賈華，吳鵬，白燕

(河北省地震局邯鄲中心地震臺(tái)，河北邯鄲　056002)

?

肥鄉(xiāng)地震臺(tái)地電場(chǎng)勘選結(jié)果研究分析

賈華，吳鵬，白燕

(河北省地震局邯鄲中心地震臺(tái)，河北邯鄲056002)

根據(jù)背景場(chǎng)探測(cè)項(xiàng)目要求及全國(guó)地電臺(tái)站規(guī)劃，在肥鄉(xiāng)地震臺(tái)新建大地電場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目，對(duì)該臺(tái)進(jìn)行了非工頻干擾測(cè)試、工頻干擾測(cè)試和電測(cè)深測(cè)試，結(jié)果顯示，該臺(tái)具備新建地電場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目的條件。

地電場(chǎng)；勘選；測(cè)試

0　引　言

“十五”數(shù)字地震觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)工程子項(xiàng)目“中國(guó)地震前兆臺(tái)站”建設(shè)完成后，我國(guó)數(shù)字地電臺(tái)網(wǎng)的建設(shè)取得巨大的進(jìn)步，臺(tái)站數(shù)量和監(jiān)測(cè)能力明顯提高。但仍存在著臺(tái)站分布不均衡的情況，尤其是西部地區(qū)和南北地震帶，還存在相當(dāng)數(shù)量的空白監(jiān)視區(qū)，監(jiān)測(cè)能力明顯不足。

根據(jù)背景場(chǎng)探測(cè)項(xiàng)目要求及全國(guó)地電臺(tái)站規(guī)劃，在河北省邯鄲市肥鄉(xiāng)縣新建大地電場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目，建設(shè)任務(wù)隸屬背景場(chǎng)新建臺(tái)站。通過(guò)這次項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)施，使得全省地電觀測(cè)網(wǎng)密度進(jìn)一步加強(qiáng)，電磁觀測(cè)布局進(jìn)一步優(yōu)化。地電觀測(cè)數(shù)據(jù)將直接服務(wù)于地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)意見(jiàn)，觀測(cè)數(shù)據(jù)的連續(xù)、完整、準(zhǔn)確、可靠使對(duì)地方的地震預(yù)測(cè)更加科學(xué)合理。

1　臺(tái)址勘選

肥鄉(xiāng)地電臺(tái)站位于肥鄉(xiāng)縣城西馬寨村東，距肥鄉(xiāng)縣城直線距離約10 km?？边x場(chǎng)地位于臺(tái)站西南側(cè)。臺(tái)站地處冀南平原漳河古道沉積黃土覆蓋層，是黃河、漳河攜帶沉積而成的扇形湖沖擊平原的中下部，地勢(shì)平緩，地面坡降在萬(wàn)分之三。臺(tái)站位于第四系覆蓋層上，表面為土層?？边x場(chǎng)地位于太行山斷塊、冀魯斷塊、皖豫斷塊的交匯部位，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是華北平原地震帶僅次于京津唐地區(qū)的又一個(gè)多震區(qū)。測(cè)區(qū)內(nèi)主要為農(nóng)田，無(wú)深大溝壑穿過(guò)，觀測(cè)環(huán)境較好，無(wú)明顯的干擾。因此，肥鄉(xiāng)臺(tái)具備新建地電場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目的條件。

2　場(chǎng)地電磁環(huán)境干擾測(cè)試

根據(jù)《地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范》(DB/T 18.2-2006)[1]的規(guī)定，對(duì)肥鄉(xiāng)地電觀測(cè)選址進(jìn)行了非工頻和工頻干擾背景測(cè)試，測(cè)試方法按《地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求》(GB/T 19531.2-2004)[2]進(jìn)行。根據(jù)場(chǎng)地狀況，采用L型布極方式，中心點(diǎn)采用共用電極的方式，布極方法如圖1所示。其中，OB為電極S和N間的距離LNS，OA為電極W和E間的距離LEW。LNS=LEW=400 m，O為SN極與WE極的中心點(diǎn)。

