0 引言

地震前电磁辐射现象受到地震学家的密切关注，地震孕育和发生过程中会产生低频电磁辐射，大量研究结果表明，监测低频电磁信号异常，有利于开展地震短临预测研究（陈化然等，2008；陈智勇等，1989；李美等, 2008, 2009；张建国等, 2010, 2011, 2012, 2013；乔子云等, 2012, 2015）。电磁扰动有记录以来，在多个中强地震前观测到电磁异常信号，引起国内外学者的广泛关注（李吾先等，2003；王继军等，2005），如：关华平等（1995）总结了唐山地震后在国内开展的5种仪器、0.01-20 Hz超低频和几千赫至几十千赫的震前电磁辐射观测结果；张国苓等（2014）系统分析了首都圈地区多种仪器的数字电磁波变化特征；乔子云等（2017）通过对河北省及邻区数字电扰动观测资料分析和环境调查，发现电扰动主要存在供电和漏电干扰，不同台站存在不同干扰源，但干扰形态相似，均为超过本底值几倍、数十倍乃至上百倍的高值脉冲变化。

广平地震台（下文简称广平台）数字电扰动仪自2008年5月投入观测以来，观测资料连续、可靠。2018年1月11日开始，该台电扰动观测数据出现昼低夜高的规律性异常变化，且每日高值和低值变化均出现在相同时间段。本文拟从观测系统检测、测区环境调查、现场实验分析、与周边台站对比、常见干扰形态以及震例分析等方面，对该异常变化进行深入分析和研究。

1 观测背景概况 1.1 地质构造

广平台位于广平县城东6 km处，1970年由中国科学院地球物理研究所选址建台，1972年正式投入工作。

受历史上黄河、漳河影响，特别是漳河多次决口改道，广平呈多种微地貌类型。广平台地处黄河、漳河携带沉积而成的扇形冲积平原中下部，冀南平原漳河故道沉积黄土覆盖层上，海拔40-53.9 m，地势平缓，地面坡降在0.3‰。台站位于太行山断块、冀鲁断块、皖豫断块的交汇部位，第四系履盖层厚约400 m，地表为盐碱土层。广平台所在位置无断裂带穿过，但在20 km范围内，南有磁县-大名断裂，西有广宗断裂，东有馆陶西断裂。近100年来，以上断裂带附近发生多次中强地震，如：1830年磁县7.5级地震、1889年10月大名5.0级地震、1900年安阳5.0级地震、1923年范县5.0级地震等（图 1）。

1.2 电扰动仪布设

广平台于2008年安装CNEM08-Ⅰ电扰动数字观测仪（廊坊市地震局与廊坊大地工程检测技术开发公司合作研制），传感器为一对直径40 mm、长度300 mm的Cr18Ni9C不锈钢柱状电极，接收大地准静电场产生的交变电压，采用埋地电极对作为接收传感器，对地下电场记录实时显示，真实再现地下电场的波动变化（崔艳云等，2009）。广平台电扰动观测布设EW和NS测道，电极间距50 m，电极埋深约28 m，布线方式为直角平面，布极参数见表 1，布极方位见图 2。该仪器观测频段为0.1-10 Hz，采样率为20个/s，20个采样原始数据进行积分生成秒值数据。采用无线宽带方式，通过远程网络传输数据，属于超低频（ULF）观测。

广平台布极区位于农田，观测环境较好，测区周围无明显干扰源。

2 变化分析 2.1 电扰动异常现象

自2018年1月11日，广平台数字电扰动2个测向出现昼低夜高的异常变化，且变化具有一定规律性，每日于北京时间06时-18时出现低值变化，18时至次日06时出现高值变化（图 3）。2018年5月7日河北省地震局预测研究中心电磁组联合邯郸中心台到广平台进行现场核实，从观测系统检测、观测环境调查、现场实验分析、与周边台站观测对比、常见干扰形态对比以及震例分析等方面，进行深入分析。

2.2 观测系统检测

现场对观测仪器的设置参数、显示器、信号线及地线等进行逐一检查，检测发现，观测仪器工作正常。对广平台电扰动仪公用接地地网阻进行测量，结果为2.83 Ω，优于规范要求的4 Ω，符合要求；对交直流供电电压进行测量，交流电压为219 V，满足220 V市电要求误差；直流蓄电池电压为12.44 V，在12-15 V仪器输入电压范围内；对仪器入网通信时延情况进行测试，结果合格。

梳理机柜两侧的电源线和信号线，将电极信号线放在机柜左侧，电源线和网线放在机柜右侧。仔细检查室内观测线路，各测道接线完好，电极线路接头完好无破损、外线路无损毁、电极坑处无异动，避雷装备线路均正常。排除观测线路、室内外开关、线路接头和辅助设备等故障而造成干扰的可能。

2.3 观测环境调查

依据《中华人民共和国地震行业标准--电磁扰动观测》（DB/T 35-2009）中规定的干扰源最小距离（表 2），异常核实工作组通过走访、巡查，发现测区周围主要为农田和村庄，测区西南方向约400 m处有一所小学，建于2014年；测区正北方向约300 m处为村庄，距台站1 km范围内无大型建筑、厂矿、企业、铁路等。通过巡查测区周边环境，未发现明显干扰源。

