甘肃高台大庄地电场异常研究

寇俊阳，邹小波，王志栋，王必显，胡 源，张成军

（甘肃省地震局张掖中心地震台,甘肃 高台 734300）

1 异常变化描述

2017年6月12日，高台大庄地电场长、短极距观测数据出现不同程度的台阶，北南长极距台阶最大幅度为9.1mV/km，北南短极距最大幅度为5.6mV/km；东西长极距台阶最大幅度为9.2mV/km，东西短极距最大幅度为8.0mV/km，且北南测道长、短极距开始持续抬升，变化幅度最大为25.8mV/km和43.8mV/km(如图1所示)；东西测道长、短极距测值出现同步变化，但抬升幅度相对较小。

图1 高台大庄地电场分钟值图（20170101-20170918）

2 台站概况

2.1 台站简介

高台大庄地电观测站位于高台县大庄村，距县城13km，属于“十五”项目新建台站，为无人值守台站，观测室占地10m2，采用220V农电供电，观测仪器配备野外站电源。观测站目前拥有地电场观测、电测扰动和DSC垂直电场仪（实验仪器）三项观测项目。采用ADSL进行网络监控和数据采集，采用无人值守和有人看护相结合的方式进行管理，观测资料由高台地震台的观测人员进行处理。高台大庄地电观测站照片位置如图2所示。

图2 甘肃省高台大庄地电场构造位置图

2.2 地质条件

高台大庄地电观测站地电场观测区台址位于合黎山-龙首山褶皱带南缘与走廊断陷的分界处，河西系高台-榆木山隆起与祁吕西褶皱外缘与古北西向构造斜撞复合部位，区域地质构造以合黎山-龙首山北西西向隆起带为主，地表为第四纪30多米的覆盖层，测区位于红柳荒滩（现已开发为农用耕地），土壤盐碱性较强，地下水丰富，地下水位较浅。高台大庄地电场的电测深曲线如图3所示：

图3 高台大庄地电场电测深曲线

2.3 观测简述

高台大庄地电场于2006年9月架设完成。线路架设采用空架方式, 电极为固体不极化电极。共分南北长、东西长、北东长、南北短、东西短、北东短六道测道。2015年11月23-25日对大庄地电场电极进行更换，电极埋深也由原来的1.5m加深到4.3m，更换电极之后数据质量明显改善，相关系数和差值等指标显示数据质量较高。表1和图4为观测系统参数和布极示意图。

表格1 高台大庄地电场布极装置参数表

图4 为高台大庄地电场布极图

3 异常核实过程

针对高台大庄地电场北南长、短测道数据曲线持续抬升异常情况，张掖中心地震台开会详细讨论核实方案，同时向监测中心翟玮、预报中心高曙德请教，并将核实方案以电话形式上报给监测中心和预报中心。于2017年9月18日下午，由张掖中心地震台台长尹亮组织电磁组寇俊阳、邹小波、胡源、王志栋、张成军等人到南华大庄地电观测站核实异常情况，并根据制定的方案对可能存在的影响因素逐步排查核实。

3.1 巡查外线路和测区环境

巡查测区环境：北南测道测区2017年年初新建滴灌装置，滴灌采用塑料管铺设，但滴灌运行时间为非连续性，初步判断其可能存在的干扰为间歇性干扰，而非引起北南测道观测数据曲线抬升的直接原因。

排查外线路：各测道电极接线盒接头，无明显的虚接及锈蚀现象，接线盒密封良好，外线路检查合格，各项检查结果均符合学科规范要求。

3.2 室内线路、接头及避雷机箱接地

检查室内配电线和避雷机箱各引线接头，未发现锈蚀及虚接情况；检查避雷机箱接地，符合规范要求；检查仪器后航空插头，接触良好，未发现室内线路破损。

3.3 停测实验仪器、配套UPS及空调

2016年7月31日高台大庄地电场因高温引起仪器故障，地电场仪停测3个月，故于2017年5月6日在观测室内架设1.5P壁挂式空调一台。

2017年5月9日，甘肃省地震局预报中心高曙德等人在高台大庄架设实验仪器DSC垂直电场仪，仪器采用UPS加市电供电。

2017年5月19日至2017年6月12日，仪器故障，返厂维修。2017年6月12日恢复实验观测。2017年9月18日向预报中心高曙德申请，停测实验仪器，以便做对比观测。

分析同场观测电磁扰动低频电扰动北南分量和低频磁扰动东西分量2017年1月1日-2017年9月18日数据曲线，发现实验仪器的架设运行对电磁绕动存在明显干扰，如图5所示。

图5 电磁扰动分钟值图（20170101-20170918）

2017年5月9日-2017年5月19日 （实验仪器架设未故障前），地电场无明显干扰，2017年6月12日该实验仪器维修正常并恢复观测，地电场出现各测道测值不同程度的趋势上升，如图6所示。

图6 高台大庄地电场分钟值图（20170101-20170918）

3.4 观测仪器标定检查

2017年9月18日，按照学科规范要求，对观测仪器做零输入、满刻度校准和标定测量，结果符合规范要求。标定测量结果见表2。

表2 临时检查标定结果

通过与并行的备用仪器对比分析认为，6月12日备用仪器数据资料正常，未出现数据台阶。现用观测仪器数据出现的台阶，可能为观测仪器标定产生。且9月18日对仪器进行重新标定后，各测道数据曲线也出现比较明显的台阶，故认为6月12日数据台阶为标定产生。

而6月12日开始在各测道数据出现的趋势性异常，在备用仪器产出数据中也可发现类似异常。但在6月12日实验仪器也恢复观测，且电磁扰动数据受到明显干扰。

9月18日已经对实验仪器进行停测，但电磁扰动数据未出现明显变化，地电场数据下降20mV/km左右的台阶，目前数据曲线变化趋势与标定变化不大，故认为该异常可能与恢复实验仪器有关，但也无法排除前兆异常和测区农田滴灌影响的可能性，需要通过数据积累，来对该数据进行进一步跟踪分析，如图（7-8）所示。

图7 高台大庄地电场地电场数据对比图（20170612）

4 分析与结论

依据异常核实和与相关学科专家讨论分析认为：

1）DSC垂直电场仪，及其所配备了UPS电源架设时，对电磁扰动观测有明显干扰。

2）2017年6月12日恢复DSC垂直电场仪观测后，备用和主测地电场仪均存在趋势异常。而9月18日停测实验仪器后，地电场观测测值有下降趋势。

3）对仪器进行标定检查，发现仪器标定后产生大幅台阶，标定过程符合学科相关规范要求，产生台阶具体原因不明。

4）高台大庄地电场的变化的是各种干扰源的综合影响，也有可能是地下电性结构发生改变，不排除存在前兆异常的可能。根据采取措施对后续观测的数据变化趋势来做进一步分析判断，目前为待定异常。