人工源地电场“选择性”现象研究
2022-05-05赵文舟马钦忠李伟周江南
赵文舟， 马钦忠*， 李伟， 周江南
1 上海市地震局， 上海 200062 2 上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站， 上海 200062
0 引言
在地球物理观测中存在着一些源自地下的异常变化只被部分台站观测到的现象，地震电磁观测中的“选择性”现象就是典型例子.在地电场观测中，“选择性”现象是指一个台站仅能观测到源自某些特定方位的信号，这样的台站即为所谓的“敏感点”台站，它与台站台址条件以及观测点至信号源之间广大区域的地下电性结构的非均匀性和各向异性密切相关.大量研究表明，地震前会出现电磁异常现象，而“选择性”现象是其中一个重要特性(Varotsos and Alexopoulos，1984a,b;Varotsos，2005;Huang and Ikeya, 1998；Orihara et al., 2002；马钦忠和钱家栋，2003；马钦忠等,2014,2016,2017).因此，深入研究和认识这种“选择性”特征对地震前兆现象的研究非常重要.已有研究一方面是从震前观测现象的震例总结而得(Varotsos and Lazaridou，1991；Varotsos et al.，1993；Varotsos， 2005)；另一方面是通过一些特定的模型进行数值模拟而加以认识(Sarlis et al., 1999; 马钦忠和钱家栋，2003；黄清华和林玉峰，2010).在推进深入认识“选择性”现象的研究中，利用大功率、确定性的人工源信号和大面积台站观测网进行研究则显得更为直观、更有说服力.
近年来，由于我国特高压直流输电工程的建设，其注入大地的电流强度可达上千安培(马钦忠等，2014，2016)，这为开展地电场观测中出现的“选择性”现象的研究提供了大功率人工信号源.与此同时，地电场观测台站的布局或分布特征(如台站密度、台站与不同地质构造之间的相对位置关系等)与观测到的主动源信号的“选择性”特征也存在着密切关系.对于位置不同的信号源和布设方式不同的地电场观测网而言，其所呈现出的“选择性”特征也各不相同.而利用这样的大功率人工源和各地区地电场观测台网进行地电场“选择性”现象的研究目前国内外还未开展.上海地区4个高压输电换流站接地极装置(南桥接地极、奉贤接地极、华新接地极、同里接地极)注入地下的大电流可以被上海地区地电场观测台站清晰地观测到，并产生附加地电场信号，其中所呈现的“选择性”特征明显.另外，不少存在大功率人工源和地电场观测网的地区也都出现了特征不同的“选择性”现象，通过对山东青州接地极(扎青线)放电信号和鲁豫皖地区地电场台站的观测数据进行分析，发现了显著的“选择性”现象.因此认为地电场台站的“选择性”现象具有普遍性.在前期研究中我们主要针对源自大电流的附加地电场信号进行了空间分布特征的总结(马钦忠等，2014，2016，2017)，也看到理论模拟工作显示地下电性结构的非均匀性可能会造成“选择性”现象的发生(Ma，2002；马钦忠和钱家栋，1995，2003；Huang and Lin，2010)，但是大尺度地下电性结构的深部勘探结果将会是解释地震电信号“选择性”现象的直接证据.本文基于上海地区和鲁豫皖地区地电场观测网观测到的源自人工源大电流所产生的附加地电场资料，结合在上海地区开展的大尺度地下电性结构勘探结果，对地电场“选择性”现象进行更加深入的研究，以期为地震地电学研究提供具有重要意义的新内容.
1 主动源观测格局
地质背景：上海位于下扬子台褶带和浙西—皖南台褶带两个二级构造单元，新构造划分在苏北—南黄海沉降区，区域内第四纪沉积厚度为300～400 m，浅层区域地下地质构造复杂，研究区断裂构造分布主要为NE向和NW向，EW向和NNE向次之；莫霍面深度基本保持不变并向东缓慢抬升，深度30 km左右(顾澎涛和王尧舜，1988).山东及沿海地区位于华北构造区东部，全区可以划分为包含2个隆起区和5个凹陷区的7分隔新构造单元，且存在郯庐断裂段即中国东部最大的地质断裂构造带(晁洪太等，1995).地电场观测台站及接地极位置如图1所示.
