂臺(tái)地電場日變化呈明顯的夏高、冬低特征。為了驗(yàn)證甘肅省各地電場臺(tái)是否也存在類似的季節(jié)性變化及其間的差異性，筆者選取了2012年春季（3月）、夏季（6月）、秋季（9月）、冬季（12月）的磁靜日（＜4）時(shí)段獲取的NS測向與EW測向的資料，進(jìn)行了各地電場臺(tái)日變幅的對比分析，結(jié)果如表2和表3所示。

表2 甘肅省各地電場臺(tái)NS測向磁靜日變化幅度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：mV/km）

表3 甘肅省各地電場臺(tái)EW測向磁靜日變化幅度統(tǒng)計(jì)結(jié)果（單位：mV/km）

從表2可以看出，在NS測向，平?jīng)?、松山、山丹、高臺(tái)、瓜州5個(gè)臺(tái)的同季節(jié)日變幅總體較小，基本遵從夏高、冬低的趨勢；其中古豐臺(tái)在春、夏季的日變幅較大，存在夏高、冬低的現(xiàn)象；而嘉峪關(guān)臺(tái)在同季節(jié)的日變幅總體不僅較大，特別是在冬季日變幅總體最大，而且不遵從夏高、冬低的變化趨勢，尤其是在冬季。

從表3可以看出，在EW測向，松山、山丹、高臺(tái)3個(gè)臺(tái)的同季節(jié)日變幅總體變化較小，基本遵從夏高、冬低的趨勢；其中平?jīng)?、古豐、瓜州3個(gè)臺(tái)在各個(gè)季節(jié)的日變幅度不一，似存在夏高、冬低的現(xiàn)象；而嘉峪關(guān)臺(tái)的日變幅變化特點(diǎn)與NS測向相同。

從同一臺(tái)不同測向之間的對比發(fā)現(xiàn)，松山臺(tái)無論是NS測向還是EW測向，其日變幅都較小，而且相近；嘉峪關(guān)、瓜州2個(gè)臺(tái)雖然不同測向日變幅大體相同，但在1個(gè)月內(nèi)變化幅度較大；平?jīng)觥⑸降?、高臺(tái)3個(gè)臺(tái)的EW測向日變幅明顯高于NS測向，同一季節(jié)兩測向最大日變幅相差近5倍左右（古豐臺(tái)地電場）；古豐臺(tái)NS測向日變幅又明顯高于EW測向。此外還存在一個(gè)現(xiàn)象，即冬季各臺(tái)日變幅波動(dòng)較大，其中嘉峪關(guān)、瓜州2個(gè)臺(tái)日變幅的相對變化量與絕對變化量的綜合效應(yīng)最大。

綜上所述，甘肅省各地電場臺(tái)的日變幅呈現(xiàn)出明顯的各向異性。

3 相關(guān)性分析

大地電場的場源來自于一個(gè)不大的區(qū)域，如果地勢平坦，無明顯的電磁干擾源，那么用不同極距觀測到的地電場完全相同，應(yīng)有較高的相關(guān)性。利用這種相關(guān)性可以檢測地電場是否存在局部干擾（如電極干擾等），同時(shí)還可以利用不同臺(tái)站同測向的相關(guān)性大小，檢驗(yàn)它們之間的關(guān)聯(lián)性。

筆者選取甘肅省各臺(tái)站地電場觀測較為平穩(wěn)的1個(gè)月，即2012年3月小時(shí)值數(shù)據(jù)分別計(jì)算出了長、短極距及EW長與NS長的相關(guān)性，具體如表4所示。從表中可以看出，各臺(tái)站同測向之間的相關(guān)系數(shù)都很高，絕大多數(shù)維持在0.85以上；并且不同測向之間（NS向與EW向之間）的相關(guān)系數(shù)也很高，這表明NS向與EW向的變化形態(tài)相同。

