地震地电场观测方法与技术专题研讨会纪要

我国地电场观测始于1966年邢台6．8级地震前后，从20世纪90年代开始，已先后建成了由100多个台站组成的数字化地电场观测网，开展了中国大陆地电场背景变化探测及主要活动断裂带、重点监视区等区域性变化的观测与研究。为了更好地发挥地电场观测网的应用效能，探索地电场观测、研究和未来发展思路，中国地震学会地震电磁学专业委员会于2011年10月17—18日在江苏省扬州市召开了地电场观测方法与技术专题研讨会。本次专题研讨会由中国地震学会地震电磁学专业委员会主办，全国地震电磁学科技术管理组地电管理部(甘肃省地震局)组织，江苏省地震局与江苏省扬州市地震局协办，上级主管部门中国地震局监测预报司及挂靠单位中国地震局地震预测研究所给予了大力支持。

在研讨会上，中国地震学会地震电磁学专业委员会主任委员、中国地震局地震预测研究所蔡晋安副所长到会。他就召开本次研讨会的目的、意义和重要性等发表了讲话，并全程主持了专题研讨活动。江苏省地震局倪岳伟副局长、江苏省扬州市地震局蒋志远局长到会，并对研讨会的召开表示祝贺。上海市地震局马钦忠研究员、中国地震局地震预测研究所席继楼副研究员、甘肃省地震局杜学彬研究员、陆阳泉研究员等分别就地电场在地震预报中的应用研究、地电场观测现状与主要影响因素、地电场观测网效能评估等方面做了专题报告。钱家栋教授、赵家骝教授、田山教授等10多位长期从事地震电磁观测、研究、应用和管理的专家参加了研讨会。

研讨会上，与会专家们充分肯定了我国目前在地电场观测和研究方面已经取得的成绩和进展，以及地电场观测手段在防震减灾工作已经展现的应用成效，同时也深度剖析了影响地电场观测的各类主要因素。通过热烈讨论，各与会专家对地电场观测现状达成了共识，基本明确了现阶段需要重点开展的工作和关注的问题以及未来发展的基本思路等。

1 我国地电场观测台网观测和应用现状

地电场是重要的地球物理场，是地震监测预测研究中的重要手段之一。我国在“九五”、“首都圈”等工程项目中建设地电场台站20多个，“数字地震网络工程”项目中建设地电场台站80多个。在各级领导的关怀和支持下，以及从事地震电磁学研究的各界同仁们的不懈努力下，我国地震地电场观测、管理和应用已经实现了数字化、网络化、规范化和标准化，目前已经颁布的与地电场观测方法和观测技术有关的国家和行业标准有5项。

根据中国地震台网中心提供的资料，我国地电场观测网成功记录到了地电场日变化、地电暴、潮汐变化等背景变化。其中典型地电场日变化在同一台站具有重现性，在区域台网观测数据中具有同步性或相似形，在全国范围内的变化形态与地方时具有一定的对应关系。地电暴在全国范围内能够记录到同步变化，且绝大多数台站具有比较一致的变化形态。在我国海域地区(近海、岛屿等)地电场记录中还发现了具有潮汐形态变化的现象。这些结果表明，在正常观测条件下，我国地电场观测网能够客观、真实、可靠地记录到较宽频段范围内的天然地电场变化信息，为地电场的产生、传播和演化机理研究以及在地球电磁环境变化、地震监测预测等方面的应用研究，提供了宝贵的基础观测资料。

根据我国长期从事地震预报的地震电磁学领域的专家们提供的资料和研究成果，从近年来我国发生的中强以上的地震研究情况来看，震前地电场异常信号的出现具有较高的可信度，充分利用震前地电场异常信号进行地震预测具有一定的可行性。目前，在震例研究方面，通过对汶川8．0级地震、玉树7．1级地震、文安5．1级地震以及西藏、云南地区多次发生的6．0级以上地震前后的地电场台网观测资料的分析和总结，有针对性地开展了地电场震前异常变化的特征研究以及地电场异常信息提取方法的研究和探索工作。上述研究工作所取得的成果，目前在青藏块体地震趋势性研究、大华北震情跟踪、重点监视区短临跟踪以及全国范围内多个地区异常落实等方面，已经得到了比较好的验证和应用。

2 影响地震地电场观测的主要因素

目前影响地震地电场观测的主要因素为天然(或人为)电磁环境干扰和地电场观测系统故障两个方面。同时，对观测系统的人为干预和非正常操作，也是产生非期望观测数据的原因之一。

2．1 电磁观测环境干扰

典型的电磁环境干扰主要包括地铁(轻轨)等基于直流供电的轨道交通系统和基于交流供电的电气化铁路系统等产生的对地泄漏电流的干扰，超高压交直流输电系统接地极附近、避雷塔附近产生的回路电流和漏电干扰，以及其他各类工农业生产、生活设施建设、运行等产生的50Hz工频干扰。此外，还有一些在特定区域产生的不明非工频干扰等。电磁环境干扰严重时可造成观测数据正常变化失真和畸变，对观测资料的应用带来一定的困难。

