1 研究背景

地电阻率是进行中短期地震预测的有效观测手段，其观测物理量是测区地下探测范围内介质电阻率的综合反映，其变化主要反映构造应力作用下因测区介质变形而诱发微裂隙活动所引起的电阻率变化（中国地震局监测预报司，2010）。影响介质电阻率变化的因素主要有介质岩土成分、孔隙度、温度、裂隙走向及裂隙率、流体饱和度和流体矿化度等。在50多年的观测实践过程中，多次记录到发生在观测场地附近中强地震前出现的突出的中短期异常（钱家栋等，1985；杜学彬，2010；杜学彬等，2015；解滔等，2018）。在地震预测实践中，识别观测数据的正常变化特征是进行地震前兆异常信息提取的前提。笔者对柯坪地震台地电阻率数据年变化、日变化特征和降水干扰特征及其成因进行分析，为地震前兆异常信息提取提供科学支撑。

2 研究方法

柯坪地电阻率观测数据呈现“夏高冬低”型反向年变、“昼升夜降”型日变化特征，并且受降雨干扰时，会出现测值增大现象。根据柯坪地震台地电阻率观测装置参数和观测场地电阻率测深勘探结果，基于常用水平层状分析模型（钱家栋等，1985；解滔等，2016；解滔等，2019），计算该台观测场地地下介质分层影响系数，对观测数据的反向年变、日变化特征及降水干扰特征进行分析，并对其形成原因进行分析。

$ \frac{\Delta \rho_{\mathrm{a}}}{\rho_{\mathrm{a}}}=\sum\limits_{i=1}^{N} B_{i} \frac{\Delta \rho_{i}}{\rho_{i}} $

(1)

式中，B_i被称为影响系数，表示每层介质电阻率变化对地电阻率观测值变化的影响程度，有

$ B_{i}=\frac{\partial \ln \rho_{\mathrm{a}}}{\partial \ln \rho_{i}}=\frac{\rho_{i}}{\rho_{\mathrm{a}}} \frac{\partial \rho_{\mathrm{a}}}{\partial \rho_{i}} $

(2)

且影响系数B_i满足

$ \sum\limits_{i=1}^{N} B_{i}=1 $

(3)

3 研究结果

计算结果显示，NS、EW两测道表层介质影响系数B₁均为负值（表 1），即表层介质电阻率值对实际观测的地电阻率值贡献为负。

3.1 地电阻率变化特征及成因

每年夏季降水增多，表层介质电阻率因含水量增加而减小，因其对地电阻率观测值贡献为负，故观测值会升高，冬季则与之相反，即NS、EW两测道观测数据出现“夏高冬低”的年变化特征。

在-40 ℃—80 ℃范围内，温度主要影响裂隙水中导电离子的浓度和迁移速率，离子浓度和迁移速率随温度的升高而增加，岩石电阻率随温度升高而降低（钱家栋等，1985）。昼夜温差主要影响表层地下介质的温度，白天温度升高，表层地下介质电阻率降低，夜晚变化与之相反。因表层介质电阻率值对地电阻率实际观测值贡献为负，因此柯坪地电阻率NS、EW两测道的日变特征表现为“昼升夜降”的形态。

3.2 降水干扰特征及成因

降水会增加观测场地表层介质含水量，从而导致表层介质电阻率减小。然而实际观测发现，降水对柯坪地电阻率观测值的影响特征表现为NS、EW两测道数据出现准同步的台阶上升变化。这也可以由表层介质影响系数为负值，表层介质电阻率值对地电阻率实际观测值贡献为负进行解释。

4 结束语

对柯坪地电阻率观测数据正常的年变化、日变化和降水干扰变化特征进行分析，可以为前兆异常信息提取提供科学依据。通过对观测场地分层介质影响系数进行分析，发现柯坪台地电阻率观测场地NS、EW两测道表层介质影响系数B₁均为负值，“夏高冬低”的反常年变特征、“昼升夜降”型日变化形态和降水干扰出现的台阶上升变化均受表层介质电性结构控制。

中国地震台网中心解滔副研究员对地下介质水平层状分析模型计算给予指导，在此表示感谢。