地震前近震中区地电场比值异常研究

田山 张磊

（天津市地震局，天津 300201）

大地电场长短极距比值方法是利用大地电场变化与变化磁场的关系，遵从介质中的麦克斯韦方程，当场源足够远时，在各向同性、平匀的连续介质中，同一测向的长、短极距观测到的地电场值理论上应该是一样的。在长极距AB、短极距A′B′上所观测到的电场强度分别用EAB和EA′B′表示，则

式中VA，VB，VA′，VB′，分别表示各个测量电极的电平；LAB，LA′B′分别表示长短电极距长度；JAB，JA′B′分别表示长短电极距介质的传导电流密度；σAB，σA′B′分别表示长短电极距地下介质的电导率；EAB，EA′B′分别表示长短电极距的电场强度。

当观测区域地下介质各向同性、平匀、连续且被测场源足够远时，则有

式（3）表明在同一台站，地电场同测向长、短极距的比值是一个无量纲的常量。在正常情况下，同台站的同一测向长、短极距测值的比值应≈1。研究结果表明，由于各个地电台的测量场地条件的差异、电极的极化电平不同等原因，使得这一比值在不同的台站、不同的测向有所不同。但测量电极的极化电平稳定后，其比值应在一个固定的数值上变化。

收集汶川、玉树地震区附近的39个地电场观测台自投入运行以来的观测资料，利用大地电场长、短极距比值方法分析，研究结果表明，汶川地震、玉树地震前地电场观测异常变化的主要表现为：

（1）多数台的比值异常表现为在稳定变化的背景下连续出现正负向跳点，次数逐渐增多或密集成丛，出现时时多在地震发生前的半年左右。例如拉萨台NS向比值自2007年9月投入观测以来至2009年9月一直是比较稳定的变化，10月之后开始出现跳点增多，逐渐密集成丛，2010年3月中旬恢复平静，4月14日即发生了玉树7.1级地震；这一变化特征可能是地电场资料中记录到震区附近的构造在应力作用下岩石破裂的过程。或反映了在地震短临阶段，极低频地电-磁场扰动次数增多、电-磁脉冲能量增强的现象。

（2）有些台的比值异常为出现缓慢的趋势增大（或减小）。例如武威EW向比值自2007年9月以来呈缓慢的增大变化，比值由－6上升到16，2008年3月26日转为下降，4月30日恢复到正常值，5月12日发生了汶川8.0级地震。这一现象可能是由于在震前地下介质内部微裂隙非拟性发展、定向排列或优势取向的介质物理过程中，沟通了水运平，引起了自然电场变化。

（3）部分台的比值异常伴有扰动背景增强的变化。例如嘉峪关台EW、NS测向的比值曲拟，自2001年9月以来比值背景变化大多是比较稳定的，2006年8月开始比值的扰动背景增强（曲拟变粗），2008年4月底扰动变化消失，5月12日即发生了汶川8.0级地震。

（4）前兆变化的特征多为异常结束后发震。由异常特征统计表明，多数台站比值异常结束后到地震发生的时时在1个月之内，偶有在比值异常恢复过程中发震的情况。例如固原台NS向比值在2009年11月出现了趋势上升，比值由3上升到12后出现了扰动背景增强的变化，于2010年1月中旬转降，下降到7.1时4月14日发生了玉树7.1级地震。

文安地震前的12个台项比值异常特征也出现了相似的变化，值得一提的是：静海台是距震中较近的地电场观测台，震后在清理该台的电磁观测资料时未见有异常变化，但利用大地电场长、短极距比值方法可以很清晰的识别出震前的短临异常变化。通过对汶川、玉树地震区附近及文安地震区地电场观测资料的研究，发现在地震前多数台站的地电场观测资料存在不同形态的比值异常变化。