肥乡地震台地电场勘选结果研究分析

贾华，吴鹏，白燕

(河北省地震局邯郸中心地震台，河北邯郸　056002)



肥乡地震台地电场勘选结果研究分析

贾华，吴鹏，白燕

(河北省地震局邯郸中心地震台，河北邯郸056002)

根据背景场探测项目要求及全国地电台站规划，在肥乡地震台新建大地电场观测项目，对该台进行了非工频干扰测试、工频干扰测试和电测深测试，结果显示，该台具备新建地电场观测项目的条件。

地电场；勘选；测试

0　引　言

“十五”数字地震观测网络工程子项目“中国地震前兆台站”建设完成后，我国数字地电台网的建设取得巨大的进步，台站数量和监测能力明显提高。但仍存在着台站分布不均衡的情况，尤其是西部地区和南北地震带，还存在相当数量的空白监视区，监测能力明显不足。

根据背景场探测项目要求及全国地电台站规划，在河北省邯郸市肥乡县新建大地电场观测项目，建设任务隶属背景场新建台站。通过这次项目建设的实施，使得全省地电观测网密度进一步加强，电磁观测布局进一步优化。地电观测数据将直接服务于地震趋势预测意见，观测数据的连续、完整、准确、可靠使对地方的地震预测更加科学合理。

1　台址勘选

肥乡地电台站位于肥乡县城西马寨村东，距肥乡县城直线距离约10 km。勘选场地位于台站西南侧。台站地处冀南平原漳河古道沉积黄土覆盖层，是黄河、漳河携带沉积而成的扇形湖冲击平原的中下部，地势平缓，地面坡降在万分之三。台站位于第四系覆盖层上，表面为土层。勘选场地位于太行山断块、冀鲁断块、皖豫断块的交汇部位，地质结构复杂，是华北平原地震带仅次于京津唐地区的又一个多震区。测区内主要为农田，无深大沟壑穿过，观测环境较好，无明显的干扰。因此，肥乡台具备新建地电场观测项目的条件。

2　场地电磁环境干扰测试

根据《地震台站建设规范》(DB/T 18.2-2006)[1]的规定，对肥乡地电观测选址进行了非工频和工频干扰背景测试，测试方法按《地震台站观测环境技术要求》(GB/T 19531.2-2004)[2]进行。根据场地状况，采用L型布极方式，中心点采用共用电极的方式，布极方法如图1所示。其中，OB为电极S和N间的距离LNS，OA为电极W和E间的距离LEW。LNS=LEW=400 m，O为SN极与WE极的中心点。

图1　肥乡台非工频与工频测试布极图

2.1非工频测试

非工频测试采用中国地震局分析预报中心ZD9A-Ⅱ型电场仪对场地进行秒钟值采样，连续观测48小时，并将所采集数据以数据文件保存。采集后对数据分析，2011年7月21日南北向和东西向的时间序列见图2。

图22015年7月21日南北向和东西向的时间序列

从图2中可以看到，2015年7月21日2时与6时开始有台阶出现，根据GB/T 19531.2-2004的相关技术要求,将变化作为有规律骚扰，通过估算骚扰幅度，计算出观测值的平均值E0和均方差σn-1，得出此处为骚扰，根据现场排查，判断在测区内，除有农作物浇灌外，无其他改变观测环境的事件，分析认为，观测数据变化是由于农田浇地，影响数据。由于全天观测场地内都在浇地，数据变化基本稳定，但数据线条明显加粗。同时仍出现高频信号扰动，根据观测数据发现，在20时至24时期间无高频信号出现，分析认为该场地在该时段观测环境良好，观测数据真实可靠。

从2011年7月21日全天观测数据可以看出，虽然伴有高频信号的出现，但是该观测点日变化清晰，波峰与波谷较为明显，非工频测试效果良好。

2.2工频测试

工频干扰测试和非工频干扰测试同时进行。使用的仪器为双踪示波器，该设备测量频率范围为DC-20 MHz、分辨力优于10 mv/格、最大测量范围10 V。每隔2小时观测1次南北向与东西向，根据Eind=VP/L计算南北向和东西向的干扰幅度Eind。其中，南北向最大的Eind值是150.61mv/km，东西向最大的Eind值是115.26 mv/km，两者均小于GB/T19531.2-2004规定的地电场工频干扰幅度小于1225 mV/km的要求，因此工频测试合格。

3　地下介质电性结构测试

3.1电测深测试

电测深测试采用对称四极测深法[3]，即供电电极AB和测量电极MN均对称于测点布设，每改变一次供电极距，便可按公式(1)计算该极距的视电阻率，即：

ρs=KΔUMN/I

(1)

布设1个激电十字电测深测点，测试方向为南北、东西，测点位于肥乡台站西，南北和东西测线最大供电极距AB/2为1 000 m，最小AB/2为3 m，符合DB/T18.2-2006关于地电场台站观测场地电测深工作的AB/2的要求。

