都兰台地电场观测资料干扰排查

孟凡博 高慧慧

摘 要 本文对都兰地震台2009—2016年地电干扰进行分析，认为地电观测中目前存在的干扰为外线路绝缘、测量电极和观测环境干扰。观测环境干扰主要有城市建设、直流输电、供电等。分析了观测环境对观测数据记录的影响，论述了地震观测环境对地震数据记录的重要性，在地震前兆异常排查过程中，充分考虑可能存在的各类干扰，是十分必要的。

关键词 地电观测；环境干扰；重要性

中图分类号 P5 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）212-0078-02

都兰地震台站（以下简称都兰台）建设于1994年，前身为香日德地震台，1994年因条件及其艰苦由香日德迁至位于青海省柴达木盆地的腹部都兰县县城，距离都兰县城500m，地理位置北纬36°16′、东经98°07′，海拔高度为3？100m。地处柴达木盆地边缘，台基岩性为火成岩，岩层产状平缓而完整。西面紧邻西部的重要城市格尔木，北面紧邻海西蒙古族藏族自治州府德令哈市，区域内平均海拔约2？900m～3？200m。都兰县属典型的高原高寒大陆性气候。该地区风多风大，平均气温2.7℃，年温差±20℃。由于受喜玛拉雅运动的影响新构造运动十分强烈，深大活动性断裂规模大，地处可可西里——巴颜克拉、柴达木两个大地震带之间，地震活动不但频繁，而且强度高，是破坏性地震的多发地区。

1 台站背景资料

1）观测仪器：数字地电场仪，型号ZD9A-Ⅱ。标准仪器：UJ34A型直流高电势电位差计。长短极距的测量线全部用铠装电缆并且全部采用地埋方式，彻底解决了风扰对地电观测的影响，对提高观测质量起到了很好的作用，相关系数均在0.99以上。

2）布极方式：都兰台地电场采用L型观测装置布设。具体为：从测线中心O点（东经98°07′40.9″，北纬36°18′15.6″）采用正北正东布设方式，每个方向均有长短两个测道，其中长极距为300m，短极距为150m，形成6极共用。室内分线组合成12个输入端口进入仪器，形成6个测道。采用甘肃地震局生产的固体不极化专用电极6个，埋设在地表冻土层以下的沙质沉积物中，深度3m。各电极基本处于同一平面，电极坑中土质相同并进行导电性能处理（添加饱和NaCL溶液）。中心点到各电极的外线使用青海省地震局统一订制的双芯铠装电缆，对地绝缘电阻≥200MΩ。装置系统稳定，运行正常。

2 异常调查分析

2.1 现场工作前对异常产生原因初步判断

2016年12月1日之前都兰台地电场正常曲线没有太大变化，就日变而言，即每天中午11时左右会呈低值状态出现，两侧各有一个极大值。

都兰台2016年观测资料年连续率为99.97%，年完整率为99.97%，NS向的相关系数年平均值为0.998，EW向的相关系数年平均值为0.996，N45oE向的相关系数年平均值为1.00。NS向的差值年平均值为0.08，EW向的差值年平均值为0.06，N45oE向的差值年平均值为0.04。我台地电观测资料数据稳定，可靠性强，对地震前兆的监测、预报有很好的使用价值。

2016年12月02日地电场所有测道大约在17时39分至03日08时37分出現突跳，N45E向长极距幅度约3.89？mV/km，东西测道干扰较大。2日相关系数降低至0.885，差值升高到0.107。值班人员通过远程视频监控对仪器工作状态及观测环境进行了巡视，没发现有异常现象。

2016年12月03日台长及值班人员上山巡视观测场地及周边环境，没发现干扰源。从观测资料受干扰时间段初步判断为日照时间短，电瓶供电不足。随后开始发电给电瓶（充电），同时观测地电场的实时数据是否有变化，于09时02分开始发电至17时55分停止发电，发电期间数据正常。数据记录正常至04日00分，期间22时10分记录到的是地磁扰动（所有台站均记录到此曲线形态），其NS向日变形态应与地磁水平分量EW向的日变形态基本一致；EW向日变形态应与地磁水平分量NS向的日变形态基本一致，二者相位存在差异。

2016年12月04日00时55分开始地电场记录的曲线又开始出现不规则突跳，实时数据至03时突跳依然持续，08时17分数据恢复正常。又是夜间干扰出现，日出干扰消失。

