临汾台地电阻率趋势下降有限元数值分析

依据山西省临汾地震台地质资料、岩层电性资料和台站电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,在此基础上,构建了三维非均匀层状介质有限元模型。三维有限元模型采用水平层状结构,假定浅层三层介质电阻率均匀。依据电测深曲线及水平层状模型,借助地电阻率观测资料获取测区地层电性结构。通过第一层介质电阻率变化模拟了2个测道的浅层介质电阻率变化,分别是测区NS向表层介质电阻率随季节性降雨的变化和EW向浅层介质电阻率随水渠水深的变化。计算结果表明,降雨对地电阻率会造成升高影响,解释了临汾地电年变形态"夏高冬低"的原因;此外,降雨对地电阻率的影响还随深度的增加而增大,同时还与介质均匀性、地质因素等有关。测区附近水渠内水位的加深对电阻率造成的变化很小,认为2010年以来的趋势下降异常跟水渠干扰关系很小。研究结果将会对地电阻率的干扰因素以及可能出现的前兆指示具有重要的意义。     

井下地电阻率观测中地表电流干扰影响计算

本文把地电阻率台站地下介质简化为水平三层均匀介质模型,以点电流模拟地表干扰电流,针对对称四极观测装置,计算了在不同电性结构中的不同深度观测时,地表电流干扰源对对称四极装置地电阻率观测的影响,计算得到:地表干扰源对电阻率观测的影响取决于电性结构的类型和层参数、供电电极和测量电极的埋深以及避开干扰源的距离.本文研究结果对实施井下电阻率观测中台址电性结构的选择、电极埋深、干扰源避让距离等有参考意义.     

2008年汶川MS8.0地震前成都台NE向地电阻率趋势异常的数值模拟

本文针对汶川大地震前位于源区特殊部位的成都台NE测向地电阻率的大幅度趋势下降过程, 以测区地表地电阻率变化与测区内部介质(真)电阻率变化的物理联系的理论为依据, 模拟了测区底层因受孕震过程影响出现一个电性变化区域, 计算了该区域电阻率变化的程度以及其上界面逐步(向上)扩展对成都台地表装置系统地电阻率变化的影响。 结果表明, 当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时, 在成都台的装置系统上测到的地电阻率确实会下降, 下降的幅度随着变化区域上界面向上的扩展而单调增大; 变化区域电阻率减小的程度越大, 这种影响也会更显著。 对于成都台7%的趋势下降异常而言, 从数值模拟的角度来看, 变化区域的电阻率变化可以取多种可能的量级, 不过不同量级的变化与其相应的上界面位置有关, 例如: 底层变化区域真电阻率下降幅度达20%左右时, 变化区域上界面到距地表430 m时, 地表装置视电阻率下降可达1%, 其影响才开始为地表装置系统所识别; 而要解释地表视电阻率有7%左右的视电阻率下降变化, 则要求这个变化区域的上界面上升到距地表122 m左右。     

铁轨干扰浚县地震台地电阻率观测的有限元分析

2016年5月浚县地震台地电阻率EW向测值出现明显变化,为正确评价该变化,依据浚县地震台地质资料、岩层电性资料和EW向电测深曲线,将该台地下介质电性分布简化为二维电性结构,建立三维有限元模型。通过数值模拟,计算测区内地表铁轨干扰对地电阻率观测的影响形态和幅度。结果表明,由数值模拟所得干扰幅度、形态与实际测值的异常变化较吻合,因此从数值分析的角度确定了铁轨对浚县地震台地电阻率观测的干扰。     

通州台井下地电阻率测深初步分析

2020年7月12日唐山古冶 M_S5．1地震发生前,井下小极距地电阻率出现快速下降-折返的变化,变化形态、异常时长符合地电阻率孕震机理变化,但下降幅度远远小于地表大极距地电阻率孕震过程的变化幅度.因此,文章基于通州台地下电性结构和装置系统,采用数值分析方法,分析地表和井下小极距地电阻率的探测深度.结果表明,当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时,通州台地表和井下小极距地电阻率装置系统地电阻率观测值会下降,下降的幅度随着深部介质电阻率变化区域上界面向上的扩展而增大.相比地表观测,井下小极距电阻率观测能更显著地接收到深部电阻率变化信号,对孕震有更强的反映能力.     

