李 飛,史紅軍,高 研,劉立波

（1.江蘇省新沂地震臺(tái),江蘇 新沂 221400；2.吉林省榆樹(shù)地震臺(tái),吉林 榆樹(shù) 130400；3.黑龍江省綏化地震臺(tái),黑龍江 綏化 152000；4.吉林省四平地震臺(tái),吉林 四平 136000）

0 引言

地電場(chǎng)是重要的地球物理場(chǎng)之一,自“九五”以來(lái),中國(guó)研究人員對(duì)地電場(chǎng)日變化、地電暴、頻譜等方面做了大量的工作[1-12],引入或發(fā)展了諸如極化斜率法、垂直極化投影法、比值法、譜分析、HHT方法、滲流方位角等分析方法并進(jìn)行映震總結(jié)[13-20]。上述研究表明地震前地電場(chǎng)存在著異常前兆變化信息,為地震地電場(chǎng)資料的分析與預(yù)報(bào)提供了理論依據(jù)和方法指南,對(duì)地震預(yù)測(cè),特別是短臨地震預(yù)測(cè)具有重要的意義。但由于地電場(chǎng)資料產(chǎn)生過(guò)程容易受到各類(lèi)因素的影響,對(duì)地電場(chǎng)資料做到正確的甄別,特別是運(yùn)用地電場(chǎng)資料進(jìn)行地震的預(yù)報(bào)嘗試,依然是地電場(chǎng)工作人員的一個(gè)難題。

2018年5月28日01時(shí)50分52秒在吉林省松原市寧江區(qū)發(fā)生一次M5.7級(jí)地震（124°43′E、45°16′N(xiāo)）,震 源 深 度 為13 km。這 是2013年10～l2月吉林前郭M5.8級(jí)震群之后本區(qū)一次震級(jí)接近的地震,也是2017年7月23日松原M4.9級(jí)地震之后的一次中強(qiáng)震。本文試圖運(yùn)用地電場(chǎng)常規(guī)波形、日變幅各向異性度、歸零差值法、滲流方位角法對(duì)四平臺(tái)、長(zhǎng)春臺(tái)、榆樹(shù)臺(tái)、綏化臺(tái)地電場(chǎng)相關(guān)資料提取震前的相關(guān)異常變化。

1 臺(tái)站概況

四平臺(tái)位于吉林省中南部四平市,地處松遼平原西緣,測(cè)區(qū)附近有北東向四平—長(zhǎng)春斷裂和北西向團(tuán)子山—白山斷裂；測(cè)區(qū)內(nèi)第四紀(jì)蓋層約20 m,下伏白堊系基巖,海拔196 m。長(zhǎng)春臺(tái)位于吉林省長(zhǎng)春市農(nóng)安縣三崗鄉(xiāng),地處松遼盆地東緣,測(cè)區(qū)附近有北東向四平—長(zhǎng)春斷裂測(cè)區(qū)內(nèi)第四紀(jì)蓋層約20 m,下伏侏羅紀(jì)火山巖,海拔187 m。榆樹(shù)臺(tái)位于吉林省北部榆樹(shù)市,地處松遼平原東部隆起區(qū),測(cè)區(qū)附近有北東向四平—長(zhǎng)春、伊通—舒蘭兩個(gè)深大斷裂帶和北西向卡岔河斷裂；測(cè)區(qū)內(nèi)第四紀(jì)蓋層約40 m,下伏白堊系基巖,海拔204 m。綏化臺(tái)位于黑龍江省綏化市,地處松遼平原北緣,測(cè)區(qū)附近有呼蘭河斷裂帶、扶余—肇東—綏化—遜克斷裂帶；測(cè)區(qū)內(nèi)第四紀(jì)蓋層約10 m,下伏白堊系基巖,海拔179 m。四臺(tái)布極區(qū)地形開(kāi)闊,地勢(shì)平坦,相對(duì)高差不超過(guò)1 m。四臺(tái)觀測(cè)儀器都為ZD9A-Ⅱ型地電場(chǎng)儀,測(cè)量頻段為0～0.005 Hz,觀測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)出為1次/min。外線路的布設(shè)方式除綏化臺(tái)采用米字型外,其余幾臺(tái)采用倒L型（或反L型）的布極方式；共布三個(gè)方向,每個(gè)方向又布長(zhǎng)、短二種極距。其中四平臺(tái)NS、EW向長(zhǎng)極距為300 m,短極距為200 m,N45°W向長(zhǎng)極距為420 m,短極距為 280 m；長(zhǎng)春臺(tái)NS、EW向長(zhǎng)極距為200 m,短極距為150 m,N45°E向長(zhǎng)極距為283 m,短極距為212 m；榆樹(shù)臺(tái)NS、EW向長(zhǎng)極距為200 m,短極距為100 m；N45°W向長(zhǎng)極距為283 m,短極距為141 m；綏化臺(tái)NS、EW向長(zhǎng)極距為300 m,短極距為200 m；N45°E向長(zhǎng)極距為283 m,短極距為141 m。各臺(tái)電極都為Pb-PbCl2不極化電極,埋深都在3 m以上,觀測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)及布極區(qū)的環(huán)境狀況均符合相關(guān)規(guī)范[21-22]的技術(shù)要求。四臺(tái)的地質(zhì)構(gòu)造、臺(tái)站分布如圖1。

