肖武軍 解滔 張堯

中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045

0 引言

我國(guó)自1966年邢臺(tái)MS7.2地震后開始了規(guī)模化和規(guī)范化的定點(diǎn)臺(tái)站地電阻率(也稱視電阻率)連續(xù)觀測(cè)，在50多年的觀測(cè)實(shí)踐過程中，記錄到了發(fā)生在臺(tái)網(wǎng)內(nèi)或附近多次大地震前突出的中短期異常(錢復(fù)業(yè)等，1982；錢家棟等，1985、2013；趙玉林等，2001；汪志亮等，2002；Du，2011；解滔等，2018)。與地震有關(guān)的異常通常表現(xiàn)為年尺度的持續(xù)性下降或上升變化，大地震近震中區(qū)以下降型異常為主(Du，2011)，不同方向異常呈現(xiàn)出與地震主壓應(yīng)力軸方位有關(guān)的各向異性變化(趙玉林等，1995；錢復(fù)業(yè)等，1996；杜學(xué)彬等，2007)，震中區(qū)及鄰近的臺(tái)站能夠完整地呈現(xiàn)震前“中期下降—短期加速下降—準(zhǔn)同震階躍—震后恢復(fù)”的異常變化過程。異常映震空間范圍可達(dá)300km，但150km范圍內(nèi)更為集中(杜學(xué)彬等，2000)，在臺(tái)網(wǎng)相對(duì)較密的區(qū)域能觀測(cè)到由震中向外圍異常起始時(shí)間的延遲和異常幅度的衰減現(xiàn)象(錢復(fù)業(yè)等，1982；趙玉林等，2001)。

地電阻率能在震情保障工作中發(fā)揮作用，離不開高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)和足夠空間密度的臺(tái)網(wǎng)布局。近年來隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的推進(jìn)，地電測(cè)區(qū)環(huán)境干擾影響日趨嚴(yán)重，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降，部分臺(tái)站面臨停測(cè)或搬遷。目前，臺(tái)網(wǎng)稀疏且分布不均勻和觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降已經(jīng)成為地電阻率方法在地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)中面臨的瓶頸。長(zhǎng)期以來，固定臺(tái)站的地電阻率觀測(cè)是采用地表大極距、多方位的觀測(cè)裝置，供電極距AB多為1000m左右，布極區(qū)占地面積大。目前，隨著城市化進(jìn)程和生命線工程建設(shè)，勘選符合場(chǎng)地條件的觀測(cè)場(chǎng)地比較困難，尤其是在地震多發(fā)且以山地為主要地形地貌特征的地區(qū)，同時(shí)布極區(qū)范圍大，引入環(huán)境干擾的幾率高，觀測(cè)環(huán)境保護(hù)難度較大。如果在能夠有效記錄到地震異常的前提下減小布極區(qū)范圍，則上述瓶頸問題可得到解決。為抑制來自地表的干擾，我國(guó)地電工作者自20世紀(jì)80年代開始陸續(xù)開展了井下地電阻率實(shí)驗(yàn)研究(王幫本等，1981；蘇鸞聲等，1982；劉允秀等，1985；劉昌謀等，1994)；2008年來，為應(yīng)對(duì)地表大極距觀測(cè)受到的觀測(cè)環(huán)境影響，全國(guó)地電臺(tái)網(wǎng)技術(shù)管理部門和地電學(xué)科專家推進(jìn)了井下地電阻率觀測(cè)實(shí)驗(yàn)，目前已在全國(guó)建成了14個(gè)井下臺(tái)站，同時(shí)部分臺(tái)站正在改造為井下觀測(cè)裝置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，井下觀測(cè)能有效弱化或抑制地表雜散電流和電性異常體類(如金屬管線、溝渠開挖、基本建設(shè)等)干擾對(duì)觀測(cè)的影響，在幾次中強(qiáng)地震前也記錄到了異常變化(康云生等，2013；高曙德，2016)。

