前兆地电阻率资料处理的剥皮法

在台址下电阻率分层均匀的前提下，针对我国绝大多数前兆地电台单极距观测的事实与现状，提出一种试图从这种观测所获得的视电阻率时间序列中识别电阻率表层变化和深部变化的等效模型方法．分析表明，在保持布极方式和观测结果不变的前提下，任意多层的地电结构都可以视为一个二层地电结构——等效模型．本文中，等效模型上层的地电参数（电阻率和厚度）与实际模型第一层相同，下层的地电参数（电阻率）则根据等效要求，由实际模型第二层及其以下各层的地电参数经计算得到，因此，等效模型的下层包含了实际模型第二层及其以下各层的综合影响．初步研究表明，这种方法是可行的．      

埋地金属管道影响视电阻率观测的数值模拟

目前在地震研究领域,绝大多数地电阻率观测台站均采用温纳装置,按照单极距方式进行观测,观测的视电阻率变化应该是表层变化(主要是干扰)和测区范围内深部变化(地下介质应力与应变状态发生变化)的综合变化。随着社会和经济的发展以及城市化进程的加快,城市基本建设范围快速扩张,不少地电阻率观测站受到各种各样的干扰,其中,地电阻率测区及附近埋地金属管道的影响是最主要的干扰因素之一。通过数值模拟进行了定性和半定量分析,找出了金属管道的物理属性、几何属性、埋设位置与干扰大小的关系,以方便数据中异常的识别。     

地电阻率多极距观测反演初步研究

地电阻率多极距观测的目的是借助对观测数据的反演获得地下介质中不同层位真电阻率的变化.本文以3层结构为例,对地电阻率多极距观测的一维反演的效果进行了初步地理论研究.首先研究了一维地电阻率结构下观测数据一维反演的模拟效果,得到了各层电阻率值,且与真电阻率值很接近,说明在地下电性结构为一维的情况下,电阻率多极距观测可以区分出不同地层的电阻率变化.其次,考虑到台址下电阻率结构的复杂性,研究了上两层界面存在起伏的情况下,多极距观测数据一维反演的效果,结果显示:当电阻率变化较小时,各层反演得到的电阻率的变化与真电阻率十分符合;当上两层介质的电阻率变化较大时,各层反演得到的电阻率出现畸变,与真实电阻率的变化情况存在一定差别,表明浅层电阻率变化达到一定程度后将会影响对深部电阻率变化情况的正确判断.一般情况下,观测的时间间隔越短,则连续两次观测时段内各层介质的电阻率变化越小,因此缩短多极距观测的时间间隔可能是避免出现上述畸变现象的有效观测手段.      

地电阻率的数值模拟和多极距观测系统

本文利用高精度的多层水平层状介质视电阻率计算公式,模拟了不同结构剖面、不同装置极距、不同规律的真电阻率变化,以及这种变化在介质中所处不同部位条件下地表视电阻率变化的计算结果;讨论了发生于介质中的真电阻率随时间变化在上述各种不同条件下,与在地表观测到的地电阻率(即视电阻率)变化两者之间的关系;指出为了解次异常变化与干扰变化的识别问题,应当将现行单一极距观测改造为多极距观测,并研究和发展相应的地电阻率随时间变化的反演技术和方法,以促进地电阻率法预报地震从看图识字的被动状态向物理预报方向转化。      

地震监测中的电阻率层析技术

将电阻率层析技术应用于地震监测,由视电阻率值重建出介质的真电阻率图像,取得了较好效果.在宝坻台和昌黎台设立的两个试验点上于1998年4月14日ML5.0和ML4.4唐山两次地震前的6天左右层析图像出现了明显的异常变化:宝坻台的电阻率图像一改通常的在平稳背景上叠加小量随机变化的特点,出现了一种有序性特征的新图样;昌黎台也出现了反差加大、高低阻区集中分布的有序性特征.上述异常图样均在震后消失.层析图像在震前出现的熵值降低可能是这次地震活动的前兆.地层导电结构和孔隙度的变化,是引起电阻率异常的直接原因.研究表明,常规的单一极距的视电阻率测量之所以对真电阻率的变化不敏感且丧失空间分辨能力,是由于该物理量同时具有积分值和位函数这两个固有特征所决定的.在地震监测中,改造现行观测系统,引入层析成像,是发展技术的方向.     

