地震地电场前兆观测方法创新及应用——深井电极垂向地电场观测方法及应用

将现行的地震地电场前兆地表水平方向观测方法改为深井电极垂向地电场观测方法,可大大缩小观测场地范围,有效排除地表电磁环境的干扰影响,解决目前地电场观测场地选择困难、干扰影响严重的问题,更好地获得地震前兆信息。开展深井电极垂向地电场观测,可充分利用深井钻孔的条件,安装其他项目观测装置,开展综合观测,取得更丰富的观测资料。利用已有台站的深井钢管作电极,开展地电场前兆观测,可等同于深井电极垂向地电场观测,开辟地震前兆观测新途径,具有较好的观测效果;实现在老台站增设地电场观测项目而不需要太大的投资,值得推广。     

地电场双电极测量方法研究

目前,地电场台站均采用单电极测量方法,当电极出现不稳定或故障时,无法快速准确判断电极问题,更不能及时更换电极,从而影响地电场观测质量,可信度降低。洛阳地震台采用固体不极化和铅两种电极观测,可有效解决上述问题,保证地电场观测资料的连续、可靠及真实性。     

地电场电极故障判定及机理分析

分析总结近几年来河北省地电场台站地电场电极故障出现的数据变化,认为河北省地电场数据在无干扰情况下变化形态稳定,部分台站图像中可见“峰-谷”形态,且相关系数及差值良好。地电场电极故障时,共用该电极的两测道数据有同步干扰主要表现在:①两测道数据相关系数减小、差值变大。②图像上同步出现台阶、突跳、长趋势变化。根据数据变化的同步性可以初步判断电极故障及故障电极位置,另外还需非电极故障的排除,首先对观测环境、仪器、外线路、线路接头、配线板等进行检查,其次用对比试验法,即预埋新电极接入备用地电场仪器与故障电极并行观测,通过对比确定电极故障。最后运用化学及数学方法Butler-Volmer方程及Nernst方程对电极故障造成的数据现象进行分析解释。该研究结果为台站及时进行电极故障判断有一定参考意义。     

大地电场铅电极的研制

张家口地震中心台经过多次试验,成功研制了大地电场铅电极,采用新型的电极孔成孔方法及埋设技术进行了试验观测,从实验数据中可以明显看到地电场的日变形态。该电极具有制作工艺合理、电极差较小、稳定性能较好、噪声低、使用寿命长、易于保存和使用方便等特点,不仅可以满足大地电场长期定点观测的要求,还可以用于地电阻率观测,亦可作为地震电磁扰动观测中的电极传感器。铅电极应用前景广阔。     

大地电场观测深埋铅电极测量系统试验

为使用铅电极替代不极化电极,以解决滨海地区大地电场观测系统稳定性差的问题,先后开展了浅埋的铅电极与不极化电极的大地电场对比观测,以及深埋铅电极与浅埋铅电极的对比观测试验。结果表明:铅电极与固体不极化电极的观测数据在短期内有较好的一致性;深埋铅电极的大地电场观测资料在长期稳定性上优于固体不极化电极;而观测数据的内在观测质量也高于浅埋铅电极。     

电极极化电位对地电场观测影响研究

在分析地电场测量电极的极化电位产生机理的基础上,通过同类电极组合试验和不同类电极对比试验,对极化电位在地电场观测中的影响形成几点认识：①由于电极和土壤介质之间的接触电位和扩散电位的影响,极化电位的存在具有普遍性;②当工作状态稳定后,电极极化电位可能使得观测结果产生固定偏差,但在误差允许的范围内;③正常情况下,电极极化电位的存在不影响对地电场变化特性的观测。     

地电场多极距观测的异常识别和分析

以上海地区的3个地电场观测台站的资料为例,结合地电场多极距观测原理对地电场信号异常进行识别分析。结果表明,利用地电场多极距观测装置系统和分析方法可以有效识别并区分地电场观测中的电极极化干扰、雷击干扰、高压直流输电干扰、电离层扰动干扰和自然电场异常等信号。     

新丰江水库区和平地电站电阻率深孔多电极抗干扰观测实验

随着社会经济的快速发展,传统的地震地电阻率观测想避免环境干扰的影响已经是不可能的事情。在这种形势下,由横向向纵深发展的深埋电极电阻率观测方法正得到越来越多的重视和研究。通过利用和平地电站已开展近20年的深孔电阻率观测试验的有利条件,进行深孔多电极组合实验观测研究。总结了多种实验结果,证明在深孔中设置多电极组合的优势,并表明电极只要埋人地下一定深度后,就能达到压抑地表的干扰影响。     