观测台站：上海地区的地电场观测台站有4个，分别是崇明台、长江农场台、青浦台和张江台；鲁豫皖地区的地电场观测台站9个，分别是无棣台、乳山台、安丘台、莒县台、邹城台、菏泽台、郯城台、周口台、蒙城台.观测仪器均为中国地震局地震预测研究所研制的ZD9A-Ⅱ型地电场仪；频率范围为DC-0.005 Hz；采样率为1次/min；观测电极采用Pb-PbCl2不极化电极；均采用多极距观测布设测量电极——在北南、东西、北东方向布设长短不一的极距，用于排除各类噪声信号；观测系统的建设和布极区的条件均满足观测条件(席继楼，2009)；上海地区地电场观测时间每月进行本机校时，校时前最大误差±10 s～5 min之间，因此在上海地区台站的数据对比和展示时对数据在时间轴上进行了归一化处理；获得的观测数据为电场强度.
人工源：高压直流输电网(HVDC)换流站都有一接地极保护装置，当高压电网出现故障时则会形成单极大地回路系统，强大电流通过接地极保护装置注入大地，电流强度最高可达5000多安培(马钦忠等，2017；蒋延林，2014；王洪亮，2007)，对地电场研究而言，这是极为宝贵的主动源资源.
图1 地电场观测台站及接地极位置分布图 (a) 上海及邻区； (b) 山东及邻区. ① 太仓—奉贤断裂； ② 南通—上海断裂； ③ 张堰—南汇断裂； ④ MT测点1-1和2-1； ⑤ MT测点1-13； ⑥ MT测点2-8.Fig.1 Distribution map of geoelectric field stations and grounding electrodes (a) Shanghai and adjacent areas； (b) Shandong and adjacent areas. ① Taicang-Fengxian fracture; ② Nantong-Shanghai fracture; ③ Zhangyan-Nanhui fracture; ④ MT point 1-1 and 2-1; ⑤ MT point 1-13; ⑥ MT point 2-8.
目前在上海地区有四条高压直流输电线路，分别是锦苏线(凉山—苏州)、向上线(向家坝—上海)、葛上线(葛洲坝—上海)、三上线(宜昌—上海)；对应的四个接地极装置系统分别为同里换流站接地极、奉贤接地极、南桥接地极、华新接地极.扎青线(内蒙古扎鲁特旗——山东青州)2017年开始进行不平衡大电流测控实验，其青州接地极位于山东省青州市何官镇孟家村.通过地电场观测网观测到的源自主动源信号可对地电场信号的“选择性”现象进行深入研究.
2 研究区地电场信号的“选择性”特征
2.1 上海地区
图2是2010—2015年间不同时段4个不同信号源(接地极)的上海地电场台网所观测到的附加地电场信号曲线，通过数据对比、网站查询、异常核实工作，确定了图2所示的所有曲线中方波信号均是由在接地极处向地下注入大电流所产生的附加地电场信号，其中图2a所示的方波信号是源自同里接地极的异常信号；图2b所示的方波信号是源自奉贤接地极的异常信号；图2c所示的方波信号是源自华新接地极的异常信号；图2d所示的方波信号是源自南桥接地极的异常信号.在这些信号源处注入地下的大电流为2000～5500 A之间，台站与信号源(接地极)的分布如图1a所示.此外图2c中存在青浦台结束时间与其他两个台站不一致的问题，经查，只有华新极放电时会出现青浦结束时间比崇明和长江农场提前3～5 min的情况，其余三个台站并未出现类似情况，这个问题待后续进一步分析研究.
(1)在张江台只能观测到源自信号源南桥极的附加地电场信号，而观测不到源自其西南方向信号源同里极、奉贤极、华新极的附加地电场信号.从相对距离上看，张江地电场台距离同里极116 km、距离奉贤极64 km、距离华新极64 km、距离南桥极40 km，同样时间段，崇明台和长江台均能接收到距离139 km外的同里极放电信号，说明张江台与接地极的相对距离并不是影响信号接收的决定性因素.结合张江地电场与接地极的方位特征及浅层介质非均匀性对信号的影响，可以认为相对距离会对长、短极距接收到的附加电场信号大小、长短极距比值产生影响，但是不至于造成信号严重衰减乃至无法被观测到的情况出现，说明在张江地电场台和奉贤极、同里极、华新极之间存在某些特殊的条件，对信号传输通道产生了“阻碍”作用.因此，该现象并不是偶然事件，这种现象的存在可能与地下介质的电性结构特征相关.
