高振生，寇俊陽，胡 源，王志棟，杜 英

(甘肅省地震局，甘肅 蘭州 730000）

2019 年11 月21 日14 時發(fā)現(xiàn)主觀測儀器ZD8BI 觀測數(shù)據(jù)NS、EW 測道數(shù)據(jù)均有上升現(xiàn)象，同場地同外線路并行觀測的ZD8M 觀測數(shù)據(jù)正常未見明顯變化，立即檢查電阻率觀測儀器供電線路和避雷器箱線路接頭，檢查結果一切正常，對比變化前后的自然電位變化未見明顯異常，因測區(qū)積雪較厚影響室外線路檢查，對測區(qū)環(huán)境和電極坑進行巡查，巡查結果正常后繼續(xù)觀測，發(fā)現(xiàn)上述問題仍然存在。

因此，根據(jù)上述初步分析判定，針對本次異常我們從觀測外線路、觀測環(huán)境、氣溫變化等影響因素，對影響因素進行分析探討[2]。

1 觀測資料變化情況

2019 年11 月21 日14 時山丹臺值班人員發(fā)現(xiàn)地電阻率NS 測道和EW 測道數(shù)據(jù)有小幅度抬升，11 月22 日-11 月28 觀測數(shù)據(jù)的臺階仍然存在，但是測區(qū)積雪仍未全部融化，考慮到測區(qū)積雪基本不影響測區(qū)檢查工作，為排除其他干擾情況甘肅省地震局預報中心建議進行異常核實工作。張掖中心臺在11 月25 日中午組織臨時會商，制定了異常核實工作方案，于2019 年11 月26-28 日到山丹地震臺站進一步開展了對該項異常的現(xiàn)場核實工作。

山丹地震臺EW 道視電阻率2019 年09 月20日18 時-09 月26 日23 時的預處理曲線（如圖1所示）與2019 年11 月21 日14 時-11 月28 日23時的預處理曲線（如圖2 所示）電阻率變化很相似，都是階躍式上升，然后數(shù)據(jù)平穩(wěn)形成一個臺階。

圖1 山丹臺ZD8BI 觀測儀器2019 年09 月20 日-9 月26 日預處理曲線

圖2 山丹臺ZD8BI 觀測儀器2019 年11 月21 日-28 日預處理曲線

2003 年10 月25 日20 時41 分,甘肅民樂-山丹交界發(fā)生了Ms6.1 地震，20 時48 分又發(fā)生Ms5.8級地震[3]。地震發(fā)生在祁連山中東段地區(qū)，地震前山丹地電阻率Ns 向自2002 年起打破正常的年變幅度,測值偏高幅度達到1.2% (如圖3 所示),震前一天出現(xiàn)明顯臨震異常(三道電阻率測值連續(xù)偏高），2013 年10 月25 日08 時開始,山丹地電阻率三道整點測值均連續(xù)出現(xiàn)超0.4 倍均方差異常[4],這屬于明顯的臨震異常信息（如圖4 所示）。

圖3 山丹臺地電阻率在2003 年民樂-山丹6.1 級地震前的異常變化

圖4 2003 年民樂-山丹6.1 級地震前幾個小時的異常變化

2003 年民樂-山丹交界發(fā)生了Ms6.1 地震前山丹地電阻率NS 向按照正常的年變化趨勢7 月底從高值轉(zhuǎn)折下降，但2003 年7 月中旬轉(zhuǎn)折后持續(xù)了十幾天從下降趨勢轉(zhuǎn)折為上升，打破正常的年變趨勢，上升到高值點11 月25 日發(fā)生了6.1 級、5.8 級雙震（如圖3 所示），從圖4 看出臨震12h 前出現(xiàn)了3個測道測值同步異常變化，說明臨震前地層受到應力的作用，引起了測區(qū)介質(zhì)的變化，反應為視電阻率的突跳和波動[6]。唯獨不同的是，這次異常變化是東西測向的電阻率變化，而南北測向變化基本穩(wěn)定。

2 異常核實過程

2019 年11 月21 日山丹臺電阻率北南測道和東西測道日均值上升，觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)臺階后臺站工作人員與甘肅局預報中心及時匯報了測區(qū)的相關情況，并向張掖中心地震臺申請制定了山丹臺異常核實工作方案[7]，在2019 年11 月22 日、26 日-28日進行現(xiàn)場異常核實工作。

2019 年9 月26 日對臺站觀測室線路進行標準化改造，當天8 時-23 時所有觀測儀器停測，臺站觀測室線路標準化改造結束后恢復儀器觀測，臺階消除，從數(shù)據(jù)階躍式上升開始時間判斷與臺站新增試運行ZD8M 可能有關，ZD8M 試運行開始時間為2019 年09 月21 日16 時，2019 年09 月26 日23 時所有儀器都恢復觀測包括試運行的ZD8M，觀測數(shù)據(jù)恢復正常。2019 年11 月21 日13 時30 分臺站停電，在ZD8BI 從市電接到UPS 供電后14 時觀測數(shù)據(jù)出現(xiàn)階躍式上升，持續(xù)觀測至2019 年11 月28日數(shù)據(jù)上升后形成臺階未見下降。

2.1 觀測儀器標定

為排除山丹臺地電阻率觀測系統(tǒng)干擾，對觀測儀器進行零點校準、滿度校準、標定，零點校準和滿度校準結果皆正常，結果顯示，0mV 至±100mV 符合觀測儀器標準，可用于正常觀測。