2.4 与周边台站观测对比

丁鉴海等（2006）研究认为，约在500 km范围内，电磁场变化形态一致性较好。为此，选取2018年4月涉县、红山及廊坊台电扰动观测数据进行对比分析，结果见图 4，可见3个台站电扰动曲线变化形态与广平台明显不同，说明广平台异常变化来自小区域，为地震前异常的可能性较小。

2.5 与其他台站干扰形态对比

根据笔者以往研究，河北省多个电扰动台站均存在供电干扰，不同台站存在不同干扰源，但干扰形态相似，均为超过本底值几倍、数十倍乃至上百倍的高值脉冲变化。如：昌黎、三河、高碑店、曹妃甸台均受到供电干扰，观测曲线见图 5。

（1）昌黎台地电阻率整点测量供电干扰。同台地电阻率观测时，需要对电极进行人工供电，即在每个整点前后十几分钟固定向地下正反向多次供电，每次供电约5 min，观测场地瞬间产生幅度较大的人工电场，与自然电场叠加，造成供电时段短时远超本底扰动的高值脉冲变化。图 5(a)为昌黎台地电阻率某日供电干扰变化曲线，可见供电干扰变化幅度为背景值的5-10倍，特点是时间固定，能量稳定。

（2）三河台恒远自动化仪表厂工作时间段供电干扰。该厂房位于三河台站院内，NS测向的北电极埋在厂房门口，每日固定时段，即北京时间06时50分至11时、12时40分至17时，电扰动均产生比背景值高约10-40倍的高值脉冲变化，见图 5(b)。调查发现，该变化与恒远自动化仪表厂工作时间一致。

（3）高碑店台商场大型设备供电干扰。台站以北100 m处为大型商场，受商场大型供电设备干扰，数字电扰动2个测向每日北京时间07时至12时、13时至18时出现比较规律的高值脉冲变化，幅度约为背景值的30-200倍，见图 5(c)。

（4）曹妃甸台恒压供水变频泵供电干扰。在台站西北方向距北电极约50 m处有恒压供水变频泵，用于曹妃甸新港大道绿化浇水。经现场调查和浇水试验，发现数字电扰动出现的高值变化，与新港大道绿化浇水有关。绿化浇水时间为每日08时至17时，从曹妃甸台电磁扰动分钟值观测曲线可知，在恒压供水变频泵工作时段，出现比背景值高约30-60倍的方波型高值脉冲变化，见图 5(d)。

广平台电扰动每日北京时间18时至次日06时出现的高值变化，幅度约为背景值的10-50倍[图 3(b)]，特点是时间固定，与三河台和高碑店台电扰动干扰形态相似。分析认为，三河台电扰动异常由恒远自动化仪表厂供电干扰所致，高碑店台则由商场大型设备供电干扰所致，因此，广平台高值变化是供电干扰的可能性较大，只是未找到明确干扰源。

2.6 与震例异常曲线对比

为判定广平台出现的电扰动变化性质，以2006年7月4日河北文安5.1级地震和2012年5月28日河北唐山4.8级地震为例，对比分析2种电扰动异常变化曲线特征。

（1）2006年7月4日河北文安5.1级地震。2006年7月4日河北文安5.1级地震前，廊坊台模拟电磁波出现异常变化。其中SN向最大幅度为313.2 s·mV/m，EW向最大幅度为111.0 s·mV/m，见图 6(a)。此次电磁波异常特点是：SN向较强，EW向较弱。从异常出现时间和幅度可知，廊坊电磁波异常为一般异常（乔子云等，2007）。

（2）2012年5月28日河北唐山4.8级地震。2012年5月28日河北唐山4.8级地震前，怀来数字电扰动NS向出现高值突跳变化，最大幅度变化出现在5月12日20时，幅值为837 mV/km，见图 6(b)（张跃刚等，2013）。

由震例分析可知，震前电扰动异常形态多为高值突跳，无规律性。而广平台电扰动出现的异常变化为昼低夜高，规律性强，且每日高值变化均出现在相同时间段，且辐射能量量级不大，较稳定。因此，可以判定广平台电扰动变化非地震前异常。

3 结论

综上所述，可以得到以下结论：①观测仪器工作正常，室内外观测线路完好无损，避雷装置正常；②测区周围主要为农田和村庄，距台站1 km范围内无大型建筑、厂矿、企业、铁路等；③观测仪器使用直流供电，数据变化形态未改变，可排除因交流电不稳而造成的影响；④涉县、红山和廊坊台电扰动观测数据变化形态与广平台明显不同，说明广平台异常变化来自小区域，为地震前异常的可能较小；⑤广平台电扰动高值变化与三河、高碑店台供电干扰相似；⑥地震前电扰动异常形态多为高值突跳，无规律性，而广平台电扰动异常变化昼低夜高，规律性较强。

综上所述，广平台数字电扰动每日北京时间18时至次日06时出现的高值变化是干扰的可能性较大，非地震前异常。

对广平台电扰动出现的异常变化应开展深入调查研究，进一步查找干扰源，设想如下：使用鼎阳SIGLENT SDG1020双通道DDS函数信号发生器设备，进一步检测电扰动仪；配备备用观测仪器，开展对比观测实验，进一步判定异常性质和来源。