满洲里地震台地电场观测中的主要干扰因素识别

金志辉 王怡 陆颖哲 谭园梦 丁修毅 郭晔 铁桩

摘 要：【目的】依据满洲里地震台2020年以来的地电场观测数据资料，识别出该台地电场所受干扰因素。【方法】通过将该台地电场数据曲线的正常变化形态，与其在不同干扰情况下所产生的各类数据曲线变化形态进行对比分析，同时观察和参考相对变化率、K指数等其他质量参数的变化情况，并结合实地调查。【结果】该台地所电场受干扰因素主要包括：测区附近蔬菜大棚输电线路漏电干扰；公路养护站设备漏电干扰；地电暴干扰等三种主要干扰因素。【结论】相关研究可使该台在地电场的日常数据分析处理上更具准确性和快捷性，可为其他类似条件下的地电场在数据分析处理、异常核实及地电场观测数据在地震监测预报中的应用和相关研究提供参考。

关键词：地电场；干扰因素；识别

中图分类号：P315.7     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）06-0111-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.06.022

Identification of Main Interference Factors in Geoelectric Field Observation at Manzhouli Seismic Station

JIN Zhihui1 WANG Yi1 LU Yingzhe1 TAN Yuanmeng1 DING Xiuyi1 GUO Ye2 TIE Zhuang1

（1. Hailaer Earthquake Monitoring Center Station， Hailar 021000，China; 2. Xilinhot Earthquake Monitoring Center Station， Xilinhot 026000， China）

Abstract：[Purposes] Based on the geoelectric field observation data of Manzhouli Seismic Station since 2020， the interference factors of the geoelectric field are identified. [Methods] This paper compares and then analyzes the normal change pattern of the geoelectric field data curve of the station with the change pattern of various data curves generated under different interference conditions， observes and then refers to the changes of other quality parameters such as relative change rate and K index， combining with field investigation. [Findings] The interference factors of the electric field in the platform mainly include： the leakage interference of the vegetable greenhouse transmission line near the survey area; Leakage interference of highway maintenance station equipment; Three main interference factors such as geoelectric storm interference and the corresponding interference characteristics. [Conclusions] Relevant research can make the station more accurate and fast in the daily data analysis and processing of geoelectric field， which can provide reference for data application and scientific research of geoelectric field data analysis and processing， anomaly verification and geoelectric field observation data in seismic monitoring and prediction under other similar conditions.

Keywords： geoelectric field; interference factors; identification

0 引言

地電场是一种重要的地球物理场，由大气层中的各种电流体系在地球内部所产生的感应电场（大地电场）和地壳中的某些物理、化学作用引起的电场（自然电场）组成［1］。地电场观测也是地震前兆观测手段中的重要组成部分，对地震预测的分析研究具有一定的指向性意义。其通过测量地表每个测向两点之间的电位差，来获取大地电场和自然电场及其随时间的变化。在地电场的日常观测中，由太阳风引起的空间电磁场剧烈变化形成的地电暴，以及观测场地的地貌特征、水文条件变化等，都会对地电场观测数据产生一定的干扰［2］。

本研究基于满洲里地震台的地电场观测数据，识别出该台站地电场所受到的主要干扰因素，在一定程度上克服了部分工作人员因缺少识别经验，而在数据处理、干扰分析等方面无法准确判定的情况［3］，以期为相关科技人员在干扰识别分析及震情监测跟踪等方面提供参考。

1 满洲里地震台地电场观测区概况

满洲里地震台地电场观测区位于呼伦贝尔草原西侧腹地，满洲里市区南郊，距离满洲里地震台办公场所约2 km。地理坐标为东经117°26′23″，北纬49°33′16″，海拔高度为681.8 m。地下主要是黄土层覆盖，地势由东南向西北倾斜，如图1所示。

所使用的地电场仪为ZD9A-Ⅱ型数字地电场仪，于2007年架设完成。电极埋设成“L”形，O点电极位于地电场观测室北侧，南北向长极距电极位于O点电极北侧500 m处，短极距电极位于O点电极北侧250 m处；东西向长极距位于O点电极东侧500 m处，短极距电极位于O点电极东侧250 m处。观测区平坦、开阔，无遮挡，地电场布极示意如图2所示。

电极是兰州所生产的LGB-3型固体不极化电极，每个电极坑的深度均在4.5 m以上。根据规范要求，用pvc管做电极观测管，将电极置于其中，用长效降阻剂填充后，回填土到与pvc管平齐，然后覆盖水泥盖板。外线路采用2.5 m2的锴装两芯铜缆、室内线路采用2.5 m2的硬芯铜缆，型号JC22。外线路采用地埋方式铺设，地埋深度为1 m。自架设以来，仪器运行稳定，数据质量可靠。近年来，由于观测场地环境的不断变化和仪器自身的老化，干扰因素渐有增强，观测数据质量出现下滑。

