汶川Ms8.0级和芦山Ms7.0级地震与通渭地电阻率异常关系研究

陈彦平，王燕，洪旭瑜，张磊，漆银录，张世明

(1.兰州地球物理国家野外科学观测研究站，甘肃兰州　730000；2.甘肃省地震局陇南中心地震台，甘肃陇南　746000；3.甘肃省地震局，甘肃兰州　730000；4.福建省地震局，福建福州　350003；5.甘肃省地震局通渭地震台，甘肃通渭　743300)



汶川Ms8.0级和芦山Ms7.0级地震与通渭地电阻率异常关系研究

陈彦平1,2，王燕1,3，洪旭瑜4，张磊1,2，漆银录1,5，张世明1,5

(1.兰州地球物理国家野外科学观测研究站，甘肃兰州730000；2.甘肃省地震局陇南中心地震台，甘肃陇南746000；3.甘肃省地震局，甘肃兰州730000；4.福建省地震局，福建福州350003；5.甘肃省地震局通渭地震台，甘肃通渭743300)

摘要：简单介绍了通渭地震台观测条件，并对通渭台近几年的地电阻率观测资料进行分析，发现2008年5月12日汶川Ms8.0级地震和2013年4月20日芦山Ms7.0级地震发生前，通渭地电阻率资料出现明显波动异常，波动异常持续1年多，震后恢复正常年变形态。

关键词：汶川地震；芦山地震；地电阻率；异常变化

0引言

2008年5月12日，四川汶川发生了Ms8.0级强烈地震，造成重大人员伤亡和巨大财产损失，就在即将纪念汶川地震5周年之际，2013年4月20日，四川芦山又发生了Ms7.0级强震，人民的生命财产和心灵再次受到巨大重创。为逐步提高我国的防震减灾水平，必须科学开展地震发生前各种观测手段相关资料的回溯性分析研究，逐步积累和总结经验，为有效预测地震提出有力的依据。

通渭地电阻率台距这2次地震震中分别约470 km和550 km，震前该台地电阻率观测到同样的异常形态，其异常表现为三测道值在2007年1月和2012年1月开始出现大幅度的波动，波动持续1年多，到地震前2个月左右急剧下降，在临震前几天突然上升，在上升过程中发生地震，这符合下降—上升的变化[1]。由于三测道方位不同、震级不同，记录到变化幅度也不一样。曾文浩等研究认为通渭地电阻率在岷县漳县6.6级地震前也出现了前兆异常[2]，在这几次强震前通渭地电阻率都记录到了强震前兆异常，说明通渭地电阻率能记录到强震孕震信息。为确定异常的可靠性及异常与地震关系等问题，笔者查阅值班日志及月报资料，向值班人员了解情况，对资料进行详细分析，得出几点认识。

1通渭地电阻率观测条件的介绍

通渭台是1966年邢台地震后，1971年建立的一批台站之一，台站位于甘肃省通渭县城东南约3 km处的田家坡村,海拔1 832 m；台站地处温带半湿润型地区，年平均气温6.6℃，年平均降雨量431 mm。该台处在南北地震带的北段，处在通渭—清水断裂带上，勘选时电测深曲线类型为KH型,测区属于剥蚀河谷堆积地形，及散渡河Ⅱ级阶地上，表面第四系地层总厚度小于20 m，下为第三系砂质泥岩及古生代变质岩。潜水埋深10 m～16 m不等。测区无大型工矿企业，干扰小，资料连续完整，真实可靠，观测资料被一些学者在研究中多次使用。

通渭地电阻率观测采用对称四极法，测区布设3个测量道(如图1)：N20°西、EW两测道，供电极距1.1 km，测量极距0.3 km，外线路为架空电缆线；EW′道供电极距0.7 km，测量极距0.2 km，该测道外线路为铁丝架空，地下2.0 m处埋设80 cm×80 cm的铅板作为电极；现使用高精度、抗干扰能力强的ZD8B数字地电仪进行日常观测，每小时产出一组观测数据，仪器自动计算时均值作为日值。