2022年冬季奧運(yùn)會(huì)將在北京及河北張家口舉辦，及時(shí)準(zhǔn)確把握舉辦區(qū)域及周邊地區(qū)的震情是冬奧會(huì)震情保障工作的重點(diǎn)。晉冀蒙交界區(qū)域是近幾十年來地震活動(dòng)較為頻繁的區(qū)域，有記錄以來該區(qū)域共發(fā)生8次6級(jí)以上地震，其中7級(jí)地震1次，最近一次強(qiáng)震為1998年張北6.2級(jí)地震。該區(qū)域及附近地電阻率觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)在1976年唐山MS7.8、1989年大同-陽(yáng)高M(jìn)S6.1震群和1998年張北MS6.2等地震前都記錄到了清晰的中短期異常(汪志亮等，1990；高立新等，1999；王志賢等，1999)，表明在這些臺(tái)站所在的觀測(cè)場(chǎng)地觀測(cè)地電阻率能對(duì)該區(qū)及周邊的強(qiáng)震實(shí)施有效的監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)。該區(qū)域地表地電阻率觀測(cè)臺(tái)站目前也受到了不同程度的干擾，另外，目前較大極距(最大約450m)、井深多為100m左右的井下地電阻率觀測(cè)并不能完全抑制上述2類地表干擾。為此，“冬奧會(huì)保障晉冀蒙監(jiān)測(cè)能力提升項(xiàng)目”將對(duì)晉冀蒙交界及附近的寶昌、集寧(新增臺(tái)站)、陽(yáng)原、大同、代縣、臨汾、通州和平谷8個(gè)臺(tái)站進(jìn)行升級(jí)改造，在原測(cè)區(qū)內(nèi)增加井下小極距地電阻率觀測(cè)，以期提升地電阻率觀測(cè)對(duì)該區(qū)域的震情監(jiān)測(cè)能力，并實(shí)驗(yàn)小極距井下地電阻率觀測(cè)對(duì)地震的監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)能力。本文介紹了根據(jù)上述臺(tái)站的臺(tái)址電測(cè)深資料和鉆孔剖面設(shè)計(jì)的井下小極距地電阻率觀測(cè)裝置及其依據(jù)。

1 設(shè)計(jì)方法

地表淺層電性異常體干擾源可以等效為淺層介質(zhì)點(diǎn)電阻率發(fā)生變化，其對(duì)觀測(cè)的影響可以在影響系數(shù)理論框架下進(jìn)行分析(錢家棟等，1985)。對(duì)于一些地層電性結(jié)構(gòu)，在相同的觀測(cè)極距下，水平測(cè)道的電極埋設(shè)在一定深度范圍內(nèi)時(shí)對(duì)地表干擾具有放大作用，因此需要結(jié)合臺(tái)站實(shí)際的電性結(jié)構(gòu)計(jì)算各層介質(zhì)對(duì)觀測(cè)的影響系數(shù)分布，選擇合適的裝置極距和埋深以保證對(duì)地表干擾進(jìn)行有效的抑制(毛先進(jìn)等，2014；解滔等，2016)。

如果將地電阻率測(cè)區(qū)劃分為任意的N塊區(qū)域，每一塊區(qū)域介質(zhì)電阻率為ρi(i=1，2，…，N)，在測(cè)區(qū)電性結(jié)構(gòu)確定、觀測(cè)裝置和極距以及布極位置確定時(shí)，地電阻率ρa(bǔ)是各分區(qū)介質(zhì)電阻率的函數(shù)(錢家棟等，1985、1998；Park et al，1991；Lu et al，2004)。

在多數(shù)情況下，各分區(qū)介質(zhì)電阻率在一定時(shí)間內(nèi)的相對(duì)變化非常小，Δρi/ρi<<1。地電阻率相對(duì)變化可以簡(jiǎn)單地表示為各分區(qū)介質(zhì)電阻率相對(duì)變化的加權(quán)和

