杜學彬，劉君，崔騰發(fā)，范瑩瑩，安張輝，閆睿，王麗

1中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

2蘭州地球物理國家野外科學觀測研究站，蘭州 730000

3北京市地震局，北京 100080

1 引言

自1966年河北邢臺MS7.2地震起，我國開展了以地震監(jiān)測預報為主要目的的大規(guī)模、固定臺網(wǎng)直流（DC）視電阻率（也稱“地電阻率”，用ρs表示）觀測.在每個臺地表布多方位、供電電流極距AB多為1000～2000m的對稱四極電阻率觀測裝置（杜學彬等，2006a；錢家棟等，2009），歷經(jīng)近半個世紀積累了豐富的震例.例如，1976年河北唐山MS7.8地震天津?qū)氎媾_（震中距72km）、1976年四川松—平MS7.2地震甘肅武都臺（105km）、1988年云南瀾滄—耿馬MS7.6／7.2地震騰沖臺（272km）、2008年四川汶川MS8.0地震成都臺（35km）和2013年四川蘆山MS7.0地震成都臺（99km），在震前中期和／或短臨階段記錄了視電阻率異常（桂夑泰等，1989；錢復業(yè)等，1982；Du，2011；錢家棟等，2013；Du et al.，2013）.同時，在臺網(wǎng)內(nèi)發(fā)生的幾十次中等地震前也記錄了異常，對數(shù)次6級左右地震還實施了1年尺度時間的震級、預測區(qū)半徑不到100km的地點預測（杜學彬等，1999，2013；葉青等，2005）.在上述震例中，成都臺在汶川（2008年5月12日）、蘆山（2013年4月20日）兩次地震前的視電阻率變化有特殊性.特殊的原因是：兩次地震發(fā)生在該臺以西、龍門山NE向斷裂帶，是近距離大震（圖1），兩次大震的震源機制和深度幾乎相同（李延興等，2009；曾祥方等，2013；http：／／www.globalcmt.org／CMTsearch.html），研究該臺震前視電阻率變化對客觀評價究竟能否觀測到地震前兆有意義.兩次大震發(fā)生的時間相隔近5年，對于識別震前中期、短期異常有足夠長時段的視電阻率背景變化做基礎.

汶川地震發(fā)生后諸多學者報道了成都臺NE測道顯著下降的視電阻率異常（張學民等，2009；Du，2011；Huang，2011；錢家棟等，2013；朱濤，2013），但成都臺同點布NE、NW兩個測道（圖1），觀測方式相同，諸文卻均未研究震前NW測道的視電阻率變化.錢家棟等（2013）專文研究了汶川地震前NE測道視電阻率下降異常及原因，認為在孕震后期該臺底層介質(zhì)中微裂隙發(fā)育、地下水進入底層介質(zhì)引起了大幅度的介質(zhì)（真）電阻率變化造成了視電阻率下降異常.問題是NW測道的極距AB大于NE測道，探測深度／范圍更大，但該測道視電阻率卻未出現(xiàn)異常.因此，僅成都臺在汶川MS8.0地震前的視電阻率異常就存在待解的問題.

2 成都臺基本情況

該臺視電阻率觀測起始于1974年，布兩個近于正交的測道，均為地表對稱四極電阻率觀測裝置，N58°E測道AB＝736m，N49°W 測道 AB＝846m（圖1）.該臺自1998年開始使用中國制造的固定地震臺站DC視電阻率觀測專用的ZD8B地電儀，2010年起用具有通信功能的ZD8BI地電儀.兩類儀器測量方式、技術指標、數(shù)據(jù)產(chǎn)出格式和觀測周期相同，在溫度0～40℃、相對濕度不大于80%的溫濕度環(huán)境下電阻率測量最大容許誤差為±（0.1%讀數(shù)＋0.02Ωm）（錢家棟等，2008）.供電、測量電極為555mm×800mm鉛板，電極埋深約1.5m；外線路為絕緣線、空架敷設.各測道每天24小時固定時間復測視電阻率和自然電場，每小時的視電阻率測值是在2～3min內(nèi)復測5～10次的平均值.按觀測技術規(guī)范的要求（中國地震局，2001），觀測人員按日巡檢儀器運行狀況，按月、季度、雨季前后和年度，定期檢測外線路絕緣和校檢測量儀器最大允許誤差，并巡檢場地觀測環(huán)境.據(jù)查詢工作日志，該臺觀測整體上符合視電阻率固定臺站觀測的技術要求.

