起伏地形条件下层状介质的视电阻率计算及其在地电前兆分析中的应用

本文以二维层状介质模型为基础利用边界单元法,对地形起伏所引起的视电阻率变化进行了数值模拟,探讨了水平层状介质表层存在不规则地形条件下地电阻率的理论计算方法,并讨论了地形对地电前兆复杂性的影响。结果表明,起伏较大的地形变化对视电阻率相对变化量中的深层电阻率变化有减小作用,这就降低了地电观测资料中包含的深层电性信息的比例,因而对突出地电观测资料中孕震变化的成份是不利的。     

起伏地形条件下层状介质的视电阻率计算及其在地电前兆分析中的应用

本文以二维层状介质模型为基础利用边界单元法,对地形起伏所引起的视电阻率变化进行了数值模拟,探讨了水平层状介质表层存在不规则地形条件下地电阻率的理论计算方法,并讨论了地形对地电前兆复杂性的影响。结果表明,起伏较大的地形变化对视电阻率相对变化量中的深层电阻率变化有减小作用,这就降低了地电观测资料中包含的深层电性信息的比例,因而对突出地电观测资料中孕震变化的成份是不利的。     

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。     

地电阻率季节干扰变化分析

结合我国实际,本文提出四类地电阻率季节变化的干扰模型.经模型理论计算及同有季节变化的四十多台站的实测资料对比得出:(1)地电阻率季节变化是探测深度偏浅时,地表层电性变化,特别是表层地下水水位年动态变化所引起的一种与地震无关的干扰变化.其变化形态与量级取决于干扰模型、地电断面类型以及探测深度.(2)通常地电阻率季节变化与浅层电阻率变化的符号一致,呈现出正常季节变化;但对 K,Q 型地电断面,当干扰层位于地表第一层时,将从某一供电极距开始,出现反常的季节干扰变化.(3)当探测深度大于300m 时,不论正常的还是反常的季节变化,其幅度都将小于2%.因此,只要适当选择台址或加大供电极距使探测深度足够大,便可排除或压低这种干扰.      

新沂地震台地电阻率反向年变分析

结合新沂地震台电测深曲线、 测区地质剖面资料, 建立了三维非均匀层状介质有限元模型. 以第一层介质电阻率变化模拟表层介质电阻率随季节性降雨的变化, 在模型中计算了3个测道的地电阻率年变化形态. 计算结果表明, EW和N45°E测道地电阻率随表层介质电阻率的增减同向增减, 而NS测道地电阻率则与表层介质电阻率变化相反. 该结果符合新沂台3个测道实际观测的年变形态．      

河北地区地电场观测数据地电暴变化特征

选取河北省6个地电台站地电场观测数据,分析地电场静日和地电暴期间的波形变化,讨论地电暴期间不同台站之间急始脉冲和急始变幅差异性,认为:地下介质不均匀性造成地电暴急始脉冲相位不同;地电暴急始变幅差异与观测台址表层电阻率大小关系密切。应用最大熵谱方法提取频谱成分,发现地电暴日高频短周期成分更加丰富,优势周期约1.6 h。     

视电阻率年变的定量计算

本文定量分析地温、地下水位变化对视电阻率的影响。首先建立与地温、地下水位变化相应的地电断面,这种断面的电性不是分层均匀的,然后用有限单元法计算视电阻率。计算结果表明,对与临沂地电台相近的地电断面,地下水位的变化对视电阻年变的影响大于地温年变的影响,前者约为后者的两倍。基岩对年变大小有强烈的控制作用,基岩浅,年变明显,基岩深,年变大为减弱。      

水平两层均匀介质中井下电阻率观测信噪比的理论计算

在点电源水平两层均匀介质模型下计算了在不同地电断面中观测时地表干扰电流源对观测的影响。得到:地表干扰电流源对地电阻率观测电势差的影响取决于地电断面类型和参数、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选择、电极埋深、干扰源避让有参考意义。     

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。     

武都地电阻率在文县-临江Ms5.0地震的异常反应

在文县-临江Ms5.0地震前,武都地电出现明显异常;N85°E道和N73°W道地电阻率资料,打破正常年变化形态;尤其N85°E道地电阻率资料出现近似勺形变化.     

地电阻率正常变化与电剖面的关系

本文以变化电性剖面模式阐明地电阻率正常变化的复杂行径及其以可能原因为基础, 通过计算得到了地电阻率正常相对似年变幅与台址电性剖面诸参数间的定性、定量关系.从而阐明台址电性参数条件对地电阻率正常变化的影响和控制作用.通过实验证实上述结论的正确性, 指出获取平稳正常变化资料的可能性和具体途径.      