2 觀測(cè)資料基本情況及資料選取

磁靜日地電場(chǎng)變化是指1月內(nèi)太陽(yáng)活動(dòng)最為平靜的數(shù)天地電場(chǎng)變化。根據(jù)馬銘志等[23]對(duì)四平、榆樹(shù)臺(tái)地電場(chǎng)的研究:地電場(chǎng)各測(cè)向都存在明顯的潮汐波現(xiàn)象,日變化基本上呈現(xiàn)出雙峰單谷的特點(diǎn)；榆樹(shù)臺(tái)地電場(chǎng)兩測(cè)向的日變幅基本相同,四平臺(tái)兩測(cè)向的日變幅相差略大；這與史紅軍等[10]對(duì)吉林地區(qū)地電場(chǎng)的研究結(jié)果基本一致。在本文預(yù)研究時(shí)段,各臺(tái)地電場(chǎng)由于受到電極性能不穩(wěn)定、降雨等因素影響（綏化臺(tái)還存在電阻率測(cè)量影響）,觀測(cè)資料或多或少會(huì)出現(xiàn)漂移、臺(tái)階、突跳等現(xiàn)象（圖略）,在分析過(guò)程中雖然對(duì)資料進(jìn)行了預(yù)處理,但各類(lèi)干擾的影響量無(wú)法完全排除。

圖1 臺(tái)站地質(zhì)構(gòu)造、布極示意圖Fig.1 The schematic diagram of geological structure and arrangement of stations

2018年5月28日 吉 林 松 原 發(fā) 生M5.7級(jí)地震,四平臺(tái)、長(zhǎng)春臺(tái)、榆樹(shù)臺(tái)和綏化臺(tái)的震中距分別為230 km、150 km、160 km和約260 km；雖然肇東臺(tái)距離震中較近（140 km）,但資料受到電極極化的影響嚴(yán)重,故本文對(duì)此臺(tái)資料不予論述。據(jù)已有的研究,地震發(fā)生前,電磁場(chǎng)會(huì)出現(xiàn)日變化波形畸變及高頻成分,接近地震發(fā)生時(shí)高頻能量會(huì)加大[24],地電場(chǎng)主要反應(yīng)的是地震短臨信息[6,24]。所以本文的幾種分析方法選取資料的長(zhǎng)度分別為:常規(guī)波形（日變畸變）為一個(gè)月、差值法為4個(gè)月、日變幅各向異性與滲流方位角為6個(gè)月,在震前,四個(gè)臺(tái)的地電場(chǎng)是否存在臨震異常,為此進(jìn)行如下分析。