山西临汾中心地震台地电阻率EW测道曲线特征分析

将临汾中心地震台地电阻率EW测道电测深曲线,采用水平层状模型反演测区的电性结构,计算EW测道各层介质的影响系数,解释了地电阻率EW测道"夏高冬低"的年变现象。对地电阻率EW测向从2010年9月17日开始出现的趋势下降变化,采用褶积滤波法分析该区降雨和地下水位对地电阻率的影响,发现二者对地电阻率的影响都不显著。分析认为,当前存在的趋势异常变化是可信的,应密切跟踪此异常的发展变化。     

层状介质中膨胀球模拟力源的应力——应变场与视电阻率的关系

本文研究了三层介质中膨胀球模拟震源的应力、应变场以及由这个应力、应变场产生的电阻率变化量和地表视电阻率变化的关系。结果表明,对于一定强度的“震源”,在地电装置探测范围内的应力场随具有不同弹性参数的层位有显著的变化;而应变场却看不出有明显的突变;由地表视电阻率变化量的计算结果揭示了地电异常受台站介质电性结构与力学结构的综合影响。因此作为预报地震的地电阻率法一方面要寻找具有高电阻率——应变灵敏度岩层的台址,另一方面台址的视电阻率变化对各层真电阻率变化要具有好的响应。     

昌黎台地电阻率变化特征分析

使用褶积滤波、线性回归和相关性方法分析了河北昌黎地震台的地电阻率变化特征.结果显示,降雨是昌黎地震台地电阻率出现"夏低冬高"年变的主导因素;地温对地电阻率日变化有较为明显影响,一定程度上影响了地电阻率的年变;地下水位的趋势上升,可能是导致昌黎地震台地电阻率自2017年以来的长趋势下降的主导因素.     

地表固定干扰源影响下地电阻率观测随时间变化特征分析

在水平层状介质模型下,采用有限元数值计算方法建立三维模型,分析了地电阻率测区中位于地表的金属导线和局部电性异常体对观测产生的干扰形态和幅度随时间的变化特征。分析结果显示:1)低阻干扰源位于影响系数为正的区域时,将引起地电阻率观测值的下降变化,位于影响系数为负的区域时,将引起观测值的上升变化,高阻干扰源对观测的影响与之相反;2)地表干扰源影响的动态特征表现为,在浅层介质电阻率较低时对观测的干扰幅度要大于浅层介质电阻率较高时;3)对于正常年变的测道,低阻干扰源位于影响系数为正的区域时引起年变幅度增大,位于影响系数为负的区域时引起年变幅度减小,高阻干扰源对年变形态的影响与之相反;对于反常年变的测道,干扰源对年变形态的影响则与对正常年变测道的影响相反;4)金属导线对观测的干扰幅度受自身电阻率和横截面积影响:电阻率越低干扰幅度越大;有效横截面积越大干扰幅度越大。     

陕西周至地电台地电阻率年变特征分析

本文基于测深反演结果, 通过数值模拟定性分析了地下水位和降雨对周至地电台地电阻率观测的影响; 同时利用褶积算法定量分析了降雨对该台NS向和NE向地电阻率观测的短期影响和长趋势影响.结果表明, 周至地电台地电阻率年变主要由地表薄层介质电阻率季节变化引起, 受地下水位变化影响不明显. 降雨对NS向和NE向地电阻率观测值的影响在短期内与观测结果一致, 表现为增加; 但长期趋势则与观测结果呈负相关关系.根据数值模拟分析认为, 这种变化与降雨及其渗透深度有关.分析结果与实际观测结果一致, 为正确认识周至地电台地电阻率观测与异常判定提供合理的理论依据.      

降雨对大柏舍地电台地电阻率观测的影响

选取大柏舍地电台2011—2019年地电阻率观测数据和降雨量资料,分析降雨对地电阻率观测的影响,利用影响系数理论,对结果进行分析探讨。结果表明,由于大柏舍地电台表层介质影响系数较小且为负值,小幅降雨对该台地电阻率短期影响不明显,仅自然电位差受到干扰;大范围强降雨时,地电阻率和自然电位差均受到影响;因ZD8B仪地电阻率观测系统架空线路漏电,导致EW向分量呈阶降变化,且比用于背景场观测的ZD8M仪变化幅度大。     

降雨对地电阻率干扰的分析

在一些地电阻率观测台站受本身台址条件的限制，观测深度较浅，因此，观测值受到降雨等气象因素的影响。本文选取昌黎台ＥＷ向１９８３－１９９４年观测资料月均值，用褶积滤波和多元回归方法对ρｓ进行了降雨校正，将将之作为一个灰箱系统，将资料外推至１９９５４上，然后与原始观测值作残差分析，取得了一定效果。     

昌黎台地电阻率近期变化的影响因素研究

通过对昌黎台测区环境变化的调查和电测剖面，井液电阻率等测量结果，分析了该台近十年来电阻率变化发展的过程及其变化原因，结果表明测区附近热矿水的扩散，废污水的渗流和降雨等诸多因素的影响是昌黎台地震阻率多趋势下降变化的主要原因。     

山西临汾地震台地电阻率异常分析与探讨

对山西临汾地震台地电阻率观测数据在临汾及其周边地区发生4．0级以上地震时的异常变化、异常形态进行了对比分析,认为,临汾中心地震台地电阻率对于捕捉该区地震前兆异常信息有积极的意义;对2008年4月以来临汾中心地震台地电阻率观测数据的变化情况、变化形态做了分析,其结果可为场源外区域地电异常的研究提供依据和参考。     

