0 引言

1966年河北邢台地震后，中国开始利用地电阻率观测系统监视地下固定体积内岩土介质电阻率随时间的变化，至今已有50多年的历史（赵国泽等，2022）。多年研究表明，如果不是外界干扰或观测系统故障，在地表观测到的地电阻率变化，均由探测介质体积内一定位置、一定幅度的真电阻率变化引起（钱家栋等，1985；赵和云，1994；杜学彬等，2004；叶青等，2005；沈红会等，2010；解滔等，2020）；震源区及附近区域的高应力—应变水平诱发地下浅层范围内介质的微裂隙活动，被认为是引起地电阻率变化的主要原因（Mjachkin et al，1975；杜学彬，2010）。因此，抑制环境干扰，保障观测系统正常运行，是保证观测数据内在质量的主要环节。然而，受自然界多种因素影响，地电阻率观测数据的趋势变化、阶变化、突跳波动等叠加，致使曲线形态相对复杂，给区分干扰和地下介质真电阻率变化带来困难，只能从长期实践经验进行总结，提取有用信息为地震科研服务。

定西地电台（下文简称定西台）地电阻率观测始建于1979年，因城市化建设干扰影响，于2014年进行场地搬迁，2015年1月1日新场地正式观测运行，现已积累了连续完整的观测资料。本文着重分析定西台地电阻率观测资料的异常变化事件，辨识测值的背景变化与异常形态的不同之处，以期为地震预测、预报提供佐证，为地震短临预报积累经验。

1 定西台概况 1.1 台址变迁及台基岩性

定西台属国家基本地电台，1979年1月开始观测，布设NS、N45°E、EW三测道，铅板电极埋深2.0 m，线路为被复线架空，测量仪器为DDC-2A电子自动补偿仪，20世纪80年代更换为ZD8数字地电仪。随着城市化进程的推进，定西台地电观测所受干扰日益严重，于2013年开始迁址重建，新台址选为定西县城西南12 km处香泉乡中川堡村（海拔高程2 010 m），2014年初建设完成，并于2015年1月投入运行，属无人值守台。新的观测场地处南北地震带北段，六盘山断裂带与西秦岭北缘断裂带交汇的NWW部位，属陇西旋转构造兴隆山、马衔山断裂的延伸部分，过渡性质的陇中盆地，区内发育多条中等规模的走滑或逆断裂带（包括会宁—义岗断裂带和兴隆山断裂带）。该区域多条断裂带交汇、挤压，产生新的过渡带或调整带，复杂断层构造影响着区域地震活动和局部应力场变化（吴微微，2020），是监测地震活动的理想测点（图 1）。

定西台电测深曲线呈K型^①（图 2），地下介质电阻率呈低—高—低型，台基岩性：上覆第四系黄土粘土砾石，覆盖层小于20 m；下伏第三系砂岩和砾岩，厚度约400—700 m。潜水位由南向北约5—12 m，含水层岩性为砂和沙砾石，由北向南层厚约1—6 m。

① 马可兴，马克博，屈建鹏，康好林，安海静. 定西地电台建台报告. 2013年9月.

1.2 地电阻率观测系统布设

定西地电阻率观测装置系统采用对称四极法布设，NS、EW两个测道呈正“十”字型（图 3），布极参数见表 1；供电和测量电极采用铅板电极（80 cm×100 cm），埋深4 m（减小地表干扰，与大地充分接触）；观测外线路采用铜芯、多层屏蔽的绝缘电缆，木杆架空。采用中国地震局预测研究所研制的ZD8B地电仪进行整点观测，每天得到一个日均值和24个整点值。该仪器精度高、抗干扰能力强，可远程设置参数和收取观测数据。

2 观测系统稳定性评价

据中国地电阻率观测系统稳定性评价标准，一般采用均方根值反映观测值的离散度，均方根越小，说明观测系统所受干扰越小，测值变化越能真实反映地下介质的电性变化。

定西地电观测场地位于农田，地形平坦、开阔，交通方便。测区无电磁干扰源、轻轨和电气化铁路，无大功率用电器、输电变压器（500 kV以上高压直接输电线路）大型工矿企业及变电所等，且无高压直流输电线路穿过，主要人为活动为农田耕作、蔬菜种植及农用车辆运行。

定西属重度干旱地区，降水集中在每年的5—9月，年均降水量350—600 mm，蒸发量约1 500 mm；全年温差较大，气候温凉、干燥。据水资源部门统计，由于水资源开采及生产、生活大量用水，且定西地区周边无补给水源，当地地下水位逐年下降。因此，降水及气温变化对该台地电阻率观测影响不大。