3 異常分析

3.1 常規(guī)波形分析

根據(jù)馬銘志等[23]對(duì)四平、榆樹(shù)臺(tái)地電場(chǎng)的研究:兩臺(tái)優(yōu)勢(shì)周期主要以12 h、8 h為主,最大優(yōu)勢(shì)周期都為12 h。在通常情況下,該區(qū)域的地電場(chǎng)日變化半日波最強(qiáng)的特點(diǎn)可作為識(shí)別地震前地電場(chǎng)日變化波形畸變現(xiàn)象的依據(jù)。圖2為2018年5月1日-31日 榆 樹(shù) 臺(tái)、綏 化臺(tái)NS、EW長(zhǎng)極距的分鐘值曲線（長(zhǎng)短極距基本相同）,從圖2可以看出:榆樹(shù)臺(tái)在2018年5月18-22日之間（圖中的方框）,特別是5月21日完全看不到日變；同期綏化臺(tái)改變了原有的變化趨勢(shì),兩測(cè)向同步出現(xiàn)小幅度臺(tái)階。經(jīng)調(diào)查核實(shí),在此期間,兩臺(tái)無(wú)任何影響因素。通過(guò)與5月1日-3日兩臺(tái)同測(cè)向的日變幅對(duì)比可知（見(jiàn)表1）:綏化臺(tái)兩段時(shí)間的日變幅基本接近且5月18日-22日之間的日變幅略大,而榆樹(shù)臺(tái)5月18日-22日的日變幅很不明顯且不如5月1日-3日的日變幅顯著。查看同期不同地區(qū)新沂臺(tái)地電場(chǎng)的資料（表1與圖3）:同時(shí)段新沂臺(tái)地電場(chǎng)與榆樹(shù)臺(tái)、綏化臺(tái)的變化存在一定的差異性(四平臺(tái)地電場(chǎng)5月20日-26日部分時(shí)段存在干擾,長(zhǎng)春臺(tái)受到地鐵影響,造成同時(shí)段日變化數(shù)據(jù)無(wú)法清晰對(duì)比):新沂臺(tái)兩時(shí)段同測(cè)向日變幅比值接近1.0（EW/NS）且日變清晰,未出現(xiàn)綏化臺(tái)同期的變化趨勢(shì)；而榆樹(shù)臺(tái)同測(cè)向日變幅比值都為0.7左右、綏化臺(tái)同測(cè)向日變幅比值又異與其他兩臺(tái)由此說(shuō)明5月18日-22日榆樹(shù)臺(tái)、綏化臺(tái)的日變畸變是真實(shí)可靠的,日變畸變發(fā)生在震前6-10 d。

圖2 2018年5月1-31日榆樹(shù)臺(tái)與綏化臺(tái)地電場(chǎng)分鐘值曲線Fig.2 The minute-value curves of geoeletric field at Yushu and Suihua stations from May 1st to May 31st, 2018

圖3 2018年5月1-31日新沂地電場(chǎng)分鐘值曲線Fig.3 The minute-value curves of geoeletric field at Xinyi station from May1st to May 31st, 2018

表1 2018年5月份不同時(shí)段地電場(chǎng)日變幅統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of daily variation of geoelectric field in different periods in May 2018

3.2 日變幅各向異性度

地電場(chǎng)各向異性度方法指的是:當(dāng)?shù)卣鹪杏l(fā)生期間,來(lái)自震源區(qū)的電信號(hào)被觀測(cè)到時(shí),由于受到場(chǎng)地地下探測(cè)范圍內(nèi)介質(zhì)電性條件的影響,以及各臺(tái)之間、不同測(cè)向之間地下介質(zhì)的不均勻性,致使臺(tái)站不同測(cè)向記錄到的電信號(hào)會(huì)可能存在差異性,進(jìn)而導(dǎo)致不同測(cè)向日變幅的比值偏離原來(lái)固定值；因此可以利用這一比值的變化檢測(cè)地震孕育過(guò)程中地電場(chǎng)電信號(hào)的變化情況。此研究方法是筆者首次提出。

