地电场观测中系统干扰分析与处理.DOC

地电场观测中系统干扰分析与处理* 赵卫星1） 杜江2） 李宁1） 朱伟楠1） 1）中国吉林 130400 榆树地震台 2）中国吉林 130012 长春市地震速测速报中心( 摘要：利用吉林省内6个地电场台站的数据，对地电场观测中的观测系统干扰进行分析论述，希望能够对地电场台站观测人员的日常观测有所帮助，以利于地震地电场异常的识别判定。 关键词：地电场；观测系统；干扰；分析；处理 0 前 言 地电场是地球物理基本场之一。地电场台站观测对象是地电场地表分量及其随时间的变化（高玉芬等，2001）。地电场观测资料应用于地震前兆的预测预报是近年地电学科侧重的方向之一，到2008年底，我国已建成一百余个地震地电场观测台（谭大诚等，2010）。但是，在使用数字化仪器进行地电场观测中，由于数字化仪器的采样率与灵敏度的大幅度提高，以及地电场观测本身易受区域电磁环境以及气候因素等因素干扰的特点，观测中干扰因素也随之增多。应用吉林省6个地电场台站的观测数据，依据笔者多年的地电场观测实践和经验，对地电场观测中出现的观测系统干扰加以分析论述，并提出可行的处理方法与措施，希望能够对地电场台站观测人员的日常观测，尤其是准确识别地震地电场异常变化有所帮助。 1 吉林省地电场观测台站概况 吉林省现有6个地电场观测台站，由南到北依次为长白山火山中心、四平地震台、三岗地震台、榆树地震台、松原台网中心和安广地震台（以下简称长白山站、四平台、三岗台、榆树台、松原台和安广台）。目前，这6个地电场台站均使用ZD9A－II地电场仪；布极方式均采用水平布设NS和EW两个正交测向与一个斜交测向（图1）；电极均为LGB型PbCl2固体不极化电极，埋深约2.50m；测线均采用镀锌铠装电缆，埋地布设，电缆埋深在1.2m以下。观测系统配置参数如表1所示。吉林省地电场观测系统的建设及布极区的环境状况均符合《规范》要求（中国地震局科技监测司，2001）。 图1 吉林省地电场台站布极 （a）松原台地电场布极方式；（b）榆树台、四平台、长白山站地电场布极方式；（c）三岗台、安广台地电场布极方式 Fig.1 Sketches of Jilin Province geoelectrical field stations 2 地电场观测系统干扰分析与处理 地球表面存在着天然的变化电场和稳定电场，总称为地电场。地球外部的各种电流在地球内部感应产生的电场称为大地电场；由地球表层内矿体、地下水和各种水系产生的电场称为自然电场（孙正江等，1984）。作为地震预报研究的目的，就是要分析排除电极的极化产生的附加场、外空电磁场引起的大地电场变化、观测场地周围的干扰和降雨等影响，找出地电场的震前变化。本文的研究目的就是对影响地电场观测的观测系统干扰进行深入分析，以利于地电场台站观测人员的日常观测及观测资料质量的提高，尤其是准确识别地震前地电场异常变化。 2.1 地电场观测系统干扰分析 地电场的观测系统主要包括观测装置系统（测量电极、观测线路）和测量系统（观测仪器），每一部分正常与否都直接影响到观测数据的质量。本文主要从电极长期稳定性问题和观测仪器问题两个方面对地电场观测系统干扰进行分析论述。 2.1.1 电极长期稳定性问题。电极是影响地电场观测数据的重要因素。目前，吉林省内的6个地电场台站均使用LGB型PbCl2固体不极化电极。不极化电极是指一组在近似的环境下极化电位接近一致的电极，这组电极埋设到土壤中(或其他导电介质中)，可以保证电极间的极化电位差Vsp 能够尽可能小（陆阳泉等，1998）。图2所示为PbCl2 固体不极化电极的结构示意图，金属丝Pb一端和导线焊接，另一端埋在“过渡材料(主要成分为PbCl2) ”中，“过渡材料”将和土壤接触。土壤和金属Pb之间的电位传递, 经过离子-离子传导、离子-电子传导二个环节（图3），由于金属介质Pb和“过渡材料”中的离子导电介质PbCl2均处于一个很稳定的环境, 因而界面的极化电位差很稳定。由于此“过渡材料”的作用, 保证了电极的一致性和长期稳定性。 图2 地电场电极结构 图3 地电场电极电位传递示意 Fig.2 Structural drawing of Pb-PbCl2 non-polarised electrod Fig.3 Drawing of geoelectric field’s eletrod potential transitive 可是，固体不极化电极埋好后，由于所处环境的复杂多变，埋设时间一长，尤其是在缺水的情况下，将会出现电极固体电解液与土壤接触不良，甚至分离现象，也就是所说的电极老化。这样造成接地电阻变得非常大，并