地电阻率多极距观测系统及试验研究

目前, 我国用于地震前兆监测的地电阻率观测系统大部分都是单一极距的, 这种观测方法在实际观测中普遍存在着地电阻率季节性变化的现象, 这种季节性变化与地震异常变化一起叠加在观测值中, 给地震异常的识别和判定带来了一定困难。 而解决这一问题的有效途径就是进行地电阻率的多极距观测。 本文介绍了采用ZD8MI电阻率多极距观测系统在山丹地震台的试验观测情况, 该系统是最新研制的、 专用于地震前兆监测的地电阻率多极距观测系统。 一年多的台站试验观测和反演结果表明, 浅层电阻率的变化相对较大, 而深层的相对变化较小, 因此利用多极距观测系统进行不同层位的地电阻率观测, 对排除干扰和识别地震前兆信息显得尤为重要, 是地电阻率观测技术发展的一个趋势。     

地震电阻率实验研究新进展及展望

准确的地震预报是减轻地震灾害的有效手段之一.地电阻率是一种被证实了的、有效的地震前兆参量,在我国自1966年以来的地震监测预报工作中发挥了且正在发挥着重要的作用.伴随着地电阻率在地震监测预报中的应用,关于电阻率变化特征和规律及其机理的实/试验从上世纪60年代以来从未间断.在实/试验中,主要采用了单极距观测系统.它的测量值代表了其探测深度到地表的整个深度层的综合效应,无法确定地下各层的贡献.为此,一些研究者探索新的地电阻率观测系统,进行了地电阻率多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究.本文对单极距观测系统的实/试验结果进行了简述,详细介绍、总结了多极距和电阻率层析成像观测的实/试验研究状况,最后提出了进一步研究的可能方向.     

广西龙滩库区库水加卸载过程中地下电阻率的变化

在广西龙滩库区于2009年至2010年初库水加卸载过程中,对4个测点进行了3期次大地电磁观测,观测频段为320Hz～1000s。观测结果显示库水加卸载过程中深部介质电阻率变化与岩性有关。在同一岩性出露区域的3个测点,库水加卸载的3期次观测的视电阻率数值在频率1Hz以下频段变化明显,库水水位最高时段测量的视电阻率值最低,水位下降阶段测量的视电阻率数值最高,最低水位测量的视电阻率数值居中。实测结果表明:在广西水库水位加卸载过程的不同时段,库区岩性、库容面积和自重变化对地下水的连通和渗透有较大影响,从而导致地下一定深度下的介质电性发生变化。     

井下视电阻率观测影响系数分析

采用水平层状均匀介质中点电流源位于任意深度时电位解析表达式,分析了井下对称四极视电阻率观测时影响系数随深度和极距的变化。结果表明对于固定的观测极距,影响系数与电极埋深之间关系复杂;对于某些电性结构和在一定深度范围内,井下观测对表层干扰具有放大作用。对于固定的电极埋深,小极距观测主要体现观测装置所在处的介质层信息,深部介质的影响系数随着极距的加大而增加,浅层影响系数一般先上升后下降;观测极距足够大时,井下观测影响系数逐渐接近于地表观测的影响系数,井下观测的优势得不到体现。本文以天水台为例讨论了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深过程中的应用。分析结果对在不同电性结构中实施井下地电观测时具有一定的参考意义。     

代县地电阻率降雨影响及数值模拟

多年观测数据表明,代县地电阻率年变受降雨影响比较显著,通过褶积滤波法获取降雨量对视电阻率的影响值,定量分析降雨与视电阻率的相关性。在此基础上,利用代县地电阻率电测深数据及相关地质资料,建立三维有限元模型,模拟降雨对地电阻率的影响,进一步确定降雨对视电阻率影响的物理机制。结果表明:降雨是造成代县地电阻率年变的主要因素,且与视电阻率呈正相关性;降雨造成表层介质含水饱和度发生变化,使得相应电阻率下降近10倍,从而引起地电阻率年变幅度发生近1/10的改变。     