图1　通渭台地电阻率布极示意图

2通渭地电阻率变化特征

通过多年资料的积累与分析，通渭地电阻率年变形态清晰(如图2)。从2009～2012年观测资料日均值可以看出，EW、EW′测道，资料干扰小，正常变化十分清晰，表现出明显的夏低冬高的年变形态；N20°西测道，虽然该测道的高频成分明显高于其他2个测道，但总体上也是呈现出一定的夏低冬高趋势形态。地电阻率正常变化是指在监测地震能力范围内无地震活动以及无其他干扰情况下的地电阻率年变化形态，这一变化可能与季节性地表电性变化和地球自转有关，规则的地电阻率年变化形态特征是地电阻率方法预报地震活动最重要的参考标志和指标[3]。通渭地电阻率在监测区域无地震时，可观测到清晰的正常年变化形态，当在监测区域内有大的地震发生时，通渭地电阻率能够真实的记录到地震前的异常波动(图2)。

3通渭地电阻率异常分析

2007年1月底，N20°W测道和EW测道测值分别从20.40 Ω·m和56.55 Ω·m开始上升，到10月初两测道分别达到最高值20.60 Ω·m和57.82 Ω·m，在高值持续波动一段时间后开始下降，在转折上升时发生了汶川Ms8.0级地震；而EW′测道2007年1月底测值由38.32 Ω·m下降到2007年5月的37.90 Ω·m，持续时间不长，又开始上升，到8月中旬测值达到最高值38.70 Ω·m，之后持续下降，在低值持续了2个月，在下降过程中发生了汶川地震，并且在临震前测值加速下降(图3a)，三测道测值波动幅度分别为1.9%、2.0%、2.5%。

同样在芦山地震发生前，即2012年1月开始，通渭地电阻率开始出现波动变化，三道波动幅度各不相同，但早期都是测值出现波动异常，年变消失，中期地电阻率围绕某一背景值波动，波动值随着震级的增大而增大，短期加速下降，震前急速下降，震前回返上升变化，2013年4月在上升变化过程中发生了芦山地震(图3b),N20°W、EW、EW′ 测道变化幅度分别为0.3%、0.7%、0.8%。这种变化是由于地电阻率突发性临震异常由外围向震中区逼近，反映了临震前破裂传播向震源区迅速发展，微破裂迅速张合和震源应力场的急剧变化，地电阻率加速变化反映了孕震过程的应变软化，这是地震前兆的短临异常标志[4]。由于发生的是2次强震，震后出现多次中强余震，给资料的恢复造成异常(图3的画圈部分)。

图2　通渭台地电阻率日均值曲线

2008年四川汶川Ms8.0级地震和2013年四川芦山Ms7.0级地震发生前，通渭地电阻率持续异常波动达1年多(图3)，在观测条件和观测环境未变更，但地电阻率在某年份开始由无年变逐步转变为显示年变、或原有年变消失、或打破原有年变时认为是异常[5]，说明这2次大的波动为地震异常。

图3　通渭台地电阻率日均值曲线

通渭台距这2次地震震中约500 km，当观测资料出现异常波动后，观测人员立即排查，排除人为及观测仪器、观测环境等因素造成的干扰，四川汶川Ms8.0级地震后，资料波动持续4个月后恢复了正常，出现了年变(如图2)；而四川芦山Ms7.0级地震后出现同样的变化形态，震后7月22日又发生了岷县Ms6.6级地震，9月观测资料停止波动，但资料呈下降趋势(图2)。一些学者认为，在比较低的应力条件下孕震区及其附近地区震前发生扩展—膨胀现象，其范围距离震中可达数百千米至1 000 km，这是英国地质调查局Stuart Crampin教授等人提出的[6]。另外，1990年4月26日共和7.0级地震和10月20日景泰6.2级地震前10个月出现了明显的异常，震前通渭地电阻率北西道在测值曲线下降，下降过程中发生了共和7.0级地震和景泰6.2级地震[7]，2次地震震中距通渭台分别为460 km和270 km。由此可见，通渭台测区的电性介质，对应变有较强的放大能力，这说明通渭地电阻率能够反映远距离大地震的孕育地震信息。