河北阳原台地电阻率变化分析

河北阳原台地电阻率NE测向2014年以来出现年变幅变小的年变畸变现象,经核实,这时的观测系统工作正常,而降雨量与地电阻率的异常变化具有一定的相关性,但通过褶积滤波法去除降雨量的影响后,这种异常变化依旧存在。同时,阳原台NE测向的地电阻率与自然电位在2014年的变化具有同步性,也进一步验证了异常变化的可靠性。阳原台地电阻率观测位于晋冀蒙交界地区,对地壳的应力-应变响应比较敏感,其地电阻率异常变化与1989年大同地震和1998年张北地震有较好的对应关系,并显示出持续时间长、幅度大和恢复慢的特点。因此,阳原台地电阻率异常变化的可信度较高,可为监测晋冀蒙交界地区的地震活动提供参考。     

合肥地震台地电阻率与气温、降水、地下水位关系的初步研究

经对地电阻率ρs观测值的分析研究,发现观测数据因受本身台址电性条件的限制,观测深度较浅,受降雨等气象因素的影响明显.运用合肥地电阻率北南、北西向2007-2013年观测资料月均值与温度、降水、地下水位进行相关分析,采用多元线性回归方法对地电阻率进行校正,以反映地电阻率的真实变化,达到提取地震异常的目的.     

江苏省地电阻率年变化及其差异性探讨

以江苏省江宁地震台、新沂地震台和海安地震台为例,归纳了江苏省地电阻率年变化特征的类型,并对地电阻率年变化差异性的原因做了探讨。通过反演计算指出地电阻率年变化差异性的原因主要是由各观测场地地下电性结构造成的,分析这种不同有益于解决在场地选择中如何得到一个规则年变的场地,以便更好地服务于地震预报的数据处理。     

南京地电阻率长趋势变化与区域应力调整的关系研究

江苏南京台北南测道2013—2016年年初出现了与邻近的南京江宁台同步的地电阻率长趋势上升变化,2016年的年中出现了与江宁台和稍远距离的江苏高邮、新沂台同步的趋势下降变化。本文用年变形态、消除年变等数据处理方法并联系该区降雨量分析了南京台等地电阻率长程观测数据,基于视电阻率变化与地下介质内部骨架电阻率ρ°、裂隙水电阻率ρf、裂隙率ν之间的本构关系讨论了地电阻率趋势变化的原因,得到:该台南北向测道地电阻率趋势上升变化起因于台站及周边区域性地下介质的应力调整过程,动力来源可能是本区域地壳局部构造运动。     

2004年印尼8.7级强震前昌黎台的远场电性异常特征探讨

分析了在2004年12月26日印尼8.7级地震前河北昌黎台记录到的自然电位及电场异常, 结果显示昌黎台自电位、 电场正常时段观测到的半日、 半月潮汐波周期变化在震前1个多月发生畸变, 周期消失, 变化幅度相应减小, 震后快速恢复, 且潮汐波记录比震前正常时段更加清晰。 该台地电阻率的观测结果显示起始下降变化比较平缓, 震前一周左右, 变化加剧, 出现多次阶变。 究其原因, 在强震发生前断层的蠕滑作用导致孔隙压力变化, 产生一种可以在岩石中传播的应变波, 由于台站下方岩土层对小应变信号具有很好的放大作用, 所以记录到了这种小幅度的应变波, 也就是远场的静态应变效应。 随着地震临近, 应力作用加强, 远程应变波引起台站下方水位、 水化学性质以及岩石孔隙度、 渗透率等的改变, 导致电阻率、 电场大幅度的阶变, 这反映了远场应变波的动态效应。 当然就异常幅度而言, 应变波的效应还嫌弱一些, 因此昌黎台异常变化可能还叠加了震源区激发的电磁波。     

DEEP TECTONIC STRESS CHANGE BASED ON LONG-TERM APPARENT RESISTIVITY TIME SERIES: A CASE STUDY FROM NORTH SECTION OF YISHU FAULT ZONE

Almost all the destructive earthquakes, so called tectonic earthquake, are produced by tectonic movement. The tectonic movement will cause resistivity changes in the earth. It's valuable for strong earthquake forecast to study the relationship between the resistivity change and tectonic movement. According to magnetotelluric sounding method, we establish a robust estimate method to calculate the long-term apparent resistivity from seismic station monitoring data. We first use 1D layered earth models to test the sensitivity of this method. Then we process the continually observed long term electromagnetic data in 4 years (from 2011 to 2014) from Anqiu seismic station which is very close to the north section of Yishu fault zone. The apparent resistivity curves and the apparent resistivity time series for different frequencies are obtained. The time series show the resistivity increase in the selected 4 years, which is in good agreement with the GPS baseline data. This also satisfies the results from rock mechanics experiments on deep rocks (upper mantle) that the resistivity will increase with improved stress in a high temperature and pressure environment. The method is valuable for studying electromagnetic precursor of strong earthquakes and strong earthquake prediction.