在計(jì)算日變幅前,首先對(duì)不同干擾分類(lèi)進(jìn)行相關(guān)的處理:如去除偶然的突跳或脈沖、高壓直流干擾、數(shù)據(jù)線性漂移等影響,由于地電場(chǎng)的高頻變化明顯高于地磁場(chǎng),因此也對(duì)不同臺(tái)站數(shù)據(jù)進(jìn)行不同階數(shù)的滑動(dòng)濾波去除這些高頻變化,處理之后的數(shù)據(jù)基本可以計(jì)算日變幅。經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)臺(tái)資料多次驗(yàn)正的結(jié)果與人工判讀結(jié)果相對(duì)比,一般采用3～5階數(shù)滑動(dòng)濾波基本可以達(dá)到預(yù)期；再分別選取每天日變化波峰3個(gè)最大值數(shù)據(jù)、波谷3個(gè)最小數(shù)據(jù)計(jì)算平均值,之后計(jì)算出的日變幅較為接近真實(shí)值；最后運(yùn)用正交測(cè)向日變幅的比值來(lái)提取異常。其計(jì)算公式見(jiàn)式（1）:

式（1）中,?ENS、?EEW分別表示NS測(cè)道、EW測(cè)道的日變幅,S值表示各向異性度的系數(shù),同時(shí)式（1）表明S值是一個(gè)無(wú)量綱的常量。異常判據(jù)為S值2日以上超過(guò)2倍均方差或曲線形態(tài)發(fā)生明顯畸變。需要指出的是,此處理方法得到的結(jié)果還不一定是地震前兆信息,例如在發(fā)生電磁暴時(shí),新沂臺(tái)各測(cè)向的日變幅較平穩(wěn)時(shí)段會(huì)發(fā)生較大變化,甚至?xí)霈F(xiàn)地電場(chǎng)EW向日變幅的增幅大于NS向的增幅的現(xiàn)象；在電磁擾動(dòng)強(qiáng)烈時(shí),各測(cè)向日變幅的變化亦較靜日變化發(fā)生明顯變化[25],這就會(huì)對(duì)S值產(chǎn)生明顯的影響。在本文預(yù)研究時(shí)段,發(fā)生外空電暴的時(shí)段僅為3月18日與5月6日（k=5）,電磁擾動(dòng)時(shí)段為3月3、9、14、16日與5月31日；為消除此影響,采用FFT方法進(jìn)行排除:用原始數(shù)據(jù)與地電暴及電磁擾動(dòng)造成地電場(chǎng)變化的差值進(jìn)行地電場(chǎng)日變幅的提取。

圖4為四個(gè)臺(tái)地電場(chǎng)日變幅各向異性度曲線,從圖可以看出:四平臺(tái)于3月5-6日、3月24-25日、5月3-4日出現(xiàn)正脈沖,超過(guò)2倍均方差,最大值超過(guò)4倍均方差（3月5-6日）。經(jīng)查,這幾天既無(wú)外空電暴,也無(wú)外界干擾,觀測(cè)數(shù)據(jù)變化正常。此外,自5月3日出現(xiàn)正脈沖到發(fā)震,曲線擺動(dòng)幅度略微增大,且震前1個(gè)月左右時(shí)間曲線形態(tài)畸變:S值擺動(dòng)明顯增大,震后恢復(fù)；從第一次出現(xiàn)脈沖到發(fā)震共計(jì)85 d。

圖4 2018年1～6月地電場(chǎng)日變幅各向異性度曲線Fig.4 Anisotropy degree curve of daily amplitude of geoelectric field from January to June in 2018

長(zhǎng)春臺(tái)于2月2日曲線開(kāi)始抬升,3月1-4月1日曲線再次整體抬升,曲線形態(tài)發(fā)生明顯畸變:整體處于均值線以上；且多日超過(guò)2倍均方差,最大值接近4倍均方差（3月7日）；4月2日之后,曲線開(kāi)始趨于平穩(wěn),特別是震后曲線十分平穩(wěn)。由于在計(jì)算過(guò)程中消除了電磁暴與電磁擾動(dòng)劇烈的影響,S值曲線變化與此因素?zé)o關(guān),總體上長(zhǎng)春臺(tái)異常十分明顯,從3月1日出現(xiàn)明顯異常到發(fā)震共計(jì)89 d。

榆樹(shù)臺(tái)2月2-4月20日曲線離散度較前后時(shí)間段發(fā)生較為明顯的變化且處于相對(duì)高值,其中2月2日、2月7日、3月12-13日（上述幾日均為磁靜日）超過(guò)2倍均方差的正脈沖；4月20日之后,曲線的變化頻次（或周期）發(fā)生明顯變化,總體上異常異常形態(tài)弱于四平、長(zhǎng)春臺(tái),從2月2日到發(fā)震共計(jì)116 d,從3月12日到發(fā)震共計(jì)78 d。