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.     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATIONS FOR CAVITY RESEARCH WITH GEOELECTRICAL RESISTIVITY METHODS*

The exact localization of subterranean cavities and the determination of their dimensions is very important for the planning of geotechnical and mining activities. It is a complicated geophysical task often at the limit of detection. Nevertheless geophysical investigation is the only alternative to a dense and expensive grid of boreholes. This report tests the usefulness of geoelectrical resistivity methods for cavity detection under some new aspects. The basis for evaluation was a theoretical analysis of different conventional and focussing measuring arrays and of special arrays for a geoelectrical research between two boreholes. The limit of detectability of a cylindrical cavity of defined cross-section and depth was calculated for the different measuring arrays on the basis of computation of the apparent resistivity ρa. Furthermore, the influence of possible errors (current supply of the electrodes and the distance between the electrodes) is discussed for focussed systems. The second part of the article is directed at the behaviour of the apparent resistivity ρa, the disturbing potential δV_d caused by the cavity and the normal potential δV₀ of the measuring array all in relation to a homogeneous earth. Some new results are presented. In the last part of the article theoretical results are compared with some field measurements.     

地电阻率观测常见变化形态及其可能原因分析

地电阻率连续观测中常见的变化形态有长趋势变化、年变、日变化、阶跃、高频扰动、快速下降/上升、年尺度持续性下降/上升变化等形态,且多种形态通常相互叠加在一起,构成观测曲线复杂的变化形态。本文结合地电阻率观测基本原理、地电学科多年的研究成果和异常核实工作,尝试对地电阻率观测中常见变化形态可能的产生原因进行分析和总结,以期为异常分析和震情跟踪提供一定的参考。     

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。     

Sensitivity of transversal apparent resistivity to the changes in electrical resistivity of the elements of a 2D geoelectrical structure

The sensitivity of transversal apparent resistivity to the changes in the electrical resistivity of elements of a two-dimensional (2D) geoelectrical structure is studied by numerical modeling. This sensitivity is found to have a series of specific features, due to which the monitoring of transversal apparent resistivity can serve as a helpful addition to the monitoring of longitudinal apparent resistivity to trace the dynamics of subsurface and shallow crustal elements of the medium. It is shown that the method previously suggested for the inversion of relative changes in apparent resistivity into relative changes in electrical resistivities of the elements of the geoelectrical structure is applicable to the transversal electrical resistivity.     

中强震前新沂台电阻率各向异性值（S）变化特征

对新沂地电阻率观测资料进行处理的基础上,研究了地震地电阻率各向异性的前兆异常特征,结果表明：1．在中强震前,震区一定范围内的地电阻率各向异性值（S）会出现上升型异常变化,这种变化表现为在原有平稳变化的背景上的上升变化或者是在原有上升趋势背景上的加速上升变化、亦或是在原有下降趋势背景上的上升变化;2．台站周围400km内5级以上地震发生前均存在明显的地电阻率各向异性值（S）前兆异常。     

金属护栏对洛阳地震台地电阻率干扰定量分析

自2018年12月起,因洛阳地震台测区内安装金属护栏,该台地电阻率出现异常变化。为正确评估此次影响,结合洛阳地震台电测深曲线、岩性资料建立了三维水平层状结构模型,利用有限元法计算了测区内金属护栏对洛阳地震台地电阻率观测的影响。同时,建立典型“H”型电性结构模型,分析了不同属性的金属导线对地电阻率观测的影响。结果显示：①金属护栏是洛阳地震台此次地电阻率年变异常的主要影响因素。当位于测区内影响系数为负的区域时,金属护栏引起地电阻率的趋势性上升;当位于影响系数为正的区域时,金属护栏引起地电阻率的趋势性下降。②不同属性的金属导线对地电阻率观测的影响不同。导线与测道夹角减小、导线长度增加、导线电阻率减小以及导线横截面积增加等均会导致干扰源对地电阻率年变影响作用增强。     

地电台址构造条件的三维有限元数值模拟

本文应用粘弹性三维有限元程序,模拟了在定常速率加载边界条件下,断层对于层状介质应力、应变场的影响,并进而通过应力—应变场与地电阻率变化的关系,最终揭示出断层对地电观测的影响。计算结果表明,断裂所处位置、断裂的力学性质及类型对地电台址的选择有重要意义。破碎且较宽的平行断层对地电信息有一定的阻隔作用,而久不活动的被压实的断裂、垂直断层的中段、雁列式断裂端点对地电信息却有增强作用。另外本文还讨论了发震构造的类型对地电观测的影响,结果表明断错型地震的前兆信息强,而走滑型地震的前兆信息弱。     

地震地球物理观测台网地电数据集

我国地震地球物理观测台网中地电站网由92个地电阻率站点和111个地电场站点组成,地电数据集由地电阻率、地电场观测数据及相关产品构成,含我国地电站网在运行131个观测台站的原始观测数据、预处理数据和产品数据,并附带观测日志、基础信息等辅助信息,可为地震预测预报、地球动力学、电磁环境监测等多方面的科学研究提供强有力的数据支撑。