表4 甘肅省各臺(tái)站自相關(guān)結(jié)果

同時(shí)，筆者還分別計(jì)算了各臺(tái)站之間NS長測向、EW長測向的相關(guān)系數(shù)，如表5和表6所示。從表5可以看出，嘉峪關(guān)臺(tái)與其它臺(tái)的相關(guān)系數(shù)為負(fù)，出現(xiàn)負(fù)相關(guān)可能是由于布極方式所造成的。同時(shí)，對比表5、表6后發(fā)現(xiàn)，多數(shù)臺(tái)站同測向的相關(guān)系數(shù)維持在0.75以上，最高超過0.95。因此從總體上看，各臺(tái)站之間EW向的相關(guān)性略好于NS向；但高臺(tái)臺(tái)與其余幾個(gè)臺(tái)的相關(guān)性略微偏低，且呈各向異性，也就是說既存在NS向相關(guān)系數(shù)高的現(xiàn)象，又存在EW向相關(guān)系數(shù)高的現(xiàn)象。此外，平?jīng)雠_(tái)與瓜州臺(tái)對比，無論是NS向還是EW向，兩者之間的相關(guān)性均偏低，這可能是2個(gè)臺(tái)站相距較遠(yuǎn)的緣故。

表5甘肅省各臺(tái)站同測向之間（NS測向）的相關(guān)對比結(jié)果

Table 5 Auto-correlation coefficients in the NS observation direction of each station

表6 甘肅省各臺(tái)站同測向之間（EW測向）的相關(guān)對比結(jié)果

4 相同性和差異性的原因

通過以上對各臺(tái)站之間的日變化特征分析以及同測向、不同測向之間的相互關(guān)系可以看出，在7個(gè)臺(tái)站均可以清晰地記錄到真實(shí)的大地電場的正常日變化，但相互之間卻存在明顯的各向異性。

（1）相同性。磁場變化的平靜變化主要包括太陽靜日變化Sq和太陰日變化L，其變化周期分別是1個(gè)太陽日（24h）和1個(gè)太陰日（24h50m）。在中低緯度地區(qū)，太陰日變化L具有半日波占優(yōu)勢并與月相相關(guān)的兩大特點(diǎn)，因此，其平靜變化具有潮汐現(xiàn)象（徐文耀，2009a；2009b）。固體潮是固體地球部分發(fā)生的周期性變形，是由天體對地球的引潮力引起的。其中，月亮對地球的引潮力影響為太陽的2.17倍，具體表現(xiàn)為天體對地心的引力和地面引力差的改變，其造成的結(jié)果就是固體地球與天體的連線被拉長且垂向被壓扁。固體潮變化周期主要有12h、24—25h、15d、30d等（中國地震局科技監(jiān)測司，1995a；1995b；1995c）。而地電場與地磁場的快變化部分有相同的場源，因而地電場與地磁場很容易表現(xiàn)出相同性。通過甘肅省各臺(tái)站的頻譜分析可以發(fā)現(xiàn)，各臺(tái)站都存在12h和8h變化周期，所以地電場的變化周期與固體潮的影響周期具有關(guān)聯(lián)性。正是由于各臺(tái)站同時(shí)存在與地磁場、固體潮變化的共性，所以造成了NS測向與EW測向的變化形態(tài)十分相似，同時(shí)，這也是它們之間相關(guān)系數(shù)較高的原因。

（2）差異性。在太陽活動(dòng)平靜期間，可以清楚地分辨出占優(yōu)勢的太陽靜日變化Sq；而Sq的變化與地方時(shí)有關(guān)，白天變化大，夜間變化較平穩(wěn)，其具有明顯的逐日變化規(guī)律；同時(shí)Sq的變化幅度存在顯著的季節(jié)性，呈現(xiàn)出夏季變幅大、冬季變幅小的特點(diǎn)（徐文耀，2009a；2009b)。而地電場與地磁場的快變化部分有相同的場源，所以地電場與地磁場很容易表現(xiàn)出季節(jié)性變化和潮汐現(xiàn)象，這就造成了各臺(tái)站的各測向分量在靜日變化中存在時(shí)域差，同時(shí)日變幅在不同季節(jié)也不盡相同，這也是它們之間存在一定季節(jié)差的原因。