(1)

式中，Bi為第i層介質(zhì)對(duì)觀測(cè)的影響系數(shù)，其表達(dá)式為

(2)

影響系數(shù)Bi滿足如下關(guān)系(Seigel，1959；Roy et al，1981；Wait，1981)

(3)

測(cè)區(qū)介質(zhì)可以按任意大小劃分，用數(shù)值計(jì)算方法討論各區(qū)域介質(zhì)對(duì)地電阻率觀測(cè)的三維影響系數(shù)。這里主要討論各層介質(zhì)整體對(duì)觀測(cè)的影響，因而按照N層水平層狀結(jié)構(gòu)將測(cè)區(qū)劃分為水平層狀的N塊區(qū)域，采用井下觀測(cè)電位分布的解析表達(dá)式(聶永安等，2009、2010)和二極裝置濾波器算法計(jì)算對(duì)稱四極裝置下各層介質(zhì)的影響系數(shù)(O’Neill et al，1984；姚文斌，1989)隨極距和埋深的分布，然后選擇合適的極距和埋深，使表層介質(zhì)的影響系數(shù)盡可能小，目標(biāo)層位介質(zhì)的影響系數(shù)盡可能大。

2 觀測(cè)裝置設(shè)計(jì)

2.1 觀測(cè)裝置設(shè)計(jì)思路

地電阻率是探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)電阻率的綜合反映，觀測(cè)極距越大，水平方向和深度方向的探測(cè)范圍也越大。在裝置埋深一定時(shí)，隨著極距的增加，對(duì)深部信息的反映能力增加，但各層影響系數(shù)與地表觀測(cè)時(shí)也將逐漸趨于相近，井下觀測(cè)的作用越來越小。理想情況下，在觀測(cè)極距一定時(shí)，只要電極埋設(shè)足夠深，總是可以抑制地表干擾、突出深部信息。但受制于施工技術(shù)條件、投資規(guī)模和難以獲得較大占地面積的觀測(cè)場(chǎng)地，此次“冬奧會(huì)保障晉冀蒙監(jiān)測(cè)能力提升項(xiàng)目”將采用供電極距為100m左右的小極距觀測(cè)方式，且在水平測(cè)道各電極的埋深大于極距的條件下，開展具有地下全空間電流分布的小極距井下地電阻率實(shí)驗(yàn)觀測(cè)。

圖 1 小極距井下地電阻率觀測(cè)布極示意圖

圖 2 計(jì)劃增加小極距井下觀測(cè)的8個(gè)臺(tái)站空間分布黑色三角為原有臺(tái)站；紅色三角為計(jì)劃增加臺(tái)站

地電阻率異常的各向異性變化與地震主壓應(yīng)力方向有關(guān)，在分析各向異性時(shí)，通常將測(cè)區(qū)介質(zhì)簡(jiǎn)化為均勻各向異性介質(zhì)，且2個(gè)電性主軸沿水平方向，另一個(gè)主軸沿垂直方向(錢復(fù)業(yè)等，1996；杜學(xué)彬等，2007)，共計(jì)4個(gè)獨(dú)立分量(即3個(gè)主軸電阻率和水平主軸方位)。因此，每個(gè)臺(tái)站布設(shè)3個(gè)方向的水平測(cè)道和1個(gè)垂直方向測(cè)道。由于采用小極距的觀測(cè)方式，探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)可近似視為均勻各向異性介質(zhì)，依據(jù)4個(gè)測(cè)道觀測(cè)值，可以計(jì)算出3個(gè)方向電性主軸電阻率和水平主軸的方位角，從而可以進(jìn)一步分析地震前主軸真實(shí)電阻率和主軸方位的變化。由于觀測(cè)極距大幅減小，地電阻率深度方向探測(cè)范圍也減小，為使水平觀測(cè)的3個(gè)測(cè)道反映相同深度范圍的介質(zhì)電阻率變化，應(yīng)使3個(gè)測(cè)道具有相同的極距。為進(jìn)一步節(jié)約經(jīng)費(fèi)，3個(gè)水平測(cè)道采用等邊三角形布極，每個(gè)供電電極為2個(gè)測(cè)道共用，以這樣的布極方式，每個(gè)臺(tái)站可減少3口井的建設(shè)費(fèi)用。雖然等邊三角形布極方式與目前臺(tái)站兩個(gè)垂直測(cè)道和一斜測(cè)道的方式存在差異，但這并不影響依據(jù)地電阻率觀測(cè)值進(jìn)行各向異性分析。垂直測(cè)道在垂直方向?qū)ΨQ于水平測(cè)道，并增加地表水位和氣象三要素觀測(cè)(圖1)。此次將對(duì)晉冀蒙交界及附近區(qū)域的寶昌、集寧、陽(yáng)原、大同、代縣、臨汾、通州和平谷8個(gè)臺(tái)站增加小極距井下地電阻率觀測(cè)(延慶臺(tái)已經(jīng)完成小極距井下觀測(cè)建設(shè))，臺(tái)站分布如圖2 所示。下面以寶昌臺(tái)為例，給出臺(tái)站觀測(cè)方案的設(shè)計(jì)過程。