該臺位于成都市西北約39km的郫縣新勝鎮(zhèn)走石山，距郫縣縣城和都江堰市17km左右.在地質(zhì)構造上屬于俗稱的“南北地震帶”中段的NE向龍門山構造帶前沿的凹陷盆地內(nèi)，西距灌縣—江油NE向斷裂約20km（圖1）.布極區(qū)平坦、農(nóng)田覆蓋.沿兩個測道極距AB／2≤500m電測深曲線均為K－型，說明兩個測道地下淺層電性結構近于相同.

圖1 震中、臺站、斷層分布圖和成都臺視電阻率觀測裝置圖 （用Mapsis軟件斷層底圖）①灌縣—江油斷裂；②映秀—北川斷裂；③汶川—茂縣斷裂；④龍泉山斷裂.Fig.1 Epicenters，faults，station Chengdu and observation configuration of apparent resistivity① Guanxian－Jiangyou fault；② Yingxiu－Beichuan fault；③ Wenchuan－Maoxian fault；④ Longquanshan fault.

2008年汶川地震前該臺布極區(qū)除瞬間出現(xiàn)的民用電雜散電流影響外無其他干擾，自汶川地震發(fā)生到2010年5月底出現(xiàn)多種干擾.2008年5月20日起在NE測道A2－供電極附近（測區(qū)外）安置地震災民，干擾影響逐漸嚴重；2009年1—3月拆除災民安置房在原址建工廠、安裝用電設備；2009年開始在兩個測道南供電極（B2和B4）外約300m建成青快軌，2010年5月快軌運行.這些環(huán)境變化對汶川地震后該臺觀測造成了隨機和固定干擾.特別是建工廠、快軌施工對NE測道影響大，在2008年6月（尤其10月）起—2010年5月兩年內(nèi)視電阻率干擾幅度最大為＋11.4%（增大變化）.其次，還影響NE測道觀測精度.在固定臺站視電阻率觀測中，用每測道每小時視電阻率相對均方差Kσn－1（＝σn－1／ρs（%），ρs是視電阻率小時測值，σn－1是5～10次復測ρs的均方差）的月均值σn－1衡量觀測精度，要求σn－1優(yōu)于0.3%.自2008年7月起，特別在后來的工廠、快軌建設期間，NE測道精度降低，約0.4%～2%.2010年5月施工結束，干擾影響逐步消除，視電阻率恢復到之前的正常變化趨勢；觀測精度逐步改善，至2011年1月起優(yōu)于0.4%，2011年5月后優(yōu)于0.2%，已符合正常觀測的精度要求.在NE測道出現(xiàn)干擾的期間，NW測道除了偶然的雜散電流干擾外未見其他干擾，觀測精度始終優(yōu)于0.2%.筆者于2013年6月赴該臺考察了觀測環(huán)境，從2010年6月至蘆山地震發(fā)生的期間再未發(fā)生新的環(huán)境變化，由此得到對該臺上述期間的視電阻率觀測數(shù)據(jù)的評價：

（1）2008年5月以前，兩個測道的觀測數(shù)據(jù)可用.雖間或出現(xiàn)瞬間、隨機的雜散電流干擾，但月觀測精度為0.1%左右，略低于全國大多數(shù)臺.

（2）2008年6月—2010年5月，安置災民和建工廠、成青快軌施工對NW測道影響不大，觀測數(shù)據(jù)可用，但對NE測道影響大，2008年7月起干擾逐漸嚴重，觀測數(shù)據(jù)不可用.

（3）2010年6月起，兩個測道存在隨機、瞬間干擾，間或影響視電阻率小時值觀測精度，但月觀測精度接近、后持平汶川地震前的水平，故視電阻率月均值甚至日均值數(shù)據(jù)可用.

3 數(shù)據(jù)處理方法

在我國通常用視電阻率日、月均值等原始曲線或用滑動傅氏分析方法（本文中縮寫為MFM）、月距平方法（縮寫為MMDM）等消除年變化后的曲線分析異常（郝臻等，2000）.據(jù)多年觀測，地震前視電阻率相對變化幅度一般大于1% （即其中為在曲線上選定的所謂“正常變化”時段的視電阻率平均值、ρ－s2為“異常變化”時段平均值）.視電阻率觀測精度優(yōu)于0.3%，故識別大于1%、持續(xù)性的異常變化是可信的.這些傳統(tǒng)方法直觀、簡便，但地震前的異常多數(shù)是“弱”幅度變化，人為判定ρ－s1、ρ－s2有困難，易造成識別異常的不確定性，僅是大致的估算.針對傳統(tǒng)方法的不足，筆者提出了歸一化變化速率方法（Normalized Variation Rate Method，NVRM）.NVRM 原理簡單，異常指標（即“閾值”）及其物理意義明確，且在不同臺、測道的NVRM曲線上異常指標統(tǒng)一為±2.4（Du et al.，2001；Du，2011）.