此外，由于地表結(jié)構(gòu)對地電場的影響比對地磁場的影響要大（中國地震局科技監(jiān)測司，1995a；1995b；1995c），結(jié)合表1列出的甘肅省各臺(tái)站的場址條件可以看出，在表層100m以內(nèi)，電阻率從小到大的順序依次為：松山臺(tái)、高臺(tái)臺(tái)、山丹臺(tái)、瓜州臺(tái)、古豐臺(tái)、平?jīng)雠_(tái)、嘉峪關(guān)臺(tái)，而日變幅從小到大的變化順序亦如此。同時(shí)，通過表1還可以看出，NS向和EW向電阻率各向異性的絕對量從小到大的順序依次為：松山臺(tái)、嘉峪關(guān)臺(tái)、瓜州臺(tái)、山丹臺(tái)、高臺(tái)臺(tái)、平?jīng)雠_(tái)、古豐臺(tái)，而各臺(tái)站NS向和EW向日變幅各向異性的絕對量從小到大的變化順序亦如此。

5 結(jié)論

（1）甘肅省的7個(gè)臺(tái)站均可以清晰地記錄到真實(shí)的大地電場的正常日變化。在太陽活動(dòng)平靜期間，地電場有較規(guī)則的日變化，一般表現(xiàn)為“雙峰”和“單谷”形。在同一臺(tái)站，無論是同一方向還是不同方向，雖然極距不同，但它們的日變形態(tài)都是一致的，相位也一樣；特別是發(fā)生電暴時(shí)，各臺(tái)站的觀測曲線幾乎完全相同。其變化周期受地磁場和固體潮的共同影響，但影響存在一定的差異性，總體上看，地磁場的影響成份要高于固體潮的影響成份。地電場和地磁場的日變化一致性較好，相位上兩者略有差別，一般表現(xiàn)為地電場滯后于地磁場。同時(shí)，各臺(tái)站之間的峰、谷變化遵從與地方時(shí)，存在時(shí)域差異，最大相差40min左右。

（2）對各臺(tái)站的頻譜分析表明，其主要優(yōu)勢周期是12h和8h，但存在差異性。具體表現(xiàn)為各臺(tái)站的優(yōu)勢周期的頻譜值相差較大，最大相差10倍，其中，嘉峪關(guān)和瓜州臺(tái)不僅存在明顯的高頻干擾，且24h的優(yōu)勢周期比較明顯。

（3）對各臺(tái)站的不同季節(jié)靜日的日變幅分析表明，各臺(tái)站NS向與EW向的日變幅大小既存在相差較小的情況，也存在相差很大的情況；既存在符合夏高、冬低的情況，也存在不符合夏高、冬低的情況；同一臺(tái)站NS向與EW向的靜日變幅也不盡相同，有的能夠相差4倍左右；有的臺(tái)站日變幅季節(jié)性變化較為明顯，有的臺(tái)站季節(jié)變化不明顯，即使是同一月份，同一測向的日變幅相差也較大。

（4）雖然各臺(tái)站NS向和EW向以及相互之間呈現(xiàn)各種不同的變化，但通過相關(guān)性分析可以得出，各臺(tái)站的自相關(guān)系數(shù)基本在0.85；同時(shí)不同臺(tái)站之間同測向的相關(guān)性也很高，基本在0.75以上。這表明甘肅地區(qū)的地電場還是存在很大的相同性變化。

（5）由于甘肅省各臺(tái)站的地質(zhì)構(gòu)造、電性結(jié)構(gòu)、淺層電阻率的差異性較大，也是造成甘肅省各臺(tái)站的觀測資料出現(xiàn)各向差異性的重要原因。