圖1　肥鄉(xiāng)臺(tái)非工頻與工頻測(cè)試布極圖

2.1非工頻測(cè)試

非工頻測(cè)試采用中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心ZD9A-Ⅱ型電場(chǎng)儀對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行秒鐘值采樣，連續(xù)觀測(cè)48小時(shí)，并將所采集數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件保存。采集后對(duì)數(shù)據(jù)分析，2011年7月21日南北向和東西向的時(shí)間序列見(jiàn)圖2。

圖22015年7月21日南北向和東西向的時(shí)間序列

從圖2中可以看到，2015年7月21日2時(shí)與6時(shí)開(kāi)始有臺(tái)階出現(xiàn)，根據(jù)GB/T 19531.2-2004的相關(guān)技術(shù)要求,將變化作為有規(guī)律騷擾，通過(guò)估算騷擾幅度，計(jì)算出觀測(cè)值的平均值E0和均方差σn-1，得出此處為騷擾，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)排查，判斷在測(cè)區(qū)內(nèi)，除有農(nóng)作物澆灌外，無(wú)其他改變觀測(cè)環(huán)境的事件，分析認(rèn)為，觀測(cè)數(shù)據(jù)變化是由于農(nóng)田澆地，影響數(shù)據(jù)。由于全天觀測(cè)場(chǎng)地內(nèi)都在澆地，數(shù)據(jù)變化基本穩(wěn)定，但數(shù)據(jù)線條明顯加粗。同時(shí)仍出現(xiàn)高頻信號(hào)擾動(dòng)，根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在20時(shí)至24時(shí)期間無(wú)高頻信號(hào)出現(xiàn)，分析認(rèn)為該場(chǎng)地在該時(shí)段觀測(cè)環(huán)境良好，觀測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

從2011年7月21日全天觀測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，雖然伴有高頻信號(hào)的出現(xiàn)，但是該觀測(cè)點(diǎn)日變化清晰，波峰與波谷較為明顯，非工頻測(cè)試效果良好。

2.2工頻測(cè)試

工頻干擾測(cè)試和非工頻干擾測(cè)試同時(shí)進(jìn)行。使用的儀器為雙蹤示波器，該設(shè)備測(cè)量頻率范圍為DC-20 MHz、分辨力優(yōu)于10 mv/格、最大測(cè)量范圍10 V。每隔2小時(shí)觀測(cè)1次南北向與東西向，根據(jù)Eind=VP/L計(jì)算南北向和東西向的干擾幅度Eind。其中，南北向最大的Eind值是150.61mv/km，東西向最大的Eind值是115.26 mv/km，兩者均小于GB/T19531.2-2004規(guī)定的地電場(chǎng)工頻干擾幅度小于1225 mV/km的要求，因此工頻測(cè)試合格。

3　地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)測(cè)試

3.1電測(cè)深測(cè)試

電測(cè)深測(cè)試采用對(duì)稱四極測(cè)深法[3]，即供電電極AB和測(cè)量電極MN均對(duì)稱于測(cè)點(diǎn)布設(shè)，每改變一次供電極距，便可按公式(1)計(jì)算該極距的視電阻率，即：

ρs=KΔUMN/I

(1)

布設(shè)1個(gè)激電十字電測(cè)深測(cè)點(diǎn)，測(cè)試方向?yàn)槟媳?、東西，測(cè)點(diǎn)位于肥鄉(xiāng)臺(tái)站西，南北和東西測(cè)線最大供電極距AB/2為1 000 m，最小AB/2為3 m，符合DB/T18.2-2006關(guān)于地電場(chǎng)臺(tái)站觀測(cè)場(chǎng)地電測(cè)深工作的AB/2的要求。

用羅盤(pán)量定布極方向并做好記錄，連接儀器與電源、供電和測(cè)量電極的連線，分別讀取供電電流I值和測(cè)量電位差ΔUMN值，確認(rèn)信號(hào)有效方可記錄AB/2、MN/2、I和ΔUMN值，同一點(diǎn)連續(xù)2次觀測(cè)值偏差不大于5%做為合格。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，為獲取有效的測(cè)深異常信號(hào)，供電電壓50 V～720 V(隨供電極距增大而增大)，采樣寬度為5 ms，保持自然電壓不小于0.25 mV。測(cè)量次數(shù)為2次，即2次讀數(shù)取均值為測(cè)量值。為了減少電磁耦合效應(yīng)對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，始終保持供電導(dǎo)線與測(cè)線間距不小于AB長(zhǎng)度的2%。