如果是电极问题，则应该是处于缓变状态恢复。如果是外线路问题，则应出现在雨雪融化时，而不是日出正常，日落干扰出现。进入冬季外界气温最低零下17℃，判断还是电瓶因气温过低掉电严重，供电不稳导致数据记录突跳，但整体数据记录的形态正常。经与省局监测技术中心沙城宁主任沟通，认为与直流供电无关，让我们主要查找仪器自身原因。从12月1-3日地电分钟值曲线图看出，干扰发生在夜间，白天正常，这种现象我们还从没遇见过。

2.2 观测系统工作状态检测

1）经过排查，数据采集器传输系统等工作正常；如果观测系统不稳定，导致数据的相关性较差。观测系统不稳定原因可能为大地电场观测系统的不极化电极使用期限短，观测资料会出现大幅度、不稳定的漂移变化。从观测资料分析看，不存在大幅度、不稳定漂移变化现象，故排除观测系统不稳定原因。

2）NS向观测曲线变化不大，观测数据相对稳定，WX向长短及斜道的干扰严重，与多台对比整体曲线形态一致；引起观测数据变化的原因可能是降雨（雪）、浇地干扰，雨（雪）水下渗到电极处，引起电极极化电位变化所导致；如果电极处渗水，引起数据变化的特征是：地电场观测数据在短时间内呈现大幅度的变化，往往是大幅度的上升或者下降，并且渗水量越多引起的“台阶”也就越大，为正常值的数倍以上，并且在渗水后的一段时间内地电场数据仍旧是不稳定的趋势变化。此变化曲线形态不一样，没有形成台阶。

3）对地电观测场地做了巡视（电极坑、外线路、避雷、接地），如果外线路绝缘性不好，会造成数据台阶，这次干扰也没有发生数据台阶变化。

4）通过对直流电源供电历史记录查看，电瓶记录数据是正常的。

2.3 观测环境干扰情况调查

1）观测环境周围无任何施工单位，经核实电极线无破坏，判断认为还是供电故障。

2）2016年12月04日台长带领2名台站人员，一起去了地电场观测场地附近的砖厂、有机肥加工厂进行调查，详细询问了他们的具体工作时间，检查了用电设备，变压器、线路等用电情况。砖厂已停产近1个月了，没有生产和施工，只留2人在看守停工的设备，变压器也停用，用电设施除了电褥子（用电最多4小时左右）外就是60W的电灯，而且用电时间与我们记录数据受干扰时间段不符。

3）有机肥加工厂也在11月18日停产，工人已放假回家，就留守看大门的一人，没有大型电器及任何供电干扰。

4）在距离EW向约1？000m之处发现了藏民捕抓猎物布设的电网，铁丝沿着低洼的地势如蜘蛛网般覆盖着大片荒滩，铁丝缠在相互隔着十米的钢筋顶端，并用橡胶，塑料壳和废弃的注射器做的绝缘。

2.4 异常分析和性质判定

2016年12月02日17时39分开始，地电场所有测道出现突跳，N45E向长极距幅度约3.89？mV/ km，东西测道干扰较大。经过3天现场落实并综合分析认为：该异常是由于电流电源干扰所致，干扰源来自当地游牧民布设的土地电网，而并非工厂用电及民用电、变压器等漏电产生。因此，该异常为人为因素导致的干扰异常。

3 結论和建议

1）地电场受到不明原因的电流干扰，周边没有设备漏电现象，地电场能检测到测区外很远的微小电流，这与仪器观测灵敏度的提高有很大关系。

2）由于当地经济落后，没有生态环境保护观念，执法力度不强，也是导致事件发生的原因。

3）建议在地电场观测点架设警示牌给予警示，避免以后再出现类似事件的发生。

4）今后我们如何来保护观测环境，最大限度减低人为因素，是以后新的课题。

5）提高前兆观测数据的应用方面，应该通过确认仪器对环境变化的反映，排除人为等其他因素的干扰，确保资料的真实性及地震前兆异常的判断。

参考文献

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[2]钱家栋，赵玉林，桂燮泰，等.国内外地电预报地震研究动态与展望[C]//中国地震预报方法研究.北京：地震出版社，1991：266-276.

[3]杨德贺，袁静，王秀英，等.2017.形变观测数据的多异常形态统一识别[J].地球物理学报，2017（12）：4623-4632.