2.2 寶昌臺(tái)觀測(cè)裝置設(shè)計(jì)

寶昌臺(tái)(又稱太仆寺旗臺(tái))位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟寶昌鎮(zhèn)，臺(tái)站所在區(qū)域?yàn)閮?nèi)蒙地軸東段，四級(jí)構(gòu)造單元，屬陰山臺(tái)拱的化德穹褶斷束，地貌以低山丘陵地帶為主，康保至赤峰深斷裂帶、張北-沽源大斷裂帶通過寶昌境內(nèi)，有多處中生代斷陷盆地，主要構(gòu)造線為北東走向。臺(tái)站鉆孔巖芯柱狀剖面顯示，測(cè)區(qū)地下介質(zhì)主要由明顯的3層物質(zhì)組成，表層介質(zhì)厚度為8.5m，下伏基巖為石英斑巖，深度約為71.5m(圖3(a))。據(jù)電測(cè)深資料，測(cè)區(qū)為H型電性剖面(圖3(a))，電性3層結(jié)構(gòu)與鉆孔資料分層結(jié)構(gòu)一致。結(jié)合電測(cè)深數(shù)據(jù)和鉆孔資料，將測(cè)區(qū)地下介質(zhì)簡(jiǎn)化為3層模型，電性結(jié)構(gòu)如圖3(a)所示。

圖 3 寶昌臺(tái)鉆孔巖芯剖面(a)和電測(cè)深曲線(b)

圖 4 寶昌臺(tái)地表觀測(cè)影響系數(shù)分布

寶昌臺(tái)現(xiàn)有地表觀測(cè)布設(shè)NS和EW兩測(cè)道，供電極距AB均為580m，測(cè)量極距MN均為80m。地表觀測(cè)時(shí)各層介質(zhì)影響系數(shù)如圖4 所示，在AB=580m時(shí)，第1、2和3層介質(zhì)影響系數(shù)值分別為0.0508、0.7359和0.2133，說明在各層介質(zhì)電阻率發(fā)生相同幅度的相對(duì)變化時(shí)，第2層介質(zhì)對(duì)觀測(cè)值相對(duì)變化的貢獻(xiàn)程度最大，其次是第3層。因此，第2層和第3層介質(zhì)是目前地表觀測(cè)的主要貢獻(xiàn)層位。寶昌臺(tái)在1989年大同-陽(yáng)高M(jìn)S6.1地震、1998年張北MS6.2地震、1999年大同MS5.6地震和張北MS5.7地震前均出現(xiàn)異常(汪志亮等，1990；高立新等，1999；王志賢等，1999)，但僅從影響系數(shù)分布上還不足以推測(cè)出異常的主要貢獻(xiàn)層位。通常認(rèn)為，相對(duì)較深的地層更為密實(shí)，更易傳遞應(yīng)力并產(chǎn)生電阻率變化，因而此次的井下觀測(cè)將以第3層的基巖作為主要目標(biāo)探測(cè)層位。