圖5 2018年3～6月地電場(chǎng)小時(shí)值差值曲線Fig.5 The hour-value difference curves of geoeletric field from March to June in 2018

綏化臺(tái)曲線總體呈下降趨勢(shì),且曲線異常形態(tài)明顯弱于其它三臺(tái),僅3月24-25日（亦為磁靜日）超過(guò)2倍均方差,從出現(xiàn)異常到發(fā)震共計(jì)65 d。總體上,四臺(tái)異常特征呈現(xiàn)出震中距越近,異常持續(xù)越長(zhǎng),異常越明顯。

3.3 歸零差值異常分析

歸零差值的計(jì)算方法:首先去掉地電場(chǎng)的背景值,即將每天所有數(shù)據(jù)都與第一個(gè)數(shù)據(jù)相減,之后再計(jì)算同測(cè)向長(zhǎng)短極距的差值序列。圖5為四臺(tái)小時(shí)值歸零差值曲線,由于各條曲線存在的漂移、方波等現(xiàn)象各不相同,說(shuō)明長(zhǎng)短極距的數(shù)據(jù)存在不同類(lèi)別或不同程度的干擾,應(yīng)對(duì)資料做可靠性分析。地電場(chǎng)資料分析中,長(zhǎng)短極距的差值及計(jì)算相關(guān)系數(shù)是檢驗(yàn)觀測(cè)裝置可靠性和數(shù)據(jù)質(zhì)量的通用方法:相關(guān)性越高、差值越小,說(shuō)明長(zhǎng)短極距數(shù)據(jù)一致性較高；可用性較強(qiáng)。表2為圖5所示相關(guān)臺(tái)站的相關(guān)系數(shù)、差值統(tǒng)計(jì)結(jié)果（四平臺(tái)5月29日之后數(shù)據(jù)未納入計(jì)算）。針對(duì)各臺(tái)曲線形態(tài),查閱相關(guān)時(shí)段的工作日志可知:（1）四平臺(tái)NS向5月28日受B1電極充電影響,導(dǎo)致相關(guān)曲線出現(xiàn)方波變化；6月份多日受到降雨和B2電極性能不穩(wěn)的影響（一般表現(xiàn)為電極性能受到降雨產(chǎn)生的過(guò)濾電場(chǎng)觸發(fā),造成數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同長(zhǎng)度的漂移；當(dāng)過(guò)濾電場(chǎng)消失后,電極狀態(tài)能夠逐步自動(dòng)恢復(fù),下同。）,相關(guān)測(cè)向出現(xiàn)的大幅度脈沖,最大超過(guò)10.0 mV/km,遠(yuǎn)大于正常差值；同期相關(guān)系數(shù)明顯降低,多為0.6以下。對(duì)于EW向,由于長(zhǎng)短極距存在反向漂移的現(xiàn)象,造成差值曲線漂移嚴(yán)重。此外,5月20-26日白天間歇存在農(nóng)業(yè)機(jī)械耕種影響,造成曲線出現(xiàn)多個(gè)方波變化。（2）長(zhǎng)春臺(tái)5月29日之后由于A2電極性能不穩(wěn)略有加重,造成EW向漂移相對(duì)明顯,進(jìn)而造成相關(guān)系數(shù)略低于平穩(wěn)時(shí)段；其它時(shí)段與測(cè)向,資料未受影響。（3）榆樹(shù)臺(tái)NS向由于3月12日、4月11、14、15、18日、5月2日受到B1電極狀態(tài)不穩(wěn)影響,造成相關(guān)測(cè)向的差值略有增大、相關(guān)系數(shù)低于0.5。對(duì)于EW向,由于受到3月18—26日A2電極充放電影響,造成相關(guān)曲線呈現(xiàn)出凹兜現(xiàn)象、差值最大超過(guò)10.0 mV/km、相關(guān)系數(shù)低于0.6。此外,5月2-3日、6月16日由于受到降雨影響,造成差值產(chǎn)生2.0 mV/km左右的變化、相關(guān)系數(shù)維持在0.72左右。（4）綏化臺(tái)NS向和EW向于4月11日～15日同時(shí)出現(xiàn)2.0 mV/km左右的突跳、相關(guān)系數(shù)降低0.4,經(jīng)查未發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生的原因。EW向于3月17-20日、4月21日出現(xiàn)突跳,經(jīng)查系A(chǔ)2電極性能不穩(wěn)及降雨造成的；此外,6月差值曲線出現(xiàn)的數(shù)天突跳,亦為降雨影響。