图2 四个地电场台站长极距的附加电信号(其中竖线为人工源起始时间) (a) 2013年7月25日同里极； (b) 2014年5月27日奉贤极； (c) 2010年7月7日华新极； (d) 2015年9月16日南桥极.Fig.2 The additional electrical signal of long dipole of four stations (The vertical line is the starting time of artificial source) (a) Tongli electrode at July 25, 2013; (b) Fengxian electrode at May 27, 2014; (c) Huaxin electrode at July 7, 2010; (d) Nanqiao electrode at Sep 16, 2015.
图3 四个接地极放电时4个地电场台站的附加地电场信号 南桥极：2014年5月14日和1月24日；奉贤极：2014年6月10日和5月26日；华新极：2014年1月10日和1月8日； 同里极：2014年4月10日和1月2日.Fig.3 The additional electrical signal of four stations derived from four electrodes Nanqiao electrode: May 14 and January 24, 2014; Fengxian electrode: June 10 and May 26, 2014; Huaxin electrode: January 10 and January 8, 2014; Tongli electrode: April 10 and January 2, 2014.
(2)在崇明台、长江农场台、青浦台能够观测到源自信号源同里极、奉贤极、华新极、南桥极的附加地电场信号，但是台站各个测道的附加电场变化幅值却有极大差异：(a)崇明台能接收到四个接地极放电信号，六条测道的长、短极距变化较为近似，长、短极距比在0.88～1.10之间；(b)长江农场台记录到的接地极放电现象明显，具有典型性特征，同时六条测道长、短极距附加电场比值差异较大；(c)青浦台能够观测到接地极放电信号，EW向长、短极距附加电场变化幅度近似，但是NS、NE向长短极距比值的变换范围较大.
接地极相对于台站存在一定的方位变化，但是这种方位变化对台站接收到的附加电场强度变化影响不明显.对于崇明台来说，从同里极到南桥极，相对于崇明台的角度变化范围从171°～232°(N向为0°)，相对距离从80～133 km不等，并且由于各次主动源强度的差异性，附加电场的幅度变化量存在不同，但是同向测道附加电场幅度变化较为接近、长短极距比值变化范围波动较小；长江农场台和青浦台六测道附加电场幅度变化量不同，同向测道长短极距附加电场幅度变化和比值变化范围较大，但是比值变化的范围却是相对固定的.
上述结果也表现出附加电场变化幅度和比值关系受到台站、台站装置系统和测区地下浅层介质非均匀性的影响，与已有研究结果较为一致(马钦忠和钱家栋，1995，2003)，但是这两者的影响还不能完全解释张江台出现“选择性”现象的原因.
2.2 山东及邻区
2017年12月21—24日期间国家电网扎青线进行不平衡大电流测控实验，其中12月24日当天在青州接地极注入大地电流量达到6700 A，图1b所示的区域中有9个台站清晰记录到此次事件，附加电场强度和变化形态如图4和图5所示.