3.2電測(cè)深資料的定性解釋

電測(cè)深觀測(cè)結(jié)果南北向和東西向曲線見(jiàn)圖3和圖4。該曲線反映了某一測(cè)點(diǎn)不同深度電性的變化情況。圖3為南北方向電測(cè)深曲線，該曲線為KH型，當(dāng)極距較小時(shí)，表現(xiàn)為低阻層，隨著電極距增加，視電阻率曲線逐漸上升，電阻率隨AB/2增大到26 m后，電阻率逐漸下降。視電阻率變化范圍5.39 Ω·m～16.37 Ω·m。

圖4為東西方向電測(cè)深曲線，該曲線為KH型。當(dāng)極距較小時(shí)，表現(xiàn)為低阻層，隨著電極距增加，視電阻率曲線逐漸上升，視電阻率變化范圍5.41 Ω·m～13.56 Ω·m。

圖3肥鄉(xiāng)臺(tái)電測(cè)深曲線(南北向)

圖4　肥鄉(xiāng)臺(tái)電測(cè)深曲線(東西向)

3.3電測(cè)深資料的定量解釋

對(duì)上述2條電測(cè)深曲線進(jìn)行反演計(jì)算，以電阻率反演確定其層位，反演結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 肥鄉(xiāng)地電臺(tái)觀測(cè)場(chǎng)地電性層參數(shù)

由表1可見(jiàn)，應(yīng)用2個(gè)正交測(cè)線的電測(cè)深曲線反演的層參數(shù)基本吻合，說(shuō)明測(cè)深點(diǎn)附近地下介質(zhì)橫向比較均勻，縱向電阻率變化不大。因此，表2給出了2個(gè)電測(cè)深曲線反演的平均層參數(shù)。通過(guò)表2可以得出結(jié)論：肥鄉(xiāng)地電臺(tái)觀測(cè)場(chǎng)地電性條件符合DB/T18.2-2006規(guī)定的地電場(chǎng)觀測(cè)的電性結(jié)構(gòu)要求。

表2肥鄉(xiāng)地電臺(tái)觀測(cè)場(chǎng)地電性層平均層參數(shù)

層厚度(h/m)層電阻率(ρ/Ω·m)層底埋深(H/m)4.366.354.369.925.7314.26148.824.79163.0814.91

4　勘選結(jié)論

(1)肥鄉(xiāng)地震臺(tái)地電場(chǎng)非工頻干擾測(cè)試雖然伴有高頻信號(hào)的出現(xiàn)，但日變化清晰，波峰與波谷較為明顯，滿足非功頻電磁環(huán)境要求；工頻干擾測(cè)試結(jié)果均小于1 225 mV/km，也滿足工頻干擾測(cè)試規(guī)范要求。該臺(tái)地電新觀測(cè)場(chǎng)地符合地電場(chǎng)觀測(cè)的非工頻和工頻干擾背景的要求。

(2)肥鄉(xiāng)地電場(chǎng)南北向和東西向電測(cè)深曲線均為KH型，隨著電極距的增大視電阻率變化趨勢(shì)和范圍相似，觀測(cè)場(chǎng)地的縱向電性變化不大，電性橫向均勻，且電測(cè)深曲線反演解釋與定性解釋吻合?？梢哉J(rèn)定，該臺(tái)新地電觀測(cè)場(chǎng)地符合地電場(chǎng)觀測(cè)臺(tái)站臺(tái)址電性條件的技術(shù)要求。

5　儀器安裝與外線路敷設(shè)

測(cè)試結(jié)果合格后，嚴(yán)格按照中國(guó)地震局頒布的地震臺(tái)站建設(shè)規(guī)范地電臺(tái)站第1部分，設(shè)計(jì)實(shí)施肥鄉(xiāng)地電場(chǎng)項(xiàng)目。