表2 相關(guān)系數(shù)與差值統(tǒng)計(jì)表Table 2 The statistics of correlation coefficient and difference

經(jīng)過(guò)以上對(duì)各臺(tái)數(shù)據(jù)可靠性分析,結(jié)合圖5可以看出:（1）四平臺(tái)的歸零差值曲線5月29日之后受到降雨及B1電極性能不穩(wěn)的影響,嚴(yán)重壓制了曲線；2個(gè)測(cè)向于5月20-26日出現(xiàn)的方波變化是由于斷續(xù)的農(nóng)業(yè)機(jī)械耕種影響,異常的真實(shí)性嚴(yán)重降低,因此判斷四平臺(tái)差值應(yīng)無(wú)真正的異常。（2）對(duì)于長(zhǎng)春臺(tái)NS向歸零差值的異常特征,其變化形態(tài)與馬銘志等[23]對(duì)2013年前郭M5.8級(jí)震群前榆樹(shù)臺(tái)NS向的研究結(jié)果十分相似:NS向3月13-5月25日差值曲線擺動(dòng)幅度明顯增大,數(shù)據(jù)變化頻率明顯異與前后時(shí)段,平靜2日后發(fā)震,從出現(xiàn)異常到發(fā)震共計(jì)76 d。EW向自4月7日之后差值曲線擺動(dòng)幅度增大,數(shù)據(jù)變化頻率也與前后時(shí)段不同,只不過(guò)EW向的異常變化明顯弱于NS向。（3）對(duì)于榆樹(shù)臺(tái),排除外界干擾NS向歸零差值曲線未見(jiàn)明顯異常,EW向4月11-15日存在的明顯突跳,經(jīng)查數(shù)據(jù)無(wú)干擾；從出現(xiàn)異常到發(fā)震共計(jì)48 d。同時(shí)也可以看出4月11-6月8日出現(xiàn)與長(zhǎng)春臺(tái)EW向3月13日-5月25日曲線的變化相似,判讀此變化為地震異常及震后調(diào)整；總體上,榆樹(shù)臺(tái)的異常變化不如長(zhǎng)春臺(tái)顯著。自震后10天的6月9日開(kāi)始,曲線逐步恢復(fù)到3月初的變化形態(tài)。（4）對(duì)于綏化臺(tái),排除外界干擾NS向和EW向僅于4月11-15日出現(xiàn)似同步的明顯突跳；總體上異常不突出,異常亦弱于長(zhǎng)春臺(tái)NS向、榆樹(shù)臺(tái)EW向。

3.4 滲流方位角

在磁靜日,四臺(tái)地電場(chǎng)日變化呈現(xiàn)出明顯的峰谷變化；由于空間電磁場(chǎng)強(qiáng)烈變化對(duì)滲流方位角的計(jì)算基本無(wú)影響,因此可利用各臺(tái)滲流方位角的變化進(jìn)行異常信息的提取[26]。圖6為四臺(tái)滲流方位角變化曲線,從圖可以看出:四平臺(tái)兩個(gè)測(cè)向于5月3-5月24日之間出現(xiàn)非常明顯的同步、間斷性波形畸變；不同測(cè)向之間略有差異,電極故障或場(chǎng)地干擾等難以解釋這種間斷畸變的同步性。長(zhǎng)春臺(tái)兩個(gè)測(cè)向之間變化較同步,在地震發(fā)生前后1個(gè)月左右時(shí)間內(nèi)α角擺動(dòng)較為平穩(wěn)（NS向較EW向明顯）,明顯異于5月8日之前的擺動(dòng)情況；由于α角總體上擺動(dòng)幅度不大,異常難以判讀異常的起始時(shí)段。榆樹(shù)臺(tái)NS向與EW向α角異常主要集中于3月28日-4月1日、4月9日-5月2日（EW向5月19日亦存在一突跳）,兩測(cè)向的高頻突跳同步性相對(duì)較高。綏化臺(tái)NS向與EW向α角異常變化存在差異:NS向異常突跳主要集中在3月19-22日、4月9-15日時(shí)段,而EW向的異常突跳主要集中在3月19-22日、4月6日-5月24日時(shí)段（此時(shí)段α角擺動(dòng)略大,明顯低于前一時(shí)段及NS向4月9-15日的幅度）?？傮w上,四臺(tái)α角異常變化較明顯,但各臺(tái)之間的異常特征存在差異性。

