0 引言

地震在孕育和发生过程中往往会产生低频电磁辐射（Akinaga et al，2001；Harada et al，2004），这为地震监测预测提供了一种可能。地震电磁辐射现象是指伴随着地震孕育过程而产生的电磁辐射源释放出的某种电磁信号（丁鉴海等，2003），其产生的主要原因是压电、压磁及动电效应等（Huang，2002；Ren et al，2012）。目前，无论是在实验观测还是理论研究方面，均证明了地震前确实有低频电磁辐射产生，且一般在地震孕育的后期出现（郝锦绮等，2003；钱书清等，2003；乔子云等，2015）。近年来，监测地震前低频电磁信号异常，已成为一种重要的短临预测方法（陈化然等，2008；李美等，2009；张建国等，2013），而地震电磁扰动监测就是其中主要的观测手段之一。2008年汶川M_S 8.0地震发生时，位于龙门山断裂带南段的前山断裂带附近的电磁扰动观测点出现显著的异常现象，甚至在地震发生前几个月内，距汶川地震震中1 300 km以外的河北电磁扰动台站观测到了显著的电磁高值异常变化（丁跃军，2009；李美等，2009；解滔等，2018）。

2019年2月5日以来，河北涉县地震台电扰动仪NS、EW测道观测数值出现整体下降且变化幅度增大的异常变化，变化呈显著规律性，即每天出现在相同的时间段。本研究从测区环境调查、观测系统检查、空间环境分析、与周边台站对比、现场实验以及震例分析等方面对该变化进行研究。

1 台站观测概况

涉县地震台地处涉县盆地南部边缘，距涉县断层（茨村—化肥厂—井店，走向NE50°—60°，倾向NE，倾角60°—70°）近3 km（图 1）。新生代时期，台址所处构造环境普遍抬升，涉县盆地形成于涉县断裂发生相对下降运动的构造背景下。台址西南近处的山坡上，出露为中奥陶系马家沟灰岩，产状中缓，构造不复杂，无较大断层通过。涉县盆地南部河流阶地较为发育，有一级、二级阶地，尤其是三级阶地堆积达10 m厚的黄土，而台址正位于二级阶地并靠近基岩出露的地方，1314年曾在涉县断裂附近发生6级地震。

涉县地震台CNEM08-Ⅰ型电扰动仪由廊坊大地工程检测技术开发公司研制（崔艳云等，2009），主要分为地下传感器部分和地面主机部分。地下传感器部分为一对直径40 mm、长度300 mm的Cr18Ni9C不锈钢柱状电极，极距为50 m，埋深20 m左右，组成NS向和EW向2个相互垂直的测道进行观测，布设方式采用直角平面（图 2）。主机部分采用低功耗、高性能的工控机为硬件平台，24位A/D转换，大容量硬件存储，实时采集，定时传输。该仪器观测频段为0.1—10.0 Hz，采样率为20个/s（何案华等，2010）。自2008年5月安装以来，该仪器运行基本正常，观测数据连续性较好。

2 异常变化分析

2019年2月5日起，涉县地震台电扰动NS、EW测向持续出现波动变化，即2测向均出现了数值整体下降、幅度增大的异常变化。NS向下降幅度约为558 mV/km，EW向下降幅度约为252 mV/km，EW向约为NS向下降幅度的一半；NS向的变化幅度由原来的约675 mV/km增至约985 mV/km，增幅约为310 mV/km，EW向的变化幅度由原来的约750 mV/km增至约1 100 mV/km，增幅约为350 mV/km，2测向的增幅大致相同；异常出现在每天5:00—10:00、15:00—23:00时间段（图 3）。

2019年2月13日，异常核实人员从测区周边环境、观测系统检查、空间环境分析、与周边台站观测对比、现场实验及震例分析等方面进行了研判。

2.1 观测环境调查

依据DB/T 35—2009《中华人民共和国地震行业标准——电磁扰动观测》（全国地震标准化技术委员会，2009）中规定的干扰源最小距离（表 1），异常核实人员通过对观测区周边环境的走访、巡查发现，观测区周围主要是农田、村庄和公路。台站距河南店镇0.5 km，北东方向约2.2 km为涉县县城，正东方向0.8 km处为南庄村，正东方向0.5 km处有一小型工厂，距东侧国道和高速公路分别为0.6 km、1.1 km，均符合规定的与干扰源间的最小距离。但台站北侧有一采暖电锅炉，距N极仅0.009 km，小于规定的0.05 km，不符合电磁扰动观测中规定的干扰源最小距离。

图 4为2019年2月6—7日涉县地震台电扰动观测曲线。由图 4可见，异常出现时间具有很强的规律性，即主要集中在每日的2个时间段：5:00—10:00、15:00—23:00。台站采暖电锅炉的供暖时间为每日5:30—10:00、15:50—23:40，电扰动仪异常时间与电锅炉工作时间较吻合，且NS向曲线整体下降幅度约是EW向下降幅度的2倍，这一现象可能与台站电锅炉距N极较近（仅9 m）有关。初步判断，此次异常变化可能与电锅炉工作有关。