NVRM方法的應用效果見Du等（2001）、杜學彬等（2006b）、張學民和翟彥忠（2002）和 Du（2011）以及全國地電臺網(wǎng)技術管理部門多年提交中國地震局的震情研究報告.1976年河北唐山MS7.8地震發(fā)生后，錢復業(yè)等（1982）和王新華等（1984）分析了北京平谷臺（即馬坊臺，114km）視電阻率月／日均值曲線后認為該臺未記錄到異常，但NVRM處理結果卻清楚展示了視電阻率中期（震前約1年多）下降－短期（約3個月）上升異常；2003年甘肅民樂MS6.1地震前山丹臺（43km）月／日均值曲線上均無異常，NVRM曲線表現(xiàn)了中期下降－短期上升異常（Du，2011）.當時，這兩個臺站的觀測系統(tǒng)正常、無環(huán)境干擾.不過NVRM也略顯欠缺：（1）對仍處于下降或上升變化過程中的視電阻率異常分辨力高，但異常維持在平穩(wěn)的低值或高值時段其分辨力低.（2）需按視電阻率長趨勢轉(zhuǎn)折／加速變化（杜學彬和譚大誠，2000）分時段處理數(shù)據(jù).因此，在視電阻率數(shù)據(jù)處理中應優(yōu)先用傳統(tǒng)方法，NVRM常用于傳統(tǒng)方法不能識別的“弱”幅度異常，且處理月均值數(shù)據(jù)識別中期－短期異常更優(yōu)勢.本文中應用上述兩種方法處理了成都臺視電阻率觀測數(shù)據(jù).

4 汶川MS8.0、蘆山MS7.0地震成都臺視電阻率變化

4.1 NW 測道

圖2a是成都臺NW測道2004年1月—2013年8月的視電阻率月均值曲線.圖中，2005年5月、2006年和2007年的6月、2009年6月和11月出現(xiàn)了相對變化約1.4%～2.9%的單點突跳，影響曲線的正常動態(tài)變化，且還造成用傳統(tǒng)方法消除年變成分后的曲線出現(xiàn)畸變.據(jù)查該臺工作記載，這些數(shù)據(jù)是觀測環(huán)境等引起的短時內(nèi)日均值至少變化2.5%以上造成的，故刪除這5個無理數(shù)據(jù)得圖2b.圖2b中存在每年底視電阻率減小的不規(guī)則年變成分，也識別不出汶川和蘆山兩次近距離大震前的任何異常.為此，用NVRM處理了圖2b數(shù)據(jù)，處理過程中先用MFM方法消除了年變成分，處理結果示于圖2c—2d.兩圖中的中間虛線表示變化速率ρ·s＝0，上、下虛線分別表示ρ·s為＋2.4、－2.4的異常閾值（下同）；圖中標注地震為該臺400km范圍內(nèi)當年發(fā)生的MS≥5.0地震中的最大地震和1000km范圍內(nèi)MS≥6.0地震中的最大地震（下同）.由NVRM曲線（圖2c，步長ξ＝8）可見，在長達近10年期間，共出現(xiàn)了三次滿足閾值±2.4的異常：分別在汶川地震前2007年10月—2008年1月、蘆山地震前2012年11月—2013年2月和2006年1—3月.三次異常分別對應汶川、蘆山大震以及云南鹽津兩次MS5.1地震（306km）、甘肅汶縣MS5.0地震（272km），均為震前中期階段的異常.汶川、蘆山大震前為正異常，鹽津和汶縣三次地震前為負異常.三次MS5.0～5.1地震小、距離遠，尚難確認負異常是否與這3次地震有關，不過異常可信（在圖2b中對應期間出現(xiàn)了持續(xù)性的視電阻率下降變化）.應特別關注汶川、蘆山大震前的兩次正異常：異常變化形態(tài)相同，異常領先于地震發(fā)生時間（異常起始時間）接近，只是汶川地震大、異常幅度大，而蘆山地震異常幅度小；此外，兩次大震前約1.5年內(nèi)在異常閾值內(nèi)的變化趨勢也相似.