表1 各个接地极至对应台站之间的距离Table 1 Distance from each electrode to the corresponding station
从图4和图5和可以看出，扎青线青州接地极的放电时的9个地电场台站的附加电场变化情况，其变化特征如下：
(1)安丘台、莒县台、菏泽台、郯城台、无棣台能够清晰记录到12月24日青州接地极的放电情况，邹城台和乳山台无法观测到源自青州接地极的附加电场信号，但是距离相对更远的周口台和蒙城台却接收到了附加电场信号.利用多极距原理对台站情况进行分析，认为：邹城台和乳山台并不属于地电场和地电阻率同台观测的台站，不存在电阻率观测的影响，同时利用2015年6月23日的地电爆数据对台站接收能力进行标定，发现邹城台和乳山台能够接收到地电爆信号，因此认为邹城台和乳山台的台址条件和场地影响情况不足以导致上述两个台站无法接收到接地极放电信号；
(2)菏泽台NS、EW、NW向长短极距的比值较为接近，说明菏泽台观测场地下方的场地均匀性较好；安丘台、莒县台、郯城台、无棣台、周口、蒙城三个测向的比值存在一定程度的差异，这种差异说明观测场地下方的介质不均匀.从5个台站与接地极的距离来看，L无棣
(3)图4从起始和结束时间上看，观测到高压直流输电信号的5个台站存在较为一致的台阶时间；乳山台和邹城台虽然存在一段时间的台阶变化，但是时间上存在约0.5～1 h的误差，同时查询“地磁台网高压直流输电判别处理系统”发现当日仅有扎青线和丽深线两条高压直接输电线路放电，而丽深线接地极与乳山台和邹城台的距离超过1000 km，对上述两个台站的影响微乎其微，因此可以认为乳山台和邹城台的台阶变化和本次高压直流输电无关；
(4)同样的时间段的条件下，存在近似距离的台站接收能力不一致、近距离台站接收能力弱或无法接收到接地极放电信号的情况，可以理解为是“选择性”现象的一种体现.
图4 青州接地极放电时9个地电场台站的长极距附加电场形态Fig.4 The additional electrical signal of nine stations derived from Qingzhou electrode
图5 青州接地极放电时9个地电场台站的附加电信号及台站及接地极的距离 (千米数为各个台站到青州极的距离)Fig.5 The additional electrical signal of 9 stations derived from Qingzhou electrode and the distance between the stations and the electrode
2.3 其他区域
此外在前期研究工作中(马钦忠等，2017)，对陕甘宁晋地区和西南地区的高压直流输电和附加电场特征有一定的研究，发现研究区域内也存在相应的“选择性”现象，表现出来的特征均为：部分远场台站观测到的附加电场值大于近场台站，近似距离、不同方位的两个台站出现不能同时接收到附加电场信号的情况，部分远场台站能接收到相应信号、而近场台站无法接收到的情况.
3 上海地区地电场信号选择性机理解释
在地电场观测中装置系统和台站场地条件对观测中出现的“选择性”现象也有一定的贡献(马钦忠等，2017)，但大区域地质条件非均匀性对电信号传播带来的影响是更重要的因素.因此，对大区域地下电性结构非均匀性在“选择性”中所起的作用很值得深入研究.
3.1 大地电磁测深剖面解释
针对大区域地下电性结构非均匀性在“选择性”中所起的作用问题，我们于2018—2019年在上海地区开展了两条大地电磁剖面探测工作，分别是65 km长的张江—奉贤接地极(Line1)剖面和40 km长的张江—南桥接地极(Line2)剖面，图1a所示.两条剖面穿过了上海市地震局于2004—2005年间开展的上海奉贤至浙江湖州的深部探测剖面(姚保华，2007；于鹏等，2008)，通过对相交点的电阻率对比分析，可以确定本次大地电磁的结果是可靠的.同时需要说明的是，由于上海地区受外界干扰情况严重，本次大地电磁剖面工作开展了野外测试、抗干扰检查、复测、布设远参考站、数据预处理、资料反演等一系列工作，用于保障数据质量；同时由于本文侧重点不同，因此本次研究仅仅使用了最后的结论，具体内容参见研究报告(1)中国地震局地球物理勘探中心，2018.上海市浦东—金山和奉贤大地电磁测深剖面研究报告.上海：上海市地震局..图6为两条测线的大地电磁测深反演结果：
(1)从图6a中可以看出，浦东-金山整个剖面存在较为明显的竖向分界面，位于测点6下方且存在明显的左高右低趋势.在测点13-6之间存在如下现象：
a) 在地表至平均1.5 km的范围内，存在横向连续的低阻区，电阻率在30～100 Ωm之间，其中13号点之下，低阻区延续至地下7 km左右的位置；在测点6-1号点之间，电阻率大幅降低，出现了多块不连续的低电阻率区域且最大不超过200 Ωm，甚至在5号点下方1 km的范围内出现了3 Ωm的低值；
b) 2～30 km有大范围的高阻区存在并有继续向下延伸的趋势，电阻率在316～3100 Ωm之间，其中测点10-6号点之间存在大范围横向和纵向均连续的高阻体异常区间，且高阻异常区等值线稀疏；
c) 高阻极值区域位于6-7号点之间，由近地表延伸至地下约13 km的位置，次高值区域延伸至地下约25 km位置，并且在6、7号点之间可能存在高阻体延伸至近地表、进而破坏了低阻区在浅层连续分布的情况.
