青海拦隆口地电阻率异常变化分析

李霞，冯丽丽，赵玉红，刘磊

(青海省地震局，青海 西宁 810001)

0 引 言

中国自1966年邢台7.2级地震后将物探地电阻率法引入地震监测预报研究中[1-3]，在多次中强地震前都记录到了地电阻率异常变化[4]。地电阻率观测以对称四极装置的浅表电阻率观测为主，观测对象是地表下一定深度的介质综合电阻率，通常称之为视电阻率。视电阻率主要受季节、地下水开采等因素影响，数据时间序列通常存在长期变化、年变和日变等变化[1，5]。

拦隆口地震台(以下简称拦隆口台)位于青海省湟中县拦隆口镇下鲁尔加村。地形开阔、地势平坦，周围无高压输电线路和大型变电所，场地北边离布极区边缘20 m为乡村公路，周围为村庄农田，在观测环境保护区内场地周围无大型干扰源。拦隆口台地电阻率观测始于2015年，自观测以来地电阻率东西方向资料稳定，年变特征明显。2018年6月以来东西测向出现快速上升后下降转折变化，快速上升幅度约2.7 Ω·m，后续下降转折幅度约1 Ω·m。由于青海及邻区近年来强震频发，震情形势严峻，此次异常形态又较为显著，因此相关人员较为重视，深入地开展了异常核实工作，从观测系统、测区环境和降雨干扰等几方面进行了分析和研判。

1 台站构造背景与场地观测概况

拦隆口地震台距离拉脊山北缘断裂带约40 km(图1)，拉脊山断裂带由拉脊山北缘和南缘两条断裂带组成，其中北缘断裂带西起日月山垭口的山根村一带，向东沿拉脊山北缘的青石坡、石壁沿、红崖子、峡门，到临夏的大河家以南止，全长约230 km，其性质以挤压逆冲为主。沿断裂带考察发现了其新活动的一些地质地貌证据，最新活动为晚更新世。沿断裂带有中强地震发生，弱震密集分布在断裂带东、西两端，最大地震为4.7级。

拦隆口台地电阻率与地电场进行同场地观，采用ZD8M地电阻率仪进行观测，采样率为整点值，布设装置系统为东西与南北正交方向十字型(图2)，供电极距A1B1与A2B2均为1 000 m，测量极距M1N1与M2N2均为200 m。观测线路包括外线路和室内配线两部分。从电极至观测室的线路为外线路，观测室内的线路为室内配线。采用架空方法敷设外线路。供电极接地电阻小于30 Ω，测量线路对地绝缘电阻大于5 MΩ，均符合规范要求[6]。

图1 拦隆口台地理位置 图2 电阻率观测布极

2 异常分析

拦隆口台地电阻率东西向2018年6月初出现大幅度上升变化，7月转折下降，7月底再次出现转折上升，这期间最大变化幅度达2.29 Ω·m。拦隆口台地电阻率自2015年架设以来，东西向年变形态与幅度基本稳定，每年5～6月期间一般达到年变极小值，2018年6月年变幅度却达到极大值，且高于2015～2017年年变极大值，故2018年拦隆口台地电阻率破年变现象十分显著(图3)。2015～2018年拦隆口台地电阻率东西向年变化量日均值情况见表1。

图3 拦隆口台地电阻率日均值变化曲线

表1 拦隆口台地电阻率东西向年变化量日均值

2.1 “异常”现象的初步分析

拦隆口台地电阻率东西向破年变异常出现后，相关人员及时查询了拦隆口台同期观测日志，未发现和异常事件同步的明显干扰，认为该异常是由短期干扰引起的可能性较小。考虑到测区外线路在2018年4～5月期间因田间道路施工改造，部分东西向电极受到影响，且从附近村民处了解到，2018年以来新建若干钢化结构温室大棚，地基处均埋有铁丝网。此外，2018年拦隆口台降雨量较往年增多，故初步认为，此次异常变化与环境干扰和降雨有关。