肥鄉(xiāng)臺(tái)地電場(chǎng)觀測(cè)采用“三方向，多極距”的觀測(cè)方法[4]，即在東西和南北2個(gè)正交方向進(jìn)行地電場(chǎng)矢量觀測(cè)，在北西方向進(jìn)行輔助觀測(cè)，每個(gè)測(cè)量方向分別布設(shè)2種不同極距的測(cè)道，長(zhǎng)極距為360 m，短極距為180 m，布極中心距觀察室50 m，布極圖見(jiàn)圖5。觀測(cè)儀器為ZD9A-2B地電場(chǎng)儀，電極采用蘭州產(chǎn)LGB-3固體不極化電極，電極坑深約3.5 m，外線路均采用鍍鋅鎧裝電纜地埋敷設(shè)，電纜埋深在1.2 m以下，所有測(cè)量線均采用整條導(dǎo)線引到觀測(cè)室內(nèi)，以防止中間接線處出現(xiàn)漏電現(xiàn)象[5]。

圖5肥鄉(xiāng)臺(tái)地電場(chǎng)布極示意圖(比例尺：1∶5000)

6　結(jié)束語(yǔ)

肥鄉(xiāng)地震臺(tái)地電場(chǎng)儀器在2013年4月7日正式開(kāi)始運(yùn)行，到目前為止儀器運(yùn)行正常。地電場(chǎng)3個(gè)測(cè)道的長(zhǎng)短極距相關(guān)系數(shù)為：RNS>0.95,REW>0.95,RNE>0.95，資料數(shù)據(jù)可靠，事件干擾形態(tài)清晰，產(chǎn)出數(shù)據(jù)符合地電場(chǎng)觀測(cè)規(guī)范的要求；設(shè)備安裝、供電、避雷、基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境等符合相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；軟、硬件系統(tǒng)均按相應(yīng)功能進(jìn)行安裝集成和調(diào)試，具有較好的可維護(hù)性。目前此臺(tái)站已通過(guò)了中國(guó)地震局組織的項(xiàng)目驗(yàn)收，為今后地電場(chǎng)臺(tái)站建設(shè)起到了一定的示范作用。

[1]杜學(xué)彬，趙家騮，譚大誠(chéng)，等.地震臺(tái)站觀測(cè)技術(shù)規(guī)范—地電臺(tái)站(第2部分：地電場(chǎng))(DB/T 18.2-2006)[M].北京：地震出版社，2006:831-843.

[2]錢(qián)家棟，顧左文，趙家騮,等.地震臺(tái)站觀測(cè)環(huán)境技術(shù)要求(第2部分：電磁觀測(cè))(GB/T 19531.2-2004)[M].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2004:14-29.

[3]中國(guó)地震局.地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范—電磁觀測(cè)(試行)[M].北京：地震出版社，2001:3-10,19-55.

[4]席繼樓，趙家騮，王燕瓊，等.地電場(chǎng)觀測(cè)技術(shù)研究[J].地震，2002,22(2)：67-73.

[5]李偉，沈紅會(huì)，皇普德銀,等.地電場(chǎng)布極方式研究[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2010,31(6):87-92.

THE SURVEY AND CONSTRUCTION OF THE CEOELECTRIC FIELD IN FEIXIANG SEISMIC STATION

JIA Hua，WU Peng，BAI Yan

(HandanSeismicStation，EarthquakeAdministrationOfHebeiProvince,Handan056000，China)

According to the background field detection project requirements and the national geoelectric station planning, a new geoelectric field observation project in Feixiang seismic station is constructed. The non power frequency interference, power frequency interference and electric sounding are tested. The results show that this station has the conditions for new geoelectric field observation project.

Geoelectric field; Survey; Test

2015-10-20

賈華(1983—)，女，河北邯鄲人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事地震監(jiān)測(cè)工作。E-mail：jiahua0311@163.com。

吳鵬(1982—)，男，河北邯鄲人，碩士研究生，工程師，現(xiàn)主要從事地震觀測(cè)與儀器維護(hù)工作。E-mail：wup67551@163.com。

P319.1

A

1005-586X(2016)03-0033-05