(2)从图6b中可以看出，浦东-奉贤整个剖面存在一定程度的竖向分界面，但是分界面不如浦东—金山分界面一样竖直，电阻率等值线变化呈现如下现象：
a) 在4号测点位置出现高低电阻率分界，整体主要为左高右低趋势，但是越往下低阻体逐渐向高阻部分推挤，使得2号点和3号点下方的等值线出现相对密集状态，直至2号点下方约15 km的位置，后逐步回退至4号点下方.
b) 在0～3 km的浅层，1-8号点电阻率变化范围在30～100 Ωm之间，但是在3号点出现了出露地表的高阻体，电阻率高达10000 Ωm，深度到达地下约10 km范围；
c) 在3～30 km的深部区域，1-3号点下方呈现出高电阻率变化，电阻率值变化范围在320～10000 Ωm之间；4-8号点呈现出低电阻率变化，其中4-5号点下方约3 km出现低电阻率区域，按照平均间距5 km、异常体长20 km计算，则存在一块电阻率10 Ωm、截面积约100 km2的矩形低阻区域.
3.2 大地电磁测深剖面所展示的断层特征
图6 二维反演结果 (a) Line 1; (b) Line 2.Fig.6 Two-dimensional inversion results
上海地区断裂构造走向主要以NE向和NW向为主，EW向和NNE向为辅.NW向断裂主要有太仓—奉贤断裂(图1a①)和南通—上海断裂(图1a②)，前者属晚更新世早期活动断裂，从江苏福山过支塘、太仓、上海外岗、萃庄、奉贤最后进入杭州湾，断裂走向为NW330°，倾向NE，顺着断裂线存在的是晚新生代至今的一条主要的地质地貌界线，其东为长江三角洲沉积区，其西为太湖沉积区(章振铨等，2004).测线Line1在横穿通过该断裂的位置位于图6中测点1-5和1-6之间，在该断裂的两侧电阻率分界面非常明显，左侧为高阻体，在测点1-6下方等值线稀疏，电阻率值达到3000 Ωm；右侧为相对低阻值的区域.由该图可以看到该断裂上海境内的南段深度已经下切很深，达到了莫霍界面的30 km深度. 而南通—上海断裂由江苏南通狼山西侧向东南，经江苏浏河进入上海市，总体走向NW320°-330°.测线Line1横切该断裂南端的位置位于图1中测点1-2处，由图6a图可以看到在此测点下方电阻率分界面也非常明显，其垂向等值线略向NE方向倾斜，最外等值线垂向段下切深度在17 km左右.由此可见，图6测线line1所示的太仓—奉贤断裂和南通—上海断裂沿纵深方向是呈现出NE向倾斜，前者南段下切深度比后者南段的下切深度大许多，分别为30 km和17 km.
张堰—南汇断裂(图1a③)被测线line2横切，具体位置大约在测点2-4和2-5范围区域内.由图6b可见，在测点2-4和2-5下方都存在着十分明显的纵向电阻率分界面，测点2-4之下的界面延伸至15 km左右，略呈北倾，推测是张堰—南汇断裂在此处左侧的纵向剖面；测点2-5之下的界面延伸至20 km左右，10 km之下段落呈约45°南倾，推测是张堰—南汇断裂在此处右侧的纵向剖面，由图1可以看到该断裂在此处有大约6 km的错断距离，这与前人结果较为吻合(火恩杰等，2004).由图可见张堰—南汇断裂NE端下切深度在15～20 km.
3.3 地电场“选择性”现象的数值解分析
对于图6a所展示出的大地电磁剖面，高阻区域较为集中且从地面延伸至地下30 km，在高阻体左右两侧均形成了近乎垂直的接触面，形成两侧低、中间高的电性结构.在此Line1剖面可以视作被两条垂直接触面划分出的三层介质结构.由于大电流人工源的位置距离台站非常远，因此可以将其视为一个向下供电的点源A(I)，示意图如图7所示.