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。     

2013年芦山MS7.0地震前甘孜台地电阻率变化分析

甘孜台地电阻率N30°E测道观测资料自2011年7月开始出现趋势上升变化,N60°W测道地电阻率则从2012年出现趋势上升变化.2011年测区原317国道实施扩建工程,N30°E测道测量电极分别向供电极方向移动10m.采用甘孜台电测深曲线以水平层状模型反演了测区的电性结构,理论计算表明,测量电极的移动将会引起N30°E测道4Ω·m的上升变化,扣除这部分变化后,甘孜台两测道观测值于2012年同步上升.以水平层状模型计算了甘孜台两测道各层介质的影响系数,两测道浅层两层介质影响系数均为负,能合理地解释甘孜台地电阻率在雨季降水量增加时观测值上升、旱季降水量减少时观测值下降这一“夏高冬低”的年变现象.建立三维有限元模型计算了317国道拓宽部分对观测的影响,计算结果表明,拓宽部分仅能引起N60°W测道约0.15Ω·m的下降变化和N30°E测道约0.1Ω ·m的上升变化,其对观测的影响非常小.同时2013年1月甘孜台两测道年变低值显著高于2008年以来各年的年变低值,在芦山地震前呈同步的上升变化,但是与汶川地震前的下降变化相反,因此甘孜台自2012年的趋势上升变化是不是芦山地震的前兆异常还难以确定.     

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.     

井下地电阻率观测影响系数分析——以江宁地震台为例

采用水平层状均匀介质中点电源位于任意深度时的电位解析表达式,以江宁台3层电性结构为例,分析了井下对称四极地电阻率观测时各层影响系数随深度、极距的变化,并结合探测深度探讨了实施井下观测时影响系数在选择供电极距和电极埋深时的作用。结果表明,对于"K"型电性结构,江宁台井下观测对地表、浅层干扰有较强的抑制作用,其短极距观测对地表、浅层干扰的抑制能力显著优于长极距观测;长极距观测在电极埋深H小于100m时对地表介质季节性的干扰具有放大作用;浅层影响系数一定时,电极埋深和供电极距需同时增加;江宁台井下观测供电极距AB/2取100～150m、电极埋深H为250m较为合理。     

新城子井下地电阻率观测影响系数分析

以新城子观测站地电阻率为研究对象,结合新城子观测站电测深资料通过影响系数理论用水平层状介质模型对比分析地表、井下地电阻率两种手段的观测效果,对新城子地电阻率观测各层影响系数随深度和极距的变化分析新城子井下地电阻率观测布极的合理性。其结果反应为新城子地电阻率井下观测设计较为合理,减少场地资源的同时对地表和浅层干扰有更好的抑制作用,对深层的映震能力优于地表观测,分析结果可为类似台址电性结构中实施井下地电阻率观测提供参考。     

北京市延庆地震台地电阻率长程观测数据研究

分析北京延庆台1988年以来地电阻率观测资料的可靠性,讨论归一化变化速率方法,用以处理该台地电阻率长程观测数据;结合北京及邻近地区近三十年来发生的7次中强地震,研究该台地电阻率异常与地震的对应关系。结果表明:延庆台地电阻率观测对附近的中等以上地震和远距离大震有一定的映震能力,可为今后该台附近及邻近地区的地震提供中、短期预测预报参考依据;同时该台在中国大陆及周边远距离大震前也观测到了时间上对应的地电阻率异常。     

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。     

新沂台地电阻率观测的新背景场效能评价

根据中国地震局电磁学科技术管理组制定的《地电台站观测效能评估方案》,对新沂台地电阻率新场地观测效能进行了全面评价。从评价结果来看,新沂地震台地电阻率新场地远离或避开蔬菜大棚,有效地避免了蔬菜大棚的影响,台址结构条件、电磁环境、台站观测系统等均符合地电阻率台站建设规范要求,地电阻率观测精度符合异常识别的指标要求。新场地在2013年的试运行中能够记录到十分清晰的区域应力场调整,随着时间的推移,其观测数据对本区及邻近地区的地震监测、预报和地震科学研究将发挥更加重要的作用。     

晋冀蒙交界及附近地区小极距井下地电阻率观测装置设计

为提升2022年北京冬奥会期间地电阻率测项的震情保障能力,将对晋冀蒙交界及附近区域的宝昌、集宁、阳原、大同、代县、临汾、通州和平谷8个台站在原有观测基础上增加具有全空间性质的小极距井下地电阻率观测。本文根据台站钻孔岩芯剖面和电测深数据反演测区水平层状电性结构,利用介质对地电阻率观测的影响系数方法,计算影响系数随极距和埋深的变化,选择合适的极距和埋深,使浅层介质对地电阻率观测的影响尽可能小,使目标层位对观测的贡献尽可能大,减少浅层介质对观测的影响。由此得出了各台站观测极距及埋深等装置系数,在此基础上完成了8个台站观测装置的方案设计。