寶昌臺(tái)井下觀測(cè)時(shí)各層介質(zhì)影響系數(shù)隨深度和極距的變化如圖5 所示，在埋深H=80m左右，極距AB=60m附近時(shí)第3層介質(zhì)影響系數(shù)已占主導(dǎo)地位，第1層影響系數(shù)降低至較低水平。通過對(duì)比分析觀測(cè)極距AB=60m時(shí)各層介質(zhì)隨深度變化的影響系數(shù)(圖6)和原地表觀測(cè)的影響系數(shù)(圖4)，原地表觀測(cè)主要反映第2層介質(zhì)電阻率變化，其次是第3層基巖變化情況。在埋深H>80m之后，井下觀測(cè)主要反映第3層基巖變化情況，更能反映出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力對(duì)測(cè)區(qū)介質(zhì)的影響。因此，寶昌臺(tái)井下地電阻率觀測(cè)3個(gè)水平測(cè)道極距AB取60m，測(cè)量極距MN取20m，電極埋深取80m；由于垂直測(cè)道可能存在因觀測(cè)井回填導(dǎo)致整個(gè)井呈現(xiàn)低阻特征的風(fēng)險(xiǎn)，垂直觀測(cè)井距離最近水平觀測(cè)井距離>AB/2，設(shè)計(jì)時(shí)取該距離為50m。垂直觀測(cè)極距和測(cè)量極距同樣分別取60m和20m，在垂直方向相對(duì)于水平測(cè)道呈對(duì)稱分布，井深為110m，最上端電極埋深為50m。所有地電阻率觀測(cè)井在電極下井時(shí)采用尼龍繩或電纜自帶的纖維繩固定電極，避免導(dǎo)線電纜承受電極重量，且觀測(cè)井不采用任何套管。出于相同的原因，地表潛水位觀測(cè)井距最近地電阻率觀測(cè)井距離>AB/2。

圖 5 寶昌臺(tái)井下觀測(cè)影響系數(shù)隨埋深和極距的分布

圖 6 寶昌臺(tái)井下觀測(cè)影響系數(shù)隨深度變化

圖 7 寶昌臺(tái)井下觀測(cè)理論地電阻率隨深度變化

表1晉冀蒙交界及附近地區(qū)井下地電阻率觀測(cè)設(shè)計(jì)方案

臺(tái)站AB/mMN/m水平測(cè)道埋深/m水平測(cè)道數(shù)量垂直測(cè)道深度/m垂直測(cè)道數(shù)量D1/mD2/m氣象三要素寶昌臺(tái)60208031101≥50≥50√集寧臺(tái)80209031301≥50≥50√陽(yáng)原臺(tái)802010031401≥50≥50√大同臺(tái)802010031401≥50≥50√代縣臺(tái)802011031501≥50≥50√臨汾臺(tái)802011031501≥50≥50√通州臺(tái)802010031401≥50≥50√平谷臺(tái)903011031551≥50≥50√

注：D1表示垂直測(cè)道離最近水平觀測(cè)井的距離；D2表示水位觀測(cè)井離最近地電阻率觀測(cè)井的距離；垂直測(cè)道深度以最下面電極埋深表示。

在供電極距AB=60m，測(cè)量極距MN=20m時(shí)，水平測(cè)道地電阻率理論計(jì)算值隨裝置深度變化如圖7 所示，在埋深為80m時(shí)，地電阻率理論計(jì)算值約為284Ω·m。

2.3 總體觀測(cè)裝置設(shè)計(jì)