图7 点源垂直三层电性结构模型Fig.7 Vertical three-layer electrical structure model of point source
其中A(I)代表位于近地表的接地极放电点源，垂直向下释放电流，B1和B2分别代表垂直于地面的垂直分界面，并将地面下方介质从左至右划分为三层介质，电阻率分别为ρ1、ρ2和ρ3，其中ρ1和ρ2的厚度分别为d1和d2.对于上述图7，存在如下边界条件：
(1)
其中δ为狄拉克函数，ui为位函数(i=1,2,3)，由于ui是关于Y轴对称，是y的偶函数，对(1)式做余弦变换，则有
(2)
(3)
经余弦变换后将三维边值问题变为二维边值问题，解二维边值问题可得谱函数Ui，其各层表达式可以表述为
(4)
其中其层间系数B1、A2、B2、A3均可用相应边界条件求解得出.通过反变换有
(5)
在y=0的XZ截面且z=0的地表，则有
(6)
取I=4000 A，d1=10000 m，d2=20000 m，分别取ρ1=300 Ωm、ρ2=3200 Ωm、ρ3=300 Ωm的模型和ρ1=ρ2=ρ3=300 Ωm的均匀介质，则在地表电场强度变化情况如图8所示.
图8 地表电场强度随距离的变化Fig.8 Variation of surface electric field intensity with distance
从图8可以看到，距离点电源越远，地表电场强度值越低，在垂直接触面两侧，形成了跃变的台阶，而这种跃变的形成是由于接触面两侧的电阻率存在巨大差异所致.由于中间层ρ2为高阻体，在ρ1至ρ2和ρ2至ρ3的分界面上出现了抬升变化，并且越过ρ2至ρ3的分界面后趋势明显下降.同时可以看到，由于高阻体ρ2存在，ρ3区域的地表电场强度变化较均匀介质(ρ1=ρ2=ρ3)时有了较为明显的降低，因此在ρ3区域的一定范围内，存在电场强度趋于零的区域，即仪器观测不到信号的情况.因此计算结果说明在图6Line1的地质条件下，高阻体对张江台的信号接收能力具有很明显的阻碍作用.
3.4 地电场“选择性”现象的机制
从 “选择性”现象的解释来看，源区和接收区之间可能存在地下介质的不均匀性，这种不均匀性可以表现在装置系统、台址浅层电性结构和大区域构造等几个方面.然而在现有的接地极——定点观测台站体系下，对于张江台地电场信号“选择性”接收信号这一现象来说，装置系统和台址浅层电性结构的影响微小.因为相对于不同接地极的每一次对地注入大电流，张江台的装置系统和其下方的地下介质是不变的，改变的只是人工大电流源(接地极)相对于张江台的位置，而位置的改变直接要面对大区域构造的变化，恰恰是这种变化可能带来了张江台“选择性”观测到电信号的现象.由图6、图1和上述大地电磁测深勘探结果解释及数值模型计算分析可以看到：
(1)图6显示的是沿着测线方向的地下二维电阻率剖面，按照二维剖面结构理解的话，图6中line1所示的电性结构剖面应该在其垂直方向或北西方向一直延伸.这样的话，从张江地电场台站至其西南方向的华新接地极和同里接地极之间也存在着相同的地下电阻率电性结构.
(2)在张江地电场台至其西南方向的奉贤接地极之间的测点1-6到1-11范围(30 km左右)地下存在着深度达到30 km莫霍界面的高阻体，并有持续向下延伸的趋势，其顶部基本到了地表.因为介质中电阻率高阻体具有排斥电流线的特征，因此该巨大高阻体阻碍了电信号的传输，换句话说，相当于在张江地电场台站至其西南方向的三个接地极之间大区域构造格局中存在着一个宽度30 km、深度达到莫霍界面的巨大高阻“墙体”，该“墙体”阻碍了源自奉贤极、华新极和同里极大电流信号向张江地电场台站的传输.因此，在张江地电场台观测不到源自其西南方向的这些信号.