2.2 观测系统工作状态检查

依据地电阻率异常落实规范要求，需对台站观测仪器进行标定、观测线路漏电、电极接地电阻和避雷系统进行检查。结果表明：测量仪器校验、稳流电源性合格；供电线、测量线绝缘检测合格；各电极接地电阻稳定。

2.3 环境干扰情况调查

2018年8月6日异常核实相关分析人员勘察拦隆口台测区环境(图4)，通过现场勘察发现以下问题：

(1)2018年以来测区周边陆续新建设多个现代化钢架结构蔬菜大棚(最近距离50 m)，且地基建有铁丝网，对观测造成一定干扰影响[4，6];

(2)2018年4月地电阻率东西测向由于田间道路改造，将大部分地电阻率观测电极拔出。由于地下岩石一般具有孔隙或者裂缝，而这些孔隙或裂缝中必然含有不同浓度和化学组分的水溶液，使得地电阻率观测值在不受其他因素影响下应当维持在一定范围。而地电阻率观测电极移动后造成后续测量电极与土地接触不良，使得地下岩石孔隙或者裂缝连通性变差，从而具有一定导电性的水溶液流通性变差，导致电阻率值加速上升。

综上认为，此次拦隆口台地电阻率变化与环境干扰有较大关联。

图4 拦隆口台地电阻率测区环境

2.4 异常分析与性质判定

从拦隆口东西向地电阻率曲线(图5)可以看出，破年变始于2018年6月，在2018年6月30日达到峰值(41.4 Ω·m)后转折向下，7月中旬开始回返上升于7月31日达到峰值(41.27 Ω·m)后再次转折向下。对比往年形态和幅度，2018年年变形态峰值出现过早(1～2个月)，幅度较以往年变均值增长20.4%。分析如下：

(1)通过对观测系统和线路检查未发现问题，因此判断拦隆口台地电阻率东西向测值变化可靠，能够真实反映地下电阻率变化情况。

(2)从降雨量的对比分析来看(图5)，2018年降雨量峰值(7月9日)与电阻率异常峰值(6月30日)并未完全同步，但是整个异常持续期均存在降雨量大的特点。由于拦隆口台无辅助测项资料，故本次未对地电阻率与地下水位进行对比分析。

(3)通过勘察周边测区环境，存在施工和灌溉影响，且时间与异常出现时间基本同期。受田间道路改造影响，拦隆口台地电阻率东西测向在4～5月底期间大部分观测电极被拔出，在6月初施工结束后重新埋入，使得后续测量过程中电极与土壤接触不良，地下岩石孔隙或者裂缝连通性变差，从而具有一定导电性的水溶液流通性变差，导致电阻率值加速上升。观测一段时间后，受土壤压实作用和降雨、灌溉等因素，地电阻率观测电极逐渐与地下土壤接触良好后，6月中旬电阻率值逐渐趋于稳定变化范围。

此外考虑到南北测向电极未出现相同变化(未施工)，故认为此次电阻率东西向异常变化与施工影响存在较大关联。测区周围4月以来新建现代化温室大盆，大量钢化材料和金属网对测区稳定环境也造成一定影响。

图5 拦隆口台直流单装置地电阻率观测东西向与降雨量对比曲线(日均值)

3 结 论

(1)2018年6月拦隆口台地电阻率东西向观测曲线出现异常后，进行了标定、绝缘及漏电等检测，结果表明观测仪器和观测系统工作正常。异常出现期间对观测环境进行巡查，认为测区范围内新建现代化钢架结构蔬菜大棚(最近距离50 m)，且地基建有铁丝网，可能对观测有一定的影响。

(2)2018年4～5月东西测向受到田间道路改造施工影响，6月初地电阻率观测电极重新插入地表，造成后续测量电极与土壤接触不良，地下岩石孔隙或者裂缝连通性变差，导致电阻率值加速上升。随后受土壤压实作用和降雨、灌溉等因素，地电阻率观测电极逐渐与地下土壤接触良好后，6月中旬电阻率值逐渐趋于稳定变化范围。2018年6～7月期间拦隆口出现强降雨，且量值超过往年，对观测也造成一定影响。

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