圖6 2018年1～6月地電場(chǎng)α角變化曲線Fig.6 The α changing curves of geoeletric field from January to June in 2018

4 異常差異性分析

地震孕育過(guò)程中,巖石介質(zhì)破裂的物理過(guò)程是產(chǎn)生地震電磁前兆現(xiàn)象的根本原因,巖石破裂生電而激發(fā)低頻電磁現(xiàn)象及其可觀測(cè)性已被巖石破裂實(shí)驗(yàn)所證實(shí)[27]。各臺(tái)地電場(chǎng)呈現(xiàn)出時(shí)間軸上的變化頻次發(fā)生了明顯改變,表明此時(shí)可能受到來(lái)自震源區(qū)或附近斷層構(gòu)造活動(dòng)產(chǎn)生的不穩(wěn)定電流場(chǎng)的作用。由于各臺(tái)所處地質(zhì)構(gòu)造存在差異性,這就有可能造成各臺(tái)異常特征存在差異性。

幾種分析方法,榆樹(shù)臺(tái)與長(zhǎng)春臺(tái)異常最為明顯,這可能與兩臺(tái)的震中距最近有關(guān):這是由于在地震孕育和發(fā)生過(guò)程中,受到地殼板塊的擠壓作用,臺(tái)站所在位置的地下介質(zhì)發(fā)生了形變,激發(fā)出電磁輻射,造成距離震中區(qū)越近的臺(tái)站越容易觀測(cè)到地震前后地電場(chǎng)的異常變化；距離越遠(yuǎn),發(fā)震前后地電場(chǎng)的異常不顯著。

此次松原M5.7級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造位于EW向扶余北斷裂附近,通過(guò)圖1可知:四平臺(tái)存在124°經(jīng)向F4斷裂（圖1未示出）通過(guò)四平-長(zhǎng)春斷裂與臺(tái)站相連,可能存在地震信號(hào)“傳遞通道”的放大作用。同時(shí)根據(jù)以往對(duì)本區(qū)的地質(zhì)調(diào)查[28]:EW向扶余北斷裂（發(fā)震構(gòu)造）與NE向的扶余—肇東斷裂（綏化臺(tái)站所處的構(gòu)造）關(guān)系密切,其深部存在相連的可能性,可能更有利于地震信號(hào)的傳播。受此影響,四平臺(tái)、綏化臺(tái)雖然震中距較遠(yuǎn),但也能夠記錄到較為明顯的短臨異常。

由于地表電性結(jié)構(gòu)對(duì)電場(chǎng)的影響比對(duì)磁場(chǎng)的影響要大[29],通過(guò)場(chǎng)地介紹可知,各臺(tái)第四紀(jì)覆蓋層較深淺不一,這可能是各臺(tái)異常特征存在差異性的一個(gè)原因。