表面上看，由圖2b數(shù)據(jù)得到圖2c中兩次大震前的異常難以置信，但結果確如此，展示了NVRM的高異常分辨力.為驗證圖2c，分別用步長ξ＝7和9計算，步長為9的結果與圖2c相同（圖略），步長為7的結果略有不同（圖2d）.圖中，原三次異常與圖2c類似，異常幅度略大于圖2c.此外，還出現(xiàn)了2009年2—3月的負異常和12月正異常.負異常時間上緊密對應2009年6月四川綿竹MS5.6地震（65km）；正異常對應2010年4月青海玉樹MS7.0地震（708km）和5月四川都江堰—彭州MS5.0地震（21km）.

4.2 NE測道

因2008年10月—2010年5月NE測道干擾影響嚴重，故分2008年6月前和2010年6月后兩個時段處理了該測道觀測數(shù)據(jù).

（1）汶川MS8.0地震

圖3a是1998年1月—2008年6月該測道視電阻率月均值曲線，用MFM方法消除了年變成分.圖中直線表示大致的“正常變化”趨勢，未標注2001年2月雅江MS6.0（308km）、1999年9—11月兩次MS5.0（84～93km）地震.由圖可見，大致從2006年8月起開始出現(xiàn)視電阻率顯著下降異常，震前最大下降幅度估算約－5.9%.這是長達10年來最顯著的下降異常，汶川地震發(fā)生在異?；謴停ㄉ仙┳兓臅r段.還注意到，1998—2001年初、2001下半年—2004年上半年和2004年下半年后是不同的視電阻率長趨勢變化時段，約2001、2004年年中是長趨勢轉(zhuǎn)折變化的時間點.據(jù)杜學彬等（1999）、杜學彬和譚大誠（2000）和Du（2011），在中國大陸普遍存在此類視電阻率長趨勢轉(zhuǎn)折或加速變化，觀測到此類變化的臺離散分布在中國大陸、發(fā)生變化的年份明顯對應中國大陸及其5級以上地震叢集活動和大陸及周邊遠距離8級及以上大震活動的年份.例如，圖中兩個轉(zhuǎn)折時間點后緊接著發(fā)生了2001年11月昆侖山口西MS8.1大震、2004年12月蘇門答臘MS8.9大震.這種時間上的對應可能是與地球自轉(zhuǎn)年尺度加速有關的“同源異象”現(xiàn)象.

圖4a是該測道2004年1月—2008年6月視電阻率日均值曲線，用MFM方法消除了年變成分.由圖可見：（1）從2006年8月初開始出現(xiàn)視電阻率顯著下降異常，截至汶川地震發(fā)生前夕最大下降幅度估算約－7%.（2）從2008年3月開始出現(xiàn)恢復（上升）變化，汶川MS8.0地震發(fā)生在恢復變化期間.（3）表現(xiàn)了震前“中期下降－然后恢復”的變化過程.

選對應圖4a時段的原始月均值數(shù)據(jù)，用NVRM處理的結果示于圖5a（圖中未示＋2.4異常閾值線），消除年變成分的方法和步長ξ同上.圖中，從2006年8月開始陸續(xù)出現(xiàn)了三次NVRM負異常，對應圖3a和圖4a中2006年以后的三次視電阻率快速下降變化，最大幅度負異常是在2007年6—9月.緊接小幅度的第三次負異常后發(fā)生了汶川大震.

（2）蘆山MS7.0地震

圖2 成都臺NW測道視電阻率月均值曲線及其NVRM曲線（a）原始曲線；（b）刪除干擾數(shù)據(jù)曲線；（c）NVRM曲線（ξ＝8）；（d）NVRM曲線（ξ＝7）.在NVRM處理視電阻率時間序列數(shù)據(jù)時滑動步長ξ的選取詳見Du等（2001）和Du（2011），對多數(shù)臺ξ＝8，少數(shù)臺ξ＝7，極個別臺取6或9，但同臺、同測道ξ需相同，并長期固定.Fig.2 Monthly mean value curves of apparent resistivity and NVRM curves，channel NE in station Chengdu（a）Raw curve；（b）Curve after deleting disturbed data；（c）NVRM curve（ξ＝8）；（d）NVRM curve（ξ＝7）.

圖3 成都臺NE測道視電阻率月均值曲線（a）MFM曲線（汶川地震）；（b）原始曲線（蘆山地震）；（c）MMDM曲線（蘆山地震）.Fig.3 Monthly mean value curves of apparent resistivity of channel NE in station Chengdu（a）MFM curve（Wenchuan earthquake）；（b）Raw curve（Lushan earthquake）；（c）MMDM curve（Lushan earthquake）.

圖4 成都臺NE測道視電阻率日均值曲線（a）MFM 曲線（汶川地震）；（b）原始曲線（蘆山地震）；（c）MMDM 曲線（蘆山地震）.Fig.4 Daily mean value curves of apparent resistivity of channel NE in station Chengdu（a）MFM curve（Wenchuan earthquake）；（b）Raw curve（Lushan earthquake）；（c）MMDM curve（Lushan earthquake）.