定西地电阻率观测系统由ZD8M地电阻率仪、WL6型稳流电源组成，每日整点测量。选取该台2015—2021年NS、EW测道电阻率ρ_s均方根误差的日均值σ_（n-1）日（单位Ω·m），分析地电观测数据稳定性，结果见图 4。由图 4可见，NS、EW测道σ_（n-1）日基本小于0.120 Ω·m；2019年7—8月，测区大面积灌溉（测区建有蔬菜大棚）引起数据变化，其他时段数据离散度较小，说明地电阻率观测系统整体运行正常。

3 观测数据分析 3.1 正常年变

选取2015—2021年定西地电阻率观测资料，绘制日均值曲线，结果见图 5。由图 5可见：2015—2020年（除2017年外）地电阻率日均值具有正常的夏高冬低年变化形态；2015年1月至2016年9月，NS、EW测道年变形态清晰，但数值波动较大，可能是观测系统新建，稳定性稍差所致；2016年10月至2021年6月，观测资料基本正常，曲线变化形态清晰。

3.2 数据异常分析

（1）每年6—9月，NS、EW测道数据波动明显（图 4，图 5）。由地电观测场地巡查记录可知，在夏、秋季节，测区存在田地施肥、灌溉等大量人为活动，对地电阻率观测造成干扰，数据曲线波动明显，但整体年变形态仍然存在。2017年9月初，农田抽水设备变压器漏电，造成EW测道数据曲线出现尖峰干扰。

（2）2017年6月，NS、EW测道地电阻率日均值ρ_s呈明显的低值变化，持续至8月中旬，后测值缓慢上升，至8月底，呈正常年变形态，结果见图 6。由图 6可见，2017年6月7日至8月22日，NS测道ρ_s值呈下降趋势，数值在9.24—9.28 Ω·m之间波动，均方差σ_n-1未超出0.12 Ω·m，异常变幅达1.7%；EW测道地电阻率ρ_s值6月初快速上升，比2015—2016年同期测值偏高，但同步出现突跳点。期间，在距定西台260 km的九寨沟发生M_S 7.0地震，当主震及余震活动结束后，该台地电阻率观测数据曲线趋于平静，基本恢复正常年变形态。具体变化如下：此次M_S 7.0地震发生前，定西地电阻率观测曲线出现破年变下降变化，并在持续下降过程中发震，震后数据缓慢恢复至背景变化趋势，符合地震发生前后地电阻率变化规律（高曙德等，2017）。

（3）2021年6—9月，NS、EW测道ρ_s数值出现破年变低值，10月开始恢复基本年变形态，结果见图 7。由图 7可见，2021年6月底，定西台NS、EW道地电阻率ρ_s测值出现转折下降变化，至7月15日，持续波动下降，下降变化幅度达0.05 Ω·m。据定西台电测深曲线和地层结构分析，测区每年6—9月大面积降水或灌溉时，地电阻率测值应呈上升变化形态，而2021年7月该台NS、EW测道同步转折下降，可能是因为测区中心点局部灌溉，造成地电阻率测值下降，7月14日以后，随着降雨增多，整个测区变得湿润，ρ_s值转折回升。但是以往测区未出现此类异常变化，此次定西地电阻率观测破年变低值异常变化，不能排除地下介质电性结构发生变化所致^②。

② 高曙德，司国兴，滕举. 异常核实——2021年7月18日甘肃定西台地电阻率. 兰州：甘肃省地震局，2021.

根据异常核实报告，甘肃省地震局将此次定西地电阻率破年变低值变化纳入异常跟踪测项，在后续震情监测工作中作为地震异常判别依据。2022年1月8日、12日，距定西台约391 km的门源，分别发生M_S 6.9、M_S 5.1、M_S 5.2中强地震，表明该台地电阻率破年变低值变化为地震异常。

4 结束语

定西地电台所处位置地形构造复杂，地电阻率测值季节性变化较为明显，对测区异常（干扰）事件反应较灵敏，且地下介质结构变化与干扰事件所致地电阻率日变幅有明显区别，地震一般发生在破年变形态期间，地震活动结束后测值恢复正常。定西台地电阻率观测对测区及附近地区中等以上地震具有一定映震能力，可为地震监测、预报和地震科学研究提供有价值的观测数据。

在论文撰写和修订过程中，甘肃省地震局高曙德给予指导和帮助，在此表示感谢。