通過(guò)淺層電測(cè)深計(jì)算結(jié)果可知,榆樹(shù)臺(tái)淺層電阻率觀測(cè)維持在44～55Ωm左右,不同測(cè)向存在差異性。四平臺(tái)淺層電阻率觀測(cè)維持在13～21Ωm左右,不同測(cè)向存在差異性。綏化臺(tái)淺層電阻率觀測(cè)維持在28～29Ωm左右,不同測(cè)向之間差異性較小。長(zhǎng)春臺(tái)淺層電阻率觀測(cè)維持在5～7Ωm左右,不同測(cè)向之間差異性較小。由深部電測(cè)深曲線可知（長(zhǎng)春臺(tái)無(wú)此數(shù)據(jù)）,榆樹(shù)臺(tái)20～100 m的電阻率觀測(cè)值維持在25～35Ωm,100～400 m的電阻率觀測(cè)值維持在35～60Ωm；不同測(cè)向之間略有差異；四平臺(tái)20～100 m的電阻率觀測(cè)值維持在20Ωm左右,100～400 m的電阻率觀測(cè)值維持在18Ωm左右,不同測(cè)向之間基本無(wú)差異。綏化臺(tái)20～100m的電阻率觀測(cè)值維持在29Ωm左右,隨之深度增加,電阻率觀測(cè)值逐步降低到10Ωm左右,不同測(cè)向之間差異性較小。由于各臺(tái)淺、深層電阻率的結(jié)果不同,且不同方向差異性不同,這就造成不同分析方法的異常特征呈現(xiàn)各向異性、多樣性的一個(gè)原因；這與馬銘志等[23]對(duì)四平、榆樹(shù)臺(tái)地電場(chǎng)產(chǎn)生差異性的原因也與此相同。

此外,對(duì)于歸零差值法與滲流方位角兩種分析方法,由于4臺(tái)站存在電極性能不穩(wěn)及干擾情況存在差異,這也是造成各臺(tái)異常特征存在差異的一個(gè)原因。而日變幅各向異性度方法由于首先對(duì)資料進(jìn)行了干擾排除等預(yù)處理,基本不受電極性能不穩(wěn)等因素影響,各臺(tái)之間產(chǎn)生差異性的原因是否與各臺(tái)電性結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)性較大,有待進(jìn)一步研究。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)2018年5月28日吉林松原M5.7級(jí)地震前后周邊4個(gè)地電場(chǎng)臺(tái)站資料的相關(guān)分析和論述,得到如下初步結(jié)論:

(1)幾種分析方法呈現(xiàn)出如下特征:①對(duì)于常規(guī)波形,榆樹(shù)臺(tái)與綏化臺(tái)地電場(chǎng)在震前6～10天出現(xiàn)日變畸變,此異常為臨震異常。②對(duì)于地電場(chǎng)日變幅各向異性度方法,其異常判據(jù)為S值2日以上超過(guò)各臺(tái)均值的2倍均方差或曲線形態(tài)發(fā)生明顯畸變。各臺(tái)在震前都有異常出現(xiàn),長(zhǎng)春臺(tái)與榆樹(shù)臺(tái)地電場(chǎng)在震前3～4個(gè)月出現(xiàn)較為明顯的短期異常,四平臺(tái)與綏化臺(tái)的異常不如上述2臺(tái)明顯。這符合“震中距越近,異常出現(xiàn)越早、越明顯；震中距越遠(yuǎn),異常出現(xiàn)越晚、越不明顯”的特征。③對(duì)于差值法,長(zhǎng)春臺(tái)NS向存在1～2多月的短期異常,榆樹(shù)臺(tái)EW向出現(xiàn)2個(gè)月左右短期異常,綏化臺(tái)的異常弱于長(zhǎng)春臺(tái)NS向、榆樹(shù)臺(tái)EW向；四平臺(tái)2個(gè)測(cè)向雖然在震前2～8 d出現(xiàn)異常,由于存在斷續(xù)的農(nóng)機(jī)干擾,降低了異常的信度,應(yīng)視為無(wú)異常。④對(duì)于滲流方位角方法,四平臺(tái)、榆樹(shù)臺(tái)與綏化臺(tái)異常特征較明顯,長(zhǎng)春臺(tái)異常相對(duì)較弱。(2)由于各臺(tái)之間、不同測(cè)向之間地下電性條件存在一定差異性,加之各臺(tái)地質(zhì)構(gòu)造與發(fā)震構(gòu)造之間的關(guān)聯(lián)性的差異,造成在震前各臺(tái)地電場(chǎng)資料異常呈現(xiàn)出多樣性；只有降低或排除干擾、提高電極的穩(wěn)定性及多種方法綜合運(yùn)用,才能提高分析預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。