2.2 观测系统检测

现场对涉县地震台电扰动仪公用接地地网阻值、交直流供电电压进行了测量，结果均符合要求；对仪器入网通信时延情况进行了测试，测试结果合格。同时，核实人员还仔细检查了室内外观测线路，发现各测道接线完好，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。因此，排除观测线路、室内外开关、线路接头和辅助设备等故障造成干扰的可能。

2.3 空间环境分析

D_st指数可用来监测全球环电流感应场的强度，研究普遍认为，当D_st指数小于-50 nT并持续2 h以上时，将有强烈的磁暴发生。为了区分该此次电扰动异常变化是否来自空间电流体系干扰影响（数据来源于http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html网站），分析了2019年2月D_st指数的变化情况（图 5）。由图 5可见，在电扰动异常发生前后，并没有出现较强的空间电流活动，即此次电扰动异常变化与空间事件无关。

2.4 与周边台站观测对比

丁鉴海等（2006）研究认为，在约500 km半径范围内，电磁场变化形态具有较好的一致性。为此，选取距涉县地震台150 km的广平地震台、170 km的红山地震台的电扰动观测数据，对比3个台2019年2月1—12日2个测向的数据波形（图 6）。由图 6可见，其他2个台站电扰动波形变化趋势基本一致，仅涉县地震台变化形态明显不同，即2月5日涉县地震台波形出现明显的异常。研究认为，涉县地震台2月5日以来的异常变化是小区域事件，与大区域地质构造环境无关。

2.5 以往震例分析

自2008年5月涉县地震台安装电扰动仪以来，台站周边200 km范围内无5级以上地震发生。乔子云等（2007）的研究显示，2006年7月4日河北文安5.1级地震前，廊坊地震台模拟电磁波出现了异常变化，异常形态多为高值突跳，无规律性（图 7）。而此次涉县地震台电扰动异常变化规律性很强，即异常变化均出现在每日固定时间段。因此，可以判定涉县地震台电扰动异常非地震地球物理异常。

3 对于异常的进一步分析与判断

综上分析认为，电锅炉漏电很可能是此次电扰动仪出现异常变化的原因。为此，现场对电锅炉进行如下实验分析。

3.1 调整电锅炉工作时间

核实人员在3月1日将电锅炉工作时间由5:30—10:00、15:50—23:40调整为09:30—14:00（图 8）。由图 8可见，当核实人员将电锅炉工作时间作出调整后，电扰动仪的异常出现时间也随之变化，且电锅炉的工作时间与电扰动异常出现时间吻合，证明了电锅炉工作与此次异常关系密切。

3.2 电锅炉影响的可能原因分析

CNEM08-Ⅰ型电扰动仪采用埋地电极对作为接收传感器，台站电锅炉距电扰动N极仅9 m，且电锅炉配电盘作了接地处理。当电锅炉工作出现漏电时，电流会通过配电盘导入地下，造成区域电场分布在短时间内被改变，此时电扰动仪的埋地电极对可能就会受到自然电场变化的影响形成干扰，在整个漏电过程中地电场观测数据的变化幅度将大幅增加（李雪浩等，2018）。

如果测区内电极周围有游散电流出现，也会导致局部自然电场发生改变而造成观测数据的强烈扰动。游散电流引起的数据曲线扰动在形态上常常呈现为“台阶状的矩形方波”（图 9），其主要特点为观测数据变化幅度大、速度快，呈直线上升或下降，且“矩形方波”的周期大小不一（张仰辉等，2010）。

由图 4、图 8、图 9可见，涉县地震台电扰动观测曲线异常形态符合受游散电流干扰的曲线形态特征。综上分析，判断此次异常可能是台站大功率（60 kW）锅炉工作时，部分游散电流沿配电盘接地线流入大地，引起土壤介质中带电离子的电位发生变化，并改变了局部自然电场的分布，从而造成了此次地电场扰动数据的突变。

4 结论

（1）对测区环境调查发现，台站周边农田、村庄、公路等观测环境均未发生改变，距台站1 km范围内未发现大型无线电台和通讯设备。

（2）对仪器主机、电极坑位置、供电系统及观测线路等逐一排查，显示工作状态均正常。

（3）对空间事件分析认为，空间干扰事件对涉县地震台电扰动数据不存在影响。

（4）与周边广平台、红山台观测数据对比分析，结果表明2个台站的观测波形变化规律较一致，而涉县地震台电扰动观测数据则明显不同，因此可排除区域地质构造变化的影响。

（5）基于以往震例分析认为，此次电扰动异常变化非地震地球物理异常。

（6）现场实验认为，此次异常变化可能为电锅炉漏电致使部分游散电流沿配电盘接地地线流入大地，引起局部自然电场变化，进而造成观测数据日变幅度增大。

因此，自2019年2月5日以来涉县地震台数字电扰动观测异常变化是由台站采暖电锅炉漏电导致散游电流流入大地，引起地下局部自然电场变化造成的，并非地震地球物理异常。