采用相同的設(shè)計(jì)思路和方法，結(jié)合臺(tái)站電測(cè)深數(shù)據(jù)和鉆孔巖芯剖面反演臺(tái)站層狀電性結(jié)構(gòu)，計(jì)算各層介質(zhì)影響系數(shù)隨深度和極距的變化，選擇合適的極距和裝置埋深，最終寶昌、集寧、陽(yáng)原、大同、代縣、臨汾、通州和平谷8個(gè)臺(tái)站井下地電阻率觀測(cè)的設(shè)計(jì)方案如表1 所示。

3 討論

與地震孕育過程有關(guān)的地電阻率異常變化主要反映構(gòu)造應(yīng)力作用地下介質(zhì)孔隙大小和孔隙之間連通性改變引起的介質(zhì)電阻率變化，這已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)研究和許多震例的支持(Mjachkin et al，1975)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)含水巖石標(biāo)本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，主壓應(yīng)力加載過程中地電阻率呈現(xiàn)下降變化，多數(shù)巖石臨近破裂時(shí)加速下降，破裂后恢復(fù)上升(張金鑄等，1983)，與主壓應(yīng)力垂直的方向變化幅度最大，平行方向最小，斜交方向介于二者之間，表現(xiàn)出與應(yīng)力方向有關(guān)的各向異性變化(陳大元等，1983)，野外原地實(shí)驗(yàn)結(jié)果給出的地電阻率變化以及各向異性變化與實(shí)驗(yàn)室結(jié)果一致(趙玉林等，1983)。1976年唐山MS7.8地震之前，震中150km范圍內(nèi)的14個(gè)地電阻率臺(tái)站中，有9個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)了年尺度的趨勢(shì)下降異常，1個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)上升異常，且由震中向外圍方向異常起始時(shí)間出現(xiàn)延遲，異常幅度出現(xiàn)衰減，揭示出孕震晚期亞失穩(wěn)階段應(yīng)變加速積累并由震中向外擴(kuò)散的現(xiàn)象，且震中附近的昌黎和馬家溝兩個(gè)臺(tái)站在臨震階段記錄到了加速下降變化(趙玉林等，1978)。唐山地震震源機(jī)制解為走滑型，出現(xiàn)下降異常的臺(tái)站位于壓縮區(qū)，出現(xiàn)上升異常的臺(tái)站位于拉張區(qū)，而未出現(xiàn)明顯異常的臺(tái)站位于震源機(jī)制解的界線附近(錢復(fù)業(yè)等，1982)。由此可見，需要具有足夠密度分布的觀測(cè)臺(tái)網(wǎng)和高質(zhì)量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，才能更好地分析地電阻率異常及其預(yù)測(cè)意義。一方面，多個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)異常時(shí)可以相互印證；另一方面，只有通過分析不同臺(tái)站異常的出現(xiàn)時(shí)間、幅度、形態(tài)和空間范圍，并結(jié)合各向異性分析，才能更好地對(duì)未來地震發(fā)生的地點(diǎn)、震級(jí)和時(shí)間做出判斷。