4异常的可靠性

在发现异常变化时，首先观测人员按照观测规范要求，每天对测区进行巡查观测环境，未见明显干扰源；其次，对观测仪器及线路进行标定检查(该台使用的仪器，用0. 01级直流电位差计UJ25和0.005级饱和标准电池BC3对仪器每月进行校准, UJ25和BC3每年经过计量局检定均为合格)，每月对ZD8B仪器的标定结果全部合格, 漏电影响检查结果也全部符合规范要求，说明整个观测系统工作正常、可靠。

5一些认识

汶川和芦山地震距通渭台较远，但2次地震记录到同样的异常和形态。分析认为，通渭台地电测区的电性介质对应变有较强的放大能力，能够记录到远距离的大地震。在这几次强震前通渭地电阻率都记录到了强震前兆异常，说明通渭地电阻率能记录到强震孕震信息。该台地电阻率在强震前波动异常明显，异常在1年左右，临震前后的变化形态和大多数地电阻率临震的变化规律一样，呈现出下降—上升—恢复的形态，这一规律对于在今后的地震预测研究中能有很好的启发。

参考文献：

[1]赵和云.地电阻率趋势变化的形态特征与地震[J].地震学报,1994,16(3):368-375.

[2]曾文浩，杨兴悦，史继平，等.2013年甘肃岷县漳县Ms6.6级地震前甘东南地区前兆异常分析[J].地震研究,2015,38(3)：115-125.

[3]陈有发，陆阳泉，薛顺章，等.地震地电学某些发展的回顾[A]//地震地电学发展与展望编委会.地震地电学发展与展望[M].兰州：兰州大学出版社,1998：1-8.

[4]王志贤，张学民，薛顺章.地电阻率异常与强震孕育发生过程的关系研究[A]//地震地电学发展与展望编委会.地震地电学发展与展望[M].兰州：兰州大学出版社,1998：51-55.

[5]杜学彬，谭大成.地电阻率1年尺度异常时空丛集现象与地震活动性[J].中国地震,2000.16(3):283-292.

[6]赵玉林，钱复业，薛顺章，等.地电阻率前兆场与应变场关系及其预报地震方法的研究[A]//地震地电学发展与展望编委会.地震地电学发展与展望[M].兰州：兰州大学出版社，1998：41-50.

[7]孙景芳，毛可，薛顺章.甘肃省5级以上地震地电阻率异常特征及地电台网预报效能的评价[A]//地震地电学发展与展望编委会.地震地电学发展与展望[M].兰州：兰州大学出版社,1998：83-88.

STUDY ON THE RELATIONSHIP BETWEEN THE RESISTIVITY ANOMALIES IN TONGWEI SEISMIC STATION AND EARTHQUAKES OF WENCHUAN Ms8.0 AND LUSHAN Ms7.0

CHEN Yanping1,2,WANG Yan1,3,HONG Xuyu4,ZHANG Lei1,5,ZHANG Shiming1,5

(1.Lanzhou Geophysical Field Science State Observation Station,Lanzhou 730000,China;2.Longnan Seismic Station,Earthquake Administration Of Gansu Province,Longnan 746000,China;3.Earthquake Administration Of Gansu Province,Lanzhou 730000,China;4.Earthquake Administration Of Fujian Province,Fuzhou 350003,China;5.Tongwei Seismic Station,Earthquake Administration Of Gansu Province,Tongwei 743300,China)

Abstract:The observed condition of Tongwei seismic station is introduced,and the data are analyzed.The results show that the data are obviously anomalies before earthquakes of Wenchuan Ms8.0 and Lushan Ms7.0,and the anomalies last one year,the data are back to normal after the earthquakes.

Key words:Wenchuan Ms8.0 earthquake;Lushan Ms7.0 earthquake;Resistivity;Anomaly variation

收稿日期：2015-09-16

基金项目：甘肃省地震局地震科技发展基金野外站基金(2014Y02)资助。

作者简介：陈彦平(1978—)，男，甘肃成县人，工程师，主要从事地电观测与资料应用处理工作。 通讯王燕(1981—)，女，山西榆次人，工程师，主要从事前兆监测与资料应用研究工作。

中图分类号：P315.72+2

文献标识码：A

文章编号：1005-586X(2016)02-0007-05