圖5 成都臺NE測道視電阻率月均值NVRM曲線（ξ＝8）（a）汶川地震；（b）蘆山地震.Fig.5 NVRM curves for monthly mean values of apparent resistivity of channel NE，station Chengdu（ξ＝8）（a）Wenchuan earthquake；（b）Lushan earthquake.

蘆山地震發(fā)生在NE向龍門山斷裂帶南端，震級比汶川地震小，距離成都臺幾乎是汶川地震之三倍.圖3b是NE測道2010年6月—2013年10月視電阻率原始月均值曲線（2013年10月底臺站改造，數(shù)據(jù)不連續(xù)）.圖中似乎存在不清晰的年變化，故分別用MMDM和MFM方法作了消除年變的處理，MMDM處理后（圖3c）其變化趨勢更吻合原始曲線變化.由圖3b—3c可見，2012年8月前與其后視電阻率變化截然不同，蘆山地震前持續(xù)8個多月的中期下降很清楚，緊接2012年9月7日云南彝良MS5.7地震（343km）后下降幅度最大，約－4.9%，此后至蘆山地震前逐漸恢復（即上升）.其次，緊臨岷縣漳縣地震（401km）前后出現(xiàn)了－4.8%～－4.9%下降異常，震后恢復.

圖4b—4c是對應圖3b時段該測道視電阻率原始日均值曲線和MMDM方法消除年變成分的曲線.因瞬間的高頻次變化多，僅分析持續(xù)性變化.由圖：（1）彝良MS5.7地震前不到1個月開始至2013年10月，出現(xiàn)了整體下降異常.（2）在蘆山地震前，最大下降異常出現(xiàn)在緊跟彝良地震之后，約－5.9%～－6.2%.（3）蘆山地震前異常持續(xù)約8個月，蘆山地震發(fā)生在下降異常大致已恢復的時間，其“中期下降－然后恢復”的變化過程清晰.（4）2013年7月22日甘肅岷縣漳縣MS6.6地震前不到1個月出現(xiàn)了約－6.5%～－7.5%的短時下降，震后再次出現(xiàn)更大幅度的短時下降后開始恢復.

圖5b是圖3b數(shù)據(jù)的NVRM曲線，消除年變成分的方法和步長ξ同上.圖中更清晰地展示了視電阻率異常，對應蘆山、彝良和岷縣漳縣三次地震出現(xiàn)了三次異常，其中以蘆山地震前的負異常最顯著.特別是，在彝良地震前4個月出現(xiàn)了在圖3b—3c、圖4b—4c中不易識別的正異常.

4.3 視電阻率異?？煽啃苑治?/h3>

（1）觀測誤差

在觀測環(huán)境符合要求的情況下，固定臺站DC視電阻率觀測的誤差取決于儀器測量誤差、外線路絕緣性和電極穩(wěn)定性.我國制定了對這三個關鍵技術的明確技術要求（中國地震局，2001；杜學彬等，2006a；錢家棟等，2008，2009），在本文所用觀測數(shù)據(jù)的期間，成都臺觀測符合要求.DC視電阻率觀測按ρs＝k·ΔV／I（k是長期不變的裝置常數(shù)）計算視電阻率，影響月觀測精度的主要是供電電位差ΔV、電流I的測量準確度和場地背景電噪聲.成都臺長期存在瞬間、隨機的雜散電流影響，但兩個測道ΔV分別約48mV和33mV（優(yōu)于全國多數(shù)臺），電流I測量誤差可忽略，所以除了瞬間、隨機電噪聲影響外還是能觀測到高信噪比（約不低于47dB）的視電阻率.汶川地震前，該臺月觀測精度為0.1%左右，個別時段優(yōu)于0.3%；自2010年6月起逐步優(yōu)于0.2%，其中NW測道優(yōu)于NE測道.圖3—4中異常幅度是觀測精度的20倍以上，故觀測誤差不至于引起（包括NVRM曲線上）這樣大幅度、持續(xù)性的異常.

（2）數(shù)據(jù)處理

本文分別應用了原始曲線、消除年變化曲線和NVRM曲線分析視電阻率變化.正如圖3和圖4所示，傳統(tǒng)方法存在人為識別異常的不確定性，異常相對變化幅度僅是大致的估算；其次，經(jīng) MMDM、MFM方法消除年變成分的曲線與原始曲線之間會存在一些偏差.但是，對于識別文中汶川、蘆山兩次大震前NE測道日／月均值曲線上這樣持續(xù)性、大幅度異常依然可用，異常與正常的背景變化可相互比較、識別異常.消除年變成分的計算誤差不會引起這樣的異常.因此，文中用傳統(tǒng)方法估算的顯著異常是可信的.