目前，除正在開展井下實(shí)驗(yàn)觀測(cè)的少數(shù)臺(tái)站外，我國(guó)地電阻率臺(tái)站均采用地表大極距的觀測(cè)方式。隨著地方經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速推進(jìn)，多數(shù)臺(tái)站已經(jīng)受到較大程度的干擾，造成觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量下降。大極距觀測(cè)方式需要較大范圍的觀測(cè)場(chǎng)地，新增臺(tái)站場(chǎng)地勘選和獲取困難，尤其是在大震多發(fā)且以山地為主要地貌特征的南北地震帶，這也導(dǎo)致了地電阻率臺(tái)網(wǎng)稀疏和臺(tái)站分布不均勻的現(xiàn)狀。由于布極區(qū)較大，測(cè)區(qū)內(nèi)工農(nóng)業(yè)設(shè)施建設(shè)不可避免，環(huán)境保護(hù)難度較大，觀測(cè)也難以避免受到干擾。地震預(yù)測(cè)的目的是服務(wù)于保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全和國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，不能因?yàn)閷?duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量的要求而阻礙測(cè)區(qū)附近的經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，地表大極距的觀測(cè)方式已經(jīng)難以為繼。目前地電阻率已有的可靠震例是在地表大極距觀測(cè)方式下記錄到的，其深度方向探測(cè)范圍與極距相當(dāng)(趙和云等，1982；杜學(xué)彬等，2008)。井下地電阻率觀測(cè)對(duì)地表干擾的抑制能力已經(jīng)得到臺(tái)站實(shí)驗(yàn)觀測(cè)和理論分析的證實(shí)(解滔等，2012；康云生等，2013；張磊等，2015；王蘭煒等，2015)，但對(duì)于極距較小的井下觀測(cè)，能否有效記錄到與地震孕育有關(guān)的異常，目前還無法得到明確結(jié)論。錢家棟等(2018)通過對(duì)汶川地震前成都臺(tái)NE測(cè)道異常的數(shù)值模擬分析認(rèn)為，要合理解釋地表觀測(cè)約7%的下降異常變化，需要具有幅度為20%的電阻率變化區(qū)域的上界面上升至距地表122m左右。此次晉冀蒙交界及附近地區(qū)8個(gè)臺(tái)站井下觀測(cè)設(shè)計(jì)方案的極距在80m左右，埋深在100m左右，其深度方向探測(cè)范圍可至180m左右。此外，延慶臺(tái)已完成井下觀測(cè)的建設(shè)，水平測(cè)道埋深150m，供電極距為120m。總體而言，此次“冬奧會(huì)保障晉冀蒙監(jiān)測(cè)能力提升項(xiàng)目”中采用小極距井下觀測(cè)具有實(shí)驗(yàn)研究性質(zhì)，驗(yàn)證開展小極距井下地電阻率觀測(cè)的可行性，希望為地電阻率目前面臨的困境提供一種可能的解決辦法。同時(shí)，測(cè)區(qū)原有的地表大極距觀測(cè)也將保留，以開展對(duì)比分析。

4 結(jié)論

“冬奧會(huì)保障晉冀蒙監(jiān)測(cè)能力提升項(xiàng)目”將對(duì)晉冀蒙交界及附近區(qū)域的寶昌、集寧、陽(yáng)原、大同、代縣、臨汾、通州和平谷8個(gè)臺(tái)站在原有觀測(cè)基礎(chǔ)上增加小極距井下地電阻率觀測(cè)，以提升地電阻率測(cè)項(xiàng)對(duì)該區(qū)域的震情監(jiān)測(cè)能力。結(jié)合臺(tái)站鉆孔巖芯資料和電測(cè)深數(shù)據(jù)，采用井下地電阻率影響系數(shù)方法，給出了每個(gè)臺(tái)站的觀測(cè)極距和裝置埋深，并完成了觀測(cè)裝置設(shè)計(jì)。根據(jù)井下電阻率影響系數(shù)理論分析，設(shè)計(jì)的電極埋深、極距等觀測(cè)裝置參數(shù)，可以減少淺層介質(zhì)對(duì)地電阻率觀測(cè)的影響，目標(biāo)層對(duì)地電阻率觀測(cè)影響越大，更能反映出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力對(duì)測(cè)區(qū)介質(zhì)的影響。目前，該項(xiàng)目和相應(yīng)的觀測(cè)技術(shù)方案已通過相關(guān)部門審批，將于2019年正式啟動(dòng)實(shí)施。

致謝：感謝“冬奧會(huì)保障”項(xiàng)目提議者劉桂萍研究員對(duì)項(xiàng)目申報(bào)及本文的大力支持，項(xiàng)目專家組在方案設(shè)計(jì)與論證中也提出諸多寶貴意見，項(xiàng)目實(shí)施組提供了各臺(tái)站的相關(guān)基礎(chǔ)資料，在此一并表示感謝。