用罗盘量定布极方向并做好记录，连接仪器与电源、供电和测量电极的连线，分别读取供电电流I值和测量电位差ΔUMN值，确认信号有效方可记录AB/2、MN/2、I和ΔUMN值，同一点连续2次观测值偏差不大于5%做为合格。通过现场试验，为获取有效的测深异常信号，供电电压50 V～720 V(随供电极距增大而增大)，采样宽度为5 ms，保持自然电压不小于0.25 mV。测量次数为2次，即2次读数取均值为测量值。为了减少电磁耦合效应对测量结果的影响，始终保持供电导线与测线间距不小于AB长度的2%。

3.2电测深资料的定性解释

电测深观测结果南北向和东西向曲线见图3和图4。该曲线反映了某一测点不同深度电性的变化情况。图3为南北方向电测深曲线，该曲线为KH型，当极距较小时，表现为低阻层，随着电极距增加，视电阻率曲线逐渐上升，电阻率随AB/2增大到26 m后，电阻率逐渐下降。视电阻率变化范围5.39 Ω·m～16.37 Ω·m。

图4为东西方向电测深曲线，该曲线为KH型。当极距较小时，表现为低阻层，随着电极距增加，视电阻率曲线逐渐上升，视电阻率变化范围5.41 Ω·m～13.56 Ω·m。

图3肥乡台电测深曲线(南北向)

图4　肥乡台电测深曲线(东西向)

3.3电测深资料的定量解释

对上述2条电测深曲线进行反演计算，以电阻率反演确定其层位，反演结果详见表1。

表1 肥乡地电台观测场地电性层参数

由表1可见，应用2个正交测线的电测深曲线反演的层参数基本吻合，说明测深点附近地下介质横向比较均匀，纵向电阻率变化不大。因此，表2给出了2个电测深曲线反演的平均层参数。通过表2可以得出结论：肥乡地电台观测场地电性条件符合DB/T18.2-2006规定的地电场观测的电性结构要求。

表2肥乡地电台观测场地电性层平均层参数

层厚度(h/m)层电阻率(ρ/Ω·m)层底埋深(H/m)4.366.354.369.925.7314.26148.824.79163.0814.91

4　勘选结论

(1)肥乡地震台地电场非工频干扰测试虽然伴有高频信号的出现，但日变化清晰，波峰与波谷较为明显，满足非功频电磁环境要求；工频干扰测试结果均小于1 225 mV/km，也满足工频干扰测试规范要求。该台地电新观测场地符合地电场观测的非工频和工频干扰背景的要求。

(2)肥乡地电场南北向和东西向电测深曲线均为KH型，随着电极距的增大视电阻率变化趋势和范围相似，观测场地的纵向电性变化不大，电性横向均匀，且电测深曲线反演解释与定性解释吻合。可以认定，该台新地电观测场地符合地电场观测台站台址电性条件的技术要求。

5　仪器安装与外线路敷设

测试结果合格后，严格按照中国地震局颁布的地震台站建设规范地电台站第1部分，设计实施肥乡地电场项目。

肥乡台地电场观测采用“三方向，多极距”的观测方法[4]，即在东西和南北2个正交方向进行地电场矢量观测，在北西方向进行辅助观测，每个测量方向分别布设2种不同极距的测道，长极距为360 m，短极距为180 m，布极中心距观察室50 m，布极图见图5。观测仪器为ZD9A-2B地电场仪，电极采用兰州产LGB-3固体不极化电极，电极坑深约3.5 m，外线路均采用镀锌铠装电缆地埋敷设，电缆埋深在1.2 m以下，所有测量线均采用整条导线引到观测室内，以防止中间接线处出现漏电现象[5]。

图5肥乡台地电场布极示意图(比例尺：1∶5000)

6　结束语

肥乡地震台地电场仪器在2013年4月7日正式开始运行，到目前为止仪器运行正常。地电场3个测道的长短极距相关系数为：RNS>0.95,REW>0.95,RNE>0.95，资料数据可靠，事件干扰形态清晰，产出数据符合地电场观测规范的要求；设备安装、供电、避雷、基础运行环境等符合相关的技术标准；软、硬件系统均按相应功能进行安装集成和调试，具有较好的可维护性。目前此台站已通过了中国地震局组织的项目验收，为今后地电场台站建设起到了一定的示范作用。

[1]杜学彬，赵家骝，谭大诚，等.地震台站观测技术规范—地电台站(第2部分：地电场)(DB/T 18.2-2006)[M].北京：地震出版社，2006:831-843.

[2]钱家栋，顾左文，赵家骝,等.地震台站观测环境技术要求(第2部分：电磁观测)(GB/T 19531.2-2004)[M].北京：中国标准出版社，2004:14-29.

[3]中国地震局.地震及前兆数字观测技术规范—电磁观测(试行)[M].北京：地震出版社，2001:3-10,19-55.

[4]席继楼，赵家骝，王燕琼，等.地电场观测技术研究[J].地震，2002,22(2)：67-73.

[5]李伟，沈红会，皇普德银,等.地电场布极方式研究[J].地震地磁观测与研究，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

贾华(1983—)，女，河北邯郸人，硕士研究生，工程师，现主要从事地震监测工作。E-mail：jiahua0311@163.com。

吴鹏(1982—)，男，河北邯郸人，硕士研究生，工程师，现主要从事地震观测与仪器维护工作。E-mail：wup67551@163.com。

P319.1

A

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