在NVRM計算中，是否消除視電阻率趨勢變化、年變化及使用的方法等中間處理過程和選取步長ξ對結果均有影響.為了同臺站各測道異常的可比性，計算時其中間過程和步長ξ均相同；其次每個NVRM值反映了連續(xù)ξ個視電阻率數(shù)據(jù)的整體下降或上升變化（Du et al.，2001；Du，2011）.所以，不存在出現(xiàn)偶然異常的可能性.本文在成都臺兩個測道的NVRM計算時均不扣除趨勢項，消除年變成分的方法和過程相同，步長ξ相同（除圖2d外），故應用NVRM方法不會引起文中的NVRM異常.

5 問題討論與解釋

5.1 異常變化特征

（1）兩次大震前異常變化的重現(xiàn)性和相似性

NW測道視電阻率異常的重現(xiàn)性和相似性.在NVRM曲線上，在汶川大震前約8個月出現(xiàn)顯著的正異常，在蘆山地震前約6個月出現(xiàn)正異常.兩次大震前的異常變化形態(tài)、起始時間幾乎相同，只是在距離近、震級大的汶川地震前異常幅度大，而距離稍遠、震級略小的蘆山地震前幅度小.展現(xiàn)了兩次大震前中期、正異常變化的重現(xiàn)性和異常起始時間的相似性.

NE測道視電阻率異常的重現(xiàn)性和相似性.在汶川地震前21個月開始出現(xiàn)了持續(xù)下降的顯著中期異常，震前約2.5個月開始恢復變化；在蘆山地震前8個月開始出現(xiàn)下降的中期異常，然后震前逐漸恢復.展示了震前視電阻率先期下降－然后恢復變化過程的重現(xiàn)性.異常變化過程吻合DD模式預言的震源區(qū)電阻率變化過程（Mjachkin et al.，1975；Nur，1972；Scholz et al.，1973）.其次，還展示了中期階段大幅度、下降變化形態(tài)的相似性.事實上，據(jù)多次地震、多臺視電阻率NVRM處理結果，一般在對等震源斷層破裂尺度范圍的近震中區(qū)（即下降異常集中的空間范圍；Du et al.，2001；杜學彬，2006b；Du，2011）出現(xiàn)震前先期下降－短期上升的視電阻率變化過程.

成都臺長期存在瞬間的雜散電流影響，相比國內(nèi)多數(shù)臺站其觀測精度略低，汶川地震后觀測環(huán)境更復雜.據(jù)現(xiàn)場考察，2010年6月以后環(huán)境影響有時造成兩個測道視電阻率小時測值發(fā)生增大或減小突跳，特別是NE測道突跳幅度偶然達約3%～4%.但是，汶川、蘆山兩次地震均發(fā)生在該臺以西、NE向龍門山斷裂帶，是兩次近距離大震，且震源機制和震源深度幾乎相同，兩個測道分別表現(xiàn)出對應兩次大震的視電阻率異常變化的重現(xiàn)性和相似性，證明震前的異?？尚?

（2）兩個測道之間異常變化的差異性

變化形態(tài)差異：在兩次大震前，NE測道記錄的兩次中期異常均為突出的下降變化，而NW測道為上升.表現(xiàn)了兩個測道之間異常變化形態(tài)的明顯差異，這種反向變化在以往震例中不多見.

異常時間差異：NE測道記錄了汶川地震前約21個月、蘆山地震前8個月開始出現(xiàn)的中期異常，而NW測道分別記錄了震前約8、6個月開始的中期異常.表現(xiàn)出NE測道異常起始早、NW測道晚的差異.

異常幅度差異：NE測道視電阻率日／月均值曲線在汶川、蘆山地震前出現(xiàn)了大幅度異常，但NW測道異常僅出現(xiàn)在NVRM曲線上，屬于“弱”幅度異常.表現(xiàn)了兩次大震前NE測道比NW測道異常顯著的差異.

地震響應能力差異：在兩次大震前，NE測道視電阻率異常起始時間早，中期下降－然后震前恢復，且幅度大；而NW測道出現(xiàn)了起始晚、上升型、“弱”幅度異常.表現(xiàn)出NE測道對這兩次地震的響應能力更強.對于1974年以來該臺周圍發(fā)生的其他MS≥5.0地震，未出現(xiàn)此差異.