雷电影响则是一种天然电磁环境干扰，除了产生数据的波动和扰动外，强雷电冲击还可能造成观测仪器工作不稳定，甚至造成仪器停测和毁坏。强雷电主要通过3个途径对观测系统产生影响，即通过外线路感应和传导、通过交流供电系统感应和传导、通过网络通信系统(特别是无线路由系统)感应和传导。目前主要以感应雷的影响为主，在雷电多发区也会受到台站直击雷的影响。

2．2 地电场观测系统故障

目前比较突出的地电场观测系统故障主要包括外线路故障、测量电极故障及线路(或电极)埋设问题等。外线路故障包括地埋线路接头处(或整体线路)绝缘性能变差，地埋线路绝缘层破损，架空或地埋线路接触不良、开路、毁坏、被盗等。测量电极问题主要包括测量电极本身性能退化、测量电极埋设方法问题、电极引线对地绝缘性能问题等。线路(或电极)埋设问题主要为埋设深度不足、绝缘处理不当等。这些故障可能造成观测数据受外部因素(如气候变化、降雨、灌溉、土壤温湿度变化等)影响产生非周期性扰动、漂移和阶跃性变化，严重的时候可能造成观测数据完全偏离正常的地电场变化趋势和形态。

2．3 地震地电场观测网效能评估

根据中国地震局监测预报司的要求，由全国地震电磁台网技术管理组对全国地电场观测网中102个台站的监测效能进行了评估，主要包括台网布局、观测环境、观测系统、数据产出质量、观测数据应用及综合评价等几个方面。评估结果显示，观测环境评价“优秀”的台站占参评台站的52．94%;观测系统评价为“优秀”的台站占参评台站的52．94%;各省(市、自治区)地电场台网空间密度及分布的合理性差异较大，部分地区台网密度低，应适当加密布设地电场观测站，组网观测。总体而言，在全国地电场观测网中近半数台站综合评价为“优秀”，70%以上的台站综合评价为“合格”以上，说明我国地电场观测网的整体工作状态是基本良好的，但由于受到如前所述的各种因素的影响，尚需针对性地采取必要措施，进一步提高观测质量。

2．4 地电场发展思路及相关问题讨论

我国开展地震地电场观测和研究的时间相对较短，目前仍然是一个比较年轻的观测手段。目前已经开展的研究工作表明，该方法也是具有较大应用和发展潜力的方法之一。在各方面的支持、参与和共同努力下，通过对已有的研究成果、进展和成功经验的总结吸收，尽快处理地电场观测和应用研究中亟待解决的相关问题，必将能够在防震减灾事业中发挥更好的作用和效能。

(1)结合现状，强化管理

在影响地电场观测的各主要因素中，地电场观测系统故障和问题是完全可以避免的。建议结合目前的观测现状，在台站建设、日常观测、系统运行以及日常维护过程中，通过规范化、标准化等研究、实施和管理措施，消除台站观测系统对观测资料产生的影响。同时，关于仪器使用方面产生的非期望观测数据问题，建议在各类培训活动中予以突出和强化，同时在日常观测过程中严格执行操作规范、加强管理。

关于雷电影响问题，建议密切配合中国地震局监测预报司开展的防雷技术攻关工作，加强台站基础设施的建设、日常维护和管理工作。

(2)深入实际，加强研究

电磁环境干扰对地电场观测的影响问题，在现阶段属于客观存在且不可避免的问题。解决这些问题的唯一办法是深入台站第一线，对可能影响观测的各个环节开展认真调查、研究与科学实验。建议进一步开展环境干扰识别、抑制和消除等方面的研究和试验工作，特别是对于比较典型的已知源的干扰问题，从干扰机理、影响方式和影响程度等方面开展研究工作，并通过及时交流，使得研究结果得到推广和应用。

加强地电场观测资料应用等方面的研究工作。建议在各级管理部门的大力支持下，以及在基本科研业务经费项目、地震行业专项经费项目、星火计划项目、国家自然科学基金项目等科研项目的资助下，开展地电场观测资料在地震监测预测及相关领域的应用研究工作，特别是能够加强在强电磁干扰背景下的地电场信息提取和分析方法等方面的研究工作。

(3)面向未来，发展提高

加强在地电场观测方面的新技术、新方法、新思路、新领域的研究和探索工作，提高地电场观测的环境适应能力、抗干扰能力和综合应用能力。如开展野外无人值守(有人看护)观测方法和技术研究，开展多方位、多极距地电场观测方法和观测机理研究，开展在复杂环境和场地条件下的深井观测研究和试验，开展典型电磁干扰源抗干扰方法和技术研究，开展地电场产生、传播及演化机理的跨学科综合研究和探索等。