海安地震台深埋电极地电阻率观测分析

通过对海安地震台深埋电极和表层电极对比观测结果进行分析,发现相对表层电极观测,深埋电极观测能有效降低表层影响系数,对改善年变特征具有很好的效果,并且在避免表层干扰和提高观测精度上具有明显意义。深埋电极观测方式为解决地电阻率场地中的金属干扰、降雨影响等提供新的思路。     

深井电极交叉供电对自然电位的影响

通过实验论证平凉地震台深井电阻率观测自然电位畸变由电极交叉供电造成,讨论分析不同电极供电对自然电位的影响。结果表明:对测量极供电,会影响自然电位,不会影响电阻率测值;单极供电对自然电位的影响表现为阶跃突跳,并以指数形态恢复,恢复时间约10 h,干扰峰值与供电电流、供电时间等有关;对观测数据进行校正,取得较好效果。     

电导电极比测实验及其误差分析

260型电导电极能满足日常地震观测要求,但其精度在观测高和低电导率水样时有所不同;电导池常数的标定对电导率的日常观测是非常关键的,准备一支备用电导电极以确保电导观测的精度,提高观测数据的质量。     

基于数字电极技术的电法测量系统

本文分析了电阻率层析成像系统的阵列电极的特征和现代地震勘探采集系统的数字检波器技术,提出了基于数字电极的电法测量系统设计,这种设计将实现电法测量的一次创新;然后较为详细讨论了数字电极的电路结构、系统的总体设计、控制通信网络拓扑结构和其他关键技术,该系统的通信网络结构基于DeviceNet现场总线;最后描述了该系统的功能特点,它不仅用于电阻率、激发极化、相位以及复电阻率的等多种方法,而且可用于时间域或频率域中的2D、3D电法勘探,并同时测量多种装置的数据,实现拟地震方式的勘探.     

Dipole electrode sounding in earthquake prone region

This paper aims to analyse the geoelectrical resistivityρ _s data on the dipole electrode sounding, which were firstly accumulated from the earthquake prone region in China. The analyses on the one order difference value of the geoelectrical resistivity indicated that, firstly, more than 4 percent of theρ _s data reveals the precursors by 3 to 76 days ahead the earthquakes occurring, with the magnitude range of 4 ≤M ≤ 6. 4, in a region of 100 km around the station, and secondly, the results revealed that the seasonal variation ofρ _s data were slight. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,14, 211–219, 1992.     

深埋电极的地电阻率观测研究

首先研究了四极观测系统装置系数与电极埋深的关系;然后给出了点电流源在3层地壳模型的地表和第二层时,电源所在层的电位的解析表达式;最后将天津宝坻地区的电性结构简化成一个3层模型,计算给出了当地表层和基岩中的电阻率出现变化时,在地表和基岩上层开展四极地电阻率观测结果与供电极距和深度的关系.     

地电场布极方式研究

针对南京地震台地电场无斜道测量的布极方式,从地电场的矢量特性着手,经过对观测数据的分析,认为目前普遍采用地电场斜道观测的方式可以取消,增加NS测道和EW测道的测量,加大地震前兆数据的采集,为地震预报提供更多的前兆观测数据。     

A new telluric KCl probe using Filloux's AgAgCl electrode

The measurement of the telluric field's long-time variations requires stable instruments in the period range above 1 day. Obviously, most problems arise from drifting voltages between the telluric probes. Good results have been achieved using a three chamber Hempfling KCl probe together with Filloux's AgAgCl electrode. However, a one chamber probe of 0.6 m length and 0.06 m diameter filled with saturated KCl solution may be sufficient for some applications and additionally allows permanent control of the electrolyte's salt concentration. In a field test the telluric field at a single site was simultaneously observed using one and three chamber probes separated by 25 and 55 m resp. For periods shorter than 1 hour the noise level of the electrodes was found to be less than 1 (mV)²/Hz whereas in the period range between 1 hour and 1 day it increases to 100 (mV)²/Hz. Consequently, surveys investigating long periods of the telluric field can be carried out using small electrode separations of a few tens of meters. Furthermore, the stability of this probe negates the need to interrupt the time series for servicing of the probe. However, the one chamber probe is somewhat inferior to the three chamber probe with regard to temperature dependence at long periods.     

基于CAN总线技术的电极控制器设计

分析目前多极距测量系统存在的问题,将CAN总线技术应用于多极距地电阻率测量系统中,研制基于CAN总线技术的新型电极控制器。详细介绍电极控制器的主要特点、工作原理、硬件结构设计以及通信协议。经过各种性能测试,结果表明,该电极控制器稳定可靠,符合多极距地电阻率观测要求。