（3）存在問題

在蘆山MS7.0地震前后成都臺周圍還發(fā)生了彝良、岷縣漳縣地震.蘆山地震前NE測道視電阻率下降異常起始于彝良地震前約1個月內(nèi)，緊臨岷縣漳縣地震前后短時下降異常幅度更大.似乎該臺也記錄了這兩次地震前的異常.據(jù)Du（2011）和Du等（2000b），對于MS≥6.0地震，視電阻率中期異常主要分布在距震中400km范圍內(nèi)；震級大、距離近，則異常幅度大、持續(xù)時間長，且下降異常居多.據(jù)此認為：從彝良地震前夕開始—蘆山地震發(fā)生期間的持續(xù)下降異常主要與近距離、大震級的蘆山地震有關.其次，視電阻率異常分布還與震源區(qū)周圍的活動斷層分布和介質(zhì)條件有關（Du et al.，1993；杜學彬等，1999；鄭國磊等，2011），地震交變電磁信息也如此（黃清華和林玉峰，2010；Huang，2011）.蘆山、彝良和岷縣漳縣三次地震發(fā)生在所謂的南北地震帶，所以后兩次震級較小、較遠的地震在時間上對應出現(xiàn)下降異常也可以解釋.不過，該臺觀測人員推測NE測道2013年7—8月（岷縣漳縣地震前后）的短時突降異常與大于往年的降雨引起外線路絕緣降低有關，據(jù)查外線路絕緣程度與以往持平，突降后的恢復變化正常，故此異常原因仍不清楚.

5.2 兩次地震前視電阻率異常的可能原因

參考 Mjachkin等（1975）、Nur（1972）、Scholz等（1973）、梅世蓉等（1993）、杜學彬等（2007）和 Du（2011）的研究，認為：在強地震、孕震晚期階段、震源區(qū)及附近的地下介質(zhì)中，微裂隙發(fā)育、快速發(fā)展，走向沿最大加壓方向優(yōu)勢取向，導致介質(zhì)中地下水活動、導電通道連接，引起了介質(zhì)物性的改變.杜學彬等（2007）用各向異性介質(zhì)近似震源區(qū)及附近的介質(zhì)，據(jù)震前視電阻率各向異性變化（簡稱“視各向異性變化”）與震源機制之間的關系推斷微裂隙沿最大加載方向（震源機制解P軸方位）優(yōu)勢取向，并參考克拉耶夫（1954）的工作，建立了視電阻率變化Δρs／ρs與飽水裂隙電阻率ρf、骨架電阻率ρo（一般ρo?ρf）和體裂隙率ν及其變化的本構關系.由此本構關系解釋了我國27次強地震前同向視各向異性變化（即兩個正交測道均為下降或為上升變化）的原因.此本構關系揭示，在地下各向異性介質(zhì)中沿加載方向的（真）電阻率變化的幅度大于垂直加載方向；垂直加載方向的視電阻率變化幅度大于沿加載方向之，且是來自于沿加載方向（真）電阻率變化的貢獻.汶川MS8.0、蘆山MS7.0地震震源特性主要表現(xiàn)為NW—SE向逆沖，成都臺NE測道近于垂直逆沖方位、NW測道沿該方位，震前NE測道異常幅度大、NW測道幅度小.顯然，這兩次大震前該臺視各向異性變化符合本構關系，與杜學彬等（2007）的研究完全吻合.然而，此本構關系不能解釋兩次大震前該臺NE測道下降、NW測道上升的反向變化.以下討論這個問題.

在地下各向異性介質(zhì)的地面建笛卡兒坐標系oxyz，x、y和z分別為介質(zhì)中3個電阻率主軸方向，其中y軸在地面上沿最大加載方向（介質(zhì)內(nèi)部微裂隙走向優(yōu)勢取向方向，也是震源斷層逆沖方位），x軸在地面上與y軸正交，z軸垂直地面向下；用ρx、ρy和ρz分別表示沿3個主軸方向的介質(zhì)（真）電阻率，且ρx＞ρy＝ρz.用ρsx、ρsy分別表示沿x軸、y軸方向地面測道的視電阻率，對應地，用表示兩個測道的NVRM變化速率.令（真）電阻率各向異性系數(shù)、視各向異性系數(shù)＝.于是，通過繁瑣的推導得到真、視各向異性系數(shù)之間的關系（杜學彬等，2007）：