2.2 巡查外線路和測區(qū)環(huán)境

檢測儀器工作狀態(tài)檢查完畢之后，我們對地電阻率觀測外線路進行了巡查，仔細檢查了外線路及接地電極的連接情況、線桿和瓷瓶等絕緣狀況。結果表明，山丹臺地電阻率外線路情況良好，電極連接良好、外線路無破損、線桿及瓷瓶無損毀。為進一步確認山丹臺地電阻率觀測系統(tǒng)的可靠性，檢查了NS 測道和EW 測道的外線路對地絕緣情況，室外線路的對地絕緣情況結果符合規(guī)范要求，且該結果與上季度校驗結果基本一致，室外線路對地絕緣檢查值見表1。

表1 室外線路對地絕緣情況檢查

環(huán)境變化是地電阻率觀測主要的影響之一，目前在國內(nèi)常見的對地電阻率構成影響的環(huán)境變化主要有工程建設、降雨及地下水位影響等，上述情況均是改變了觀測區(qū)內(nèi)場地的電性結構，由此造成了地電阻率觀測數(shù)據(jù)偏離以往正常形態(tài)的變化[8]。針對上述情況，異常核實工作組對山丹臺周邊一定范圍的環(huán)境變化情況進行了專門巡查和走訪。山丹臺EW 測道地電阻率異常截至異常落實當天已持續(xù)7d，相比往年降雪天數(shù)未見增多，因此可排除氣象因素對地電阻率的干擾。

2.3 室內(nèi)線路、接頭及避雷機箱接地

本次檢查還對避雷機箱、室內(nèi)線路、開關、各電極接頭進行了檢查，經(jīng)過檢查避雷機箱內(nèi)部設備正常，室內(nèi)線路無破損，開關正常、各電極接頭無氧化接觸良好。

2.4 人工電位差讀數(shù)分析

利用人工電位差讀數(shù)可對三個測道兩端供電極的電位變化進行干擾判斷，由表2 可知，2019 年11 月27 日較2019 年09 月16 日NS、EW 兩個測道的電位差變化都較大，NS 向人工電位差正反向供電時絕對值差值較大，最大變幅為0.91mV；EW 向人工電位差正反向供電時絕對值差值較大，最大變幅為0.39mV，說明NS、EW 兩個測道的電極場地的電位不穩(wěn)定，因為缺少必要的測量工具，需要省局預報中心來人再進一步確認場地干擾源，觀測數(shù)據(jù)上升前后人工電位差讀數(shù)見表2。

表2 人工電位差讀數(shù)

2.5 觀測數(shù)據(jù)分析

原地電阻率ZD8BI 觀測儀器與并行試運行地電阻率ZD8M 觀測儀器設定時間差為半小時，同為整點讀數(shù)，2019 年11 月21 日EW 測道兩套觀測儀器觀測數(shù)據(jù)結果如圖5 所示。

圖5 山丹地電阻率并行觀測數(shù)據(jù)對比分析

計算兩臺觀測儀器2019 年11 月1 日-26 日EW測道觀測數(shù)據(jù)日均值，發(fā)現(xiàn)ZD8BI 觀測儀器自2019年11 月21 日14 時EW 測道觀測數(shù)據(jù)上升后并沒有持續(xù)上升，一直維持穩(wěn)定在26.30Ω·m 觀測范圍，并將此觀測值對比ZD8M 觀測儀器EW 測道觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)兩套觀測儀器觀測數(shù)據(jù)在ZD8BI 觀測儀器EW 測道觀測數(shù)據(jù)上升后更為相近，使得我們懷疑是否存在一個干擾源，在干擾ZD8BI 觀測數(shù)據(jù)，在2019 年11月21 日13 時ZD8BI 掉電后接入UPS 供電后干擾去除數(shù)據(jù)恢復正常，或者存在另一個干擾源一直在干擾ZD8M，在2019 年11 月21 日13 時ZD8BI 掉電后接入UPS 供電后同時對兩套觀測儀器有干擾。

處理辦法是，第一步，2019 年11 月26 日22 時后給ZD8BI 觀測儀器掉電后接回市電觀測，至2019 年11 月27 日10 時觀測數(shù)據(jù)仍未恢復，也沒有繼續(xù)升高；第二步，通過與省局預報中心溝通再次檢查測區(qū)是否有變壓器漏電現(xiàn)象，檢查發(fā)現(xiàn)測區(qū)只有臺站附近有我們自己使用的變壓器，因為臺站設備不齊全不能檢查變壓器是否漏電，只能斷開市電用臺站UPS 供電觀測，檢查發(fā)現(xiàn)兩套觀測儀器數(shù)據(jù)未見明顯變化，ZD8BI觀測數(shù)據(jù)未見恢復；第三步，關掉ZD8M 之觀測ZD8BI，數(shù)據(jù)未見恢復，同時關掉ZD8BI 和ZD8M，關掉一小時后只開啟ZD8BI 后觀測數(shù)據(jù)仍未見恢復。

3 分析與結論

依據(jù)異常核實和與相關學科專家討論分析認為：山丹臺地電阻率2019 年11 月21 日以來EW 向地電阻率上升到一個臺階后持續(xù)穩(wěn)定可能是試運行ZD8M 有干擾，但是將ZD8M 試運行儀器停測后干擾繼續(xù)存在，觀測數(shù)據(jù)仍未恢復，至此將我們的初步判斷結論推翻，形成了此次地電阻率異常變化不是地震前兆異常的結論，但異常干擾源還需進一步確認。