国家会相继出台和完善碳会计信息披露体系，制定相关法律，在促进企业环境投资方面也必定会有更大力度和更多方面的优惠制度，相当于给企业减轻了财务负担。
(3)在张江地电场台站至其南向的南桥接地极之间的大区域构造格局中其下方的电性结构以低阻体为主，纵向上分为2层，分界面沿剖面起伏.首层为0～5 km，显示低阻，电阻率值为10 Ωm以内，分界面在2-3区域出露地表，在2-4到2-7号点区域分界面自NW到ES逐渐变深，深度达5 km，为沉积盖层.2-1到2-4号点区域下方显示高阻，但该高阻区范围相对不大，其直径约10 km；在2-4到2-5的范围其下方存在着一个巨大的低阻区，此区域埋深为25 km，呈长方形状，电阻率值为10 Ωm.2-5到2-8号点下方电阻率值为200 Ωm左右.由此可见，在该方向上不存在巨大的高阻“墙体”，因而源自南桥接地极的入地大电流可以顺利在张江地电场台站被观测到.
对于高压直流输电信号在传输过程中的信号接收问题，马钦忠等(2014，2017)对陕甘宁晋地区、川滇地区、山东及周边地区的研究中发现：巨大山系、大型断裂带的存在会阻断电信号的传播或极大地降低电信号的能量.因此，结合图6的结果和上述解释可以推测，由于地壳均衡作用，高大山系由基岩组成的反山根深度往往很深，并具有很高的电阻率，因此可以阻碍电信号的传输.
4 结语
本文对源自上海及山东周边多个高压输电换流站接地极入地大电流的附加地电场信号在地电场台站的响应进行研究；通过MT电磁测深的研究，探明了上海地区浦金剖面和浦奉剖面地下电性结构特征；对一些断层的下切深度进行了解释，得出如下结论：
(1)在上海地区、鲁豫皖地区，人工源地电场“选择性”现象明显.结合大地电磁测深勘探结果和数值模拟结果可以看到，上海地区在崇明台、长江农场台和青浦台能观测到源自数十公里至140 km外4个接地极上千安培入地大电流引起的附加地电场信号，而在张江台不能观测到源自其西南方向3个接地极入地大电流的信号；只能观测到源自其正南方向南桥接地极的附加地电场信号.浦金线方向地下巨大深部高阻体的存在阻挡了源自张江台西南方向3个接地极入地大电流信号的传输，使之不能被张江台观测到.张江台至南桥接地极信号源之间的浦奉线地下以中低阻体和低阻体为主，在此路径上地电场信号传输通畅.
(2)此次MT大地电磁测深的结果，较好的揭示了浦金和浦奉剖面的二维电阻率结构，获得了地表至上地幔顶端的电阻率变化形态.通过探测结果，发现浦金测线下方存在约30 km宽、深度超过30 km至少达到上地幔顶端、电阻率变化范围在1000～3100 Ωm的高阻体；浦奉测线下方以大范围低阻体和中低阻体为主，同时还伴生有一块半径为10 km、电阻率为10000 Ωm的高阻体.
(3)首次探明了上海地区部分大断裂的下切深度和断层错断情况：(a)太仓—奉贤断裂至少下切至30 km, 达到上地幔顶端并有继续向下延伸的趋势；(b)南通—上海断裂下切至约17 km深度；(c) 在张堰—南汇断裂在地表的投影与浦奉线交汇处，出现明显的断裂错动现象，断裂NE段下切深度在15～20 km之间，并且在NE段断裂错动区域的两盘下切深度显示出差异性.
(4)上述“选择性”现象与大区域构造方向上地下介质电性结构的非均匀性密切相关.然而局部台址范围地下浅层电性结构对于“选择性”现象并非是毫无作用，它对地电场信号的均匀度(长、短极距信号幅值比)和观测点灵敏度也有重要贡献(马钦忠等，2016).因此影响地电场观测效果的因素与大尺度和局部小尺度地下电性结构非均匀性密切相关.
本文较好地完成了上海地区浦金剖面和浦奉剖面MT电磁测深工作，极大地补充了上海地区深部构造的地球物理探测结果，并为深入认识地震电信号“选择性”现象提供了直接的大尺度区域的勘探依据.
致谢感谢中国地震台网中心国家地震科学数据中心(http:∥data.earthquake.cn/)提供数据支撑，感谢审稿专家和编辑对本文提出的宝贵修改意见.