式中λ取值范圍為1＜λ＜2（間斷點及鄰域除外），并討論了1＜λ＜區(qū)間內(nèi)的物理含義.這里討論成都臺在兩次大震前兩個測道視電阻率反向變化的原因，λ取值在＜λ＜2區(qū)間.在物理意義上，＜λ＜2表示地下介質(zhì)（真）各向異性比1＜λ＜的情況強烈，上述震源區(qū)及附近介質(zhì)的物理表現(xiàn)更顯著.在■3＜λ＜2區(qū)間，為負但其物理含義是：兩個正交測道的視電阻率ρsx、ρsy反向變化，且ρsx比ρsy變化快（即變化速率絕對值比大）.于是，令成都臺NE測道變化速率為NW 測道ρ·

sy，分別由圖2c和圖5a—5b中兩次地震前的NVRM中期異常近似估算出，進一步由式（1）估算得λ≈1.9，在＜λ＜2區(qū)間.盡管這個估算很粗略，但仍說明：在兩次大震前的中期階段，兩個測道視電阻率反向變化有理論依據(jù)，該臺地下介質(zhì)經(jīng)歷了強烈的（真）電阻率各向異性變化的過程.

據(jù)杜學彬等（2007，2008），盡管成都臺兩個測道的供電極距AB小，但在兩次大震前的各向異性系數(shù)λ情況下，該臺還是能檢測到近地表較深部介質(zhì)的電性變化.由此認為：在兩次大震晚期孕育階段，在成都臺近地表的較深部介質(zhì)內(nèi)發(fā)生了大致沿NW—SE向微裂隙優(yōu)勢趨向的非線性發(fā)展、發(fā)育過程，地下水進入微裂隙或重新分布，導電通道鏈接，引起了微裂隙走向優(yōu)勢趨向（NW—SE）方向的（真）電阻率變化比其他方向顯著，導致了大致沿NE—SW方向視電阻率下降變化最顯著的視各向異性變化；由于距離近，地下介質(zhì)各向異性強烈，造成了該臺NE測道視電阻率下降、NW測道上升的反向變化.另據(jù)最大加載方向與視電阻率最大變化幅度的正交關系（杜學彬等，2007）和兩次大震前NE測道視電阻率異常更顯著的觀測事實，還可推斷汶川MS8.0地震前至少從2006年8月開始成都臺地下介質(zhì)大致沿NW—SE向擠壓為主的狀態(tài)顯著增強（Du，2011），蘆山MS7.0地震前至少從2012年8月開始大致沿NW—SE向擠壓為主的狀態(tài)明顯增強.

6 結論

（1）在汶川MS8.0地震前成都臺視電阻率觀測環(huán)境符合要求；在蘆山MS7.0地震前隨機、高頻次的瞬間干擾增多，但兩個測道的視電阻率月觀測精度先接近、后優(yōu)于對固定臺站視電阻率觀測精度的要求.期間，該臺測量儀器等技術系統(tǒng)運行整體上符合要求.因此，在兩次地震前該臺記錄的滿足異常指標、持續(xù)性的中期異常可信.

（2）在兩次地震前中期階段，NW測道出現(xiàn)了視電阻率上升變化形態(tài)異常的重現(xiàn)性和異常幅度、起始時間的相似性；NE測道出現(xiàn)了視電阻率中期、“先下降－后恢復”變化過程的重現(xiàn)性以及中期階段大幅度下降異常的相似性.

（3）兩次地震是成都臺近距離大震，均發(fā)生在該臺以西、龍門山斷裂帶，且震源機制和震源深度幾乎相同.震前視電阻率異常的重現(xiàn)性、相似性說明異常與兩次大震晚期孕育有直接聯(lián)系.

（4）震前視電阻率異常表現(xiàn)了與兩次大震震源機制有直接聯(lián)系的視各向異性變化，可能原因是：在孕震晚期階段，近距離的成都臺近地表的深部介質(zhì)中的微裂隙走向大致沿NW—SE向優(yōu)勢趨向，且非線性地快速發(fā)展、發(fā)育，地下水進入微裂隙溝通了導電通道，引起沿該方向介質(zhì)（真）電阻率下降為主的（真）各向異性變化，從而導致了其正交方向的視電阻率下降為主的視各向異性變化.

（5）兩次大震距離近、震級大，成都臺探測范圍內(nèi)地下介質(zhì)（真）電阻率各向異性很強烈，于是造成了NE測道視電阻率下降、NW測道上升的異常變化形態(tài)的差異.

致謝本文使用了四川省地震局成都地震基準臺的地電觀測數(shù)據(jù)，該臺鐘李彬同志處理了部分數(shù)據(jù)，在此表示感謝.同時，感謝兩位匿名評審專家提出了中肯的修改建議.

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