2 主要干扰因素

通过对数据资料变化规律的分析总结及实地调查，得出满洲里地震台地电场主要受到场地环境和地球物理事件两种干扰因素影响。场地环境干扰为测区附近蔬菜大棚输电线路漏电干扰和测区附近公路养护站及其周边牧羊点设备漏电干扰，地球物理事件则为地电暴干扰。

2.1 测区附近蔬菜大棚输电线路漏电干扰

测区附近蔬菜大棚输电线路漏电干扰是满洲里台地电场近年来所受到的最为频繁的干扰。主要集中在3月至11月期间，单次干扰持续时间有长有短，对地电场数据曲线变化特征的影响十分明显，尤其是重点影响东西向和北东向长测道。受其影响，相应测道数据曲线常常表现出上升、下降、突跳或阶跃形态。

2022年10月30日，东西向和北东向长测道数据曲线出现阶跃形态，最大变化量达到31.73 mv/km，相对变化率达205%。干扰出现后，经对仪器外线路、电极坑、室内外线路接头、避雷装置、配电装置等逐一检查，对周边农户、牧户等进行走访了解，确定为东西长极距以东100 m处的蔬菜大棚输电线路干扰，共计影响时间为7 h 45 min，如图3所示。

2020年4月12日至18日，同样干扰源再次导致地电场全部测道均受到干扰。除南北短测道出现尖峰突跳外，其他所有测道均出现阶跃变化形态，其中北东短测道为向下阶跃，其他测道为向上阶跃，最大变化量达到66.16 mv/km，相对变化率达1 165.8%，如图4所示。

2.2 测区附近公路养护站设备漏电干扰

此干扰频次相较测区附近蔬菜大棚输电线路漏电干扰较少，但所造成的干扰程度和影响仍有必要重点关注。单次干扰时间不固定，对地电场数据曲线变化影响十分明显。

2020年5月20至21日，北南短测道及北东长测道出现阶跃变化形态，其他测道未见明显异常。经仪器设备检查和地电场观测区域周边走访调查，确定了为北南短测道附近5 m处公路养护站设备漏电造成干扰，最大变化量达到1.81 mv/km，相对变化率达13.9%，如图5所示。

2.3 地电暴干扰

在地電学中，地电暴是指地电场观测记录到的受远源空间电流体系如太阳黑子爆发等引起的剧烈地电场扰动影响。地电暴与地磁暴起源于相同的场源，因此，每当地电暴发生时，所有的地电场和地磁场台站观测数据均会受到不同程度的扰动，地磁活动指数也往往被用作量化地磁暴扰动程度的指标之一［4］。磁暴发生时，地磁 K 指数一般为 5 以上（学界按地磁 K 指数对磁暴进行分类，K=5、6 为中常磁暴；K=7、8为中烈磁暴；K=9为强烈磁暴），因此地磁指数 K≥5 时作为认定地电暴发生的一项重要参考标准［5］。

2021年3月1日01：54至4日14：00，满洲里地震台地电场日变形态有所反常（如图6所示），结合地磁数据同步观测，发现该时段最大K指数达到5，检查仪器及室内外线路、避雷装置并巡视测区环境等一切正常，确认为受到了典型的地电暴干扰。同一时间下，调取乌加河地震台地电场数据进行对比分析（如图7所示），可见两个台站的地电场数据曲线变化均表现为基本一致的干扰形态，再次确认为受到了地电暴干扰。

3 结论

通过对满洲里地震台地电场观测数据资料的分析研究，结合实地调查等方式，得出该台站地电场主要受到测区附近蔬菜大棚、公路养护站和其周边住户的生产生活漏电，以及地电暴等两类因素带来的干扰。其中前者带来的干扰影响频次较多、程度较大。受限于干扰源占地规模广、漏电暴露点密集、生产需求重、用电体量大且操作不规范，且容易受到融雪和降雨等二次影响，尽管采取了相关防范和补救措施，但仍无法彻底阻断干扰。后者则属于地球物理条件因素，且具有广域同步性，即同一地电暴事件在广域内地电场几乎同一时段发生，所记录到的地电暴初相几乎同步［4］。

通过对以上主要干扰因素的识别分析，一定程度地总结和归纳出了该台站地电场数据的一些变化特点，这对后续地电场观测数据资料的日常处理、分析和应用提供了一些基本的认识和帮助，为地电场在监测和预报地震等研究提供了参考。

参考文献：

［1］孙正江，王华俊.地电概论［M］.北京：地震出版社，1984：23-28.

［2］王秋宁，李媛媛.陕西地区地电场典型干扰研究［J］.山西地震，2022（2）：22-26，32.

［3］郭建芳，周剑青，佟鑫，等.地电场观测中的干扰分析［J］.华北地震科学，2011，29（4）：38-43，48.

［4］范晔，叶青，刘高川.地电暴事件判别方法及特征分析［J］.地震工程学报，2020，42（1）：107-115.

［5］龚永俭，程立康，张长轩，等.天津地区地电暴与磁暴的对比分析［J］.华南地震，2019，39（4）：75-83.