崔騰發(fā)，杜學(xué)彬，葉青等，2013．經(jīng)緯鏈地電場日變化．地球物理學(xué)報(bào)，56（7）：2358—2368．

杜學(xué)彬，葉青，趙杰等，2007．地電場日變化研究．地震，29（增刊）：121—129．

李飛，韓曉飛，孫雷等，2011．新沂臺(tái)地電場與地磁場、連云港臺(tái)體應(yīng)變的日變化分析．地震研究，34（4）：457—465．

史紅軍，席家樓，2011．吉林地區(qū)地電場變化特征分析研究．地震，32（4）：125—132．

孫雷，李飛，楊馮威，2013．新沂臺(tái)地電場頻譜特征的分析與研究．華南地震，32（2）：93—103．

孫正江，王華俊，1984．地電概論．北京：地震出版社，3—95．

譚大誠，趙家騮，席繼樓等，2010．潮汐地電場特征及機(jī)理研究．地球物理學(xué)報(bào)，53（3）：544—555．

萬永革，2007．?dāng)?shù)字信號(hào)處理的Matlab實(shí)現(xiàn)．北京：科學(xué)出版社，74—91．

徐文耀，2009a．地球電磁現(xiàn)象物理學(xué)．合肥：中國科技大學(xué)出版社，286—321．

徐文耀，2009b．地球電磁現(xiàn)象物理學(xué)．合肥：中國科技大學(xué)出版社，309．

葉青，杜學(xué)彬，周克昌等，2007．大地電場變化的頻譜特征．地震學(xué)報(bào)，29（4）：382—390．

張秀霞，李飛，紀(jì)加迎，2009．影響新沂臺(tái)新建地電場觀測資料的因素及其異常分析．防災(zāi)科技學(xué)院學(xué)報(bào)，11（增刊）：124—130．

張秀霞，殷翔，郭建芳等，2011．江蘇地區(qū)地電場變化特征與差異性分析．華北地震科學(xué)，29（4）：24—29．

張穎，席繼樓，2008．區(qū)域地電場觀測數(shù)據(jù)分析研究．地震地磁觀測與研究，29（3）：29—34．

中國地震局科技監(jiān)測司，1995a．地震電磁觀測技術(shù)．北京：地震出版社，39—82．

中國地震局科技監(jiān)測司，1995b．地震地形變觀測技術(shù)．北京：地震出版社，25．

中國地震局科技監(jiān)測司，1995c．地震地磁觀測技術(shù)．北京：地震出版社，40．

中國地震局科技監(jiān)測司，2001．地震及前兆數(shù)字觀測技術(shù)規(guī)范（電場觀測）．北京：地震出版社，7—8．

Characteristics and Variation Analysis of Observation Data from Geoelectric Monitoring Network of Gansu Province

Zhang Caiyan1), Li Fei2)and Su Hongwei1)

1) Jiayuguan Seismic Station, Gansu Earthquake Administration, Jiayuguan 735100, China?2) Xinyi Seismic Station, Jiangsu Earthquake Administration, Xinyi 221411, China

Through comparing variation of daily value of geoelectric field data in Pingliang, Songshan, Gufeng, Shandan, Gaotai, Jiayuguan and Guazhou based on its minute value and hour value, we analyze frenquency-spectrum of its hour value in March 2012, combined with component ofof geomagnetic field and component strain (earth tides), and then extracted change characteristics and difference of geoelectric field. The results show that: (1) Daily changes of geoelectric field in quiet day are significant, which is shaped by double peak and one valley, and the changes are almost the same in NS and EW direction. Auto-correlation in each observation direction and the same observation directions of each station remain a high value at 0.85. Correlation coefficients of the same observation direction mainly exceed 0.75. The result is controlled by both H component of geomagnetic field and earth tides. (2) Frequency-spectrum analysis suggest that the dominant cycle of each station is mainly 12 hours or 8 hours, but the spectrum value shows significant variation, even reaching as high as 20 times. (3) Amplitudes of daily change in each station not only show similarities, but also present remarkble difference. (4) These differences are very likely caused by the difference of geomagnetic field and earth tides, station location, geological structure, electrical structure and shallow resistivity.

Geoelectric field；Diuenal varition；Period；FFT；Changing characteristics

國家自然科學(xué)基金（41374080）資助

2015-04-09

張彩艷，女，生于1969年。工程師。主要從事地震監(jiān)測預(yù)報(bào)工作。E-mail: 45077492@qq.com