孫鴻博 陸 立 劉川琴 王燚坤

（中國安徽230031合肥地震臺）

合肥地震臺電磁擾動數(shù)據(jù)變化分析

孫鴻博 陸 立 劉川琴 王燚坤

（中國安徽230031合肥地震臺）

分析合肥地震臺電磁擾動觀測資料的干擾因素及其特征，發(fā)現(xiàn)臺站地電阻率供電和大功率用電器的使用對DC-Ⅱ型電磁擾動儀影響顯著，在一些地震發(fā)生后，電磁擾動數(shù)據(jù)出現(xiàn)不同程度變化，且變化形式各有不同。

電磁擾動；數(shù)據(jù)變化；分析；干擾

0 引言

安徽省中南部及鄰區(qū)一直以來是該省地震重點監(jiān)視區(qū)，近年來安徽省在郯廬斷裂中南段及附近增加電磁擾動儀（儀器型號均為DC-Ⅱ型），該儀器探頭安裝在地下幾十米，減少了外部人為干擾影響，具有較高的穩(wěn)定性。隨著電磁觀測資料的不斷積累，在對數(shù)據(jù)進行分析過程中，發(fā)現(xiàn)干擾電磁擾動因素較多（李軍輝等，2011）。為了有效提取地震前兆異常，提高電磁擾動數(shù)據(jù)在地震預(yù)報中的應(yīng)用價值，須全面深入地分析其變化特征和干擾因素。本文對合肥地震臺DC-Ⅱ型電磁擾動儀觀測資料干擾因素進行分析，以期達到正確認識觀測資料的目的，為地震分析提供高質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 觀測背景

合肥地震臺（以下簡稱合肥臺）位于安徽省合肥市蜀山區(qū)西郊一座死火山（大蜀山）山腳，緊靠大蜀山森林公園，在著名的郯廬斷裂帶西側(cè)30 km處，當(dāng)?shù)馗采w層較薄，基巖巖性為紅砂巖。合肥臺現(xiàn)有地震前兆觀測手段為電磁擾動、沙層應(yīng)變、鉆孔體應(yīng)變、地電阻率和氣象三要素。DC-Ⅱ型電磁擾動儀于2012年3月正式投入觀測，儀器探頭位于合肥臺地震觀測科技平臺，屬井下觀測，井孔直徑為180 mm，井深約40 m，井口周圍有測震井、沙層應(yīng)變井、鉆孔體應(yīng)變井，海拔約77 m。DC-Ⅱ型電磁擾動儀觀測地殼電磁擾動現(xiàn)象，具有甚低頻、超低頻、低頻3個不同頻段，頻率范圍0.001—10 Hz（張建國等，2010），觀測精度達到10-9，觀測至今，儀器工作較為穩(wěn)定，數(shù)據(jù)產(chǎn)出連續(xù)性較好。

2 數(shù)據(jù)變化分析

由于低頻和超低頻段受干擾較雜，所以在分析時采用的是甚低頻段的數(shù)據(jù)（李軍輝等，2012）。經(jīng)過統(tǒng)計和分類，把數(shù)據(jù)變化分為3種不同曲線類型。第1種類型是每個整點后的突跳，幅度約100—160 mV，7 min后恢復(fù)正常；第2種是無規(guī)律干擾，曲線變化形態(tài)有時是一個臺階，有時是一群尖峰，變化幅度在200—800 mV不等；第3種表現(xiàn)為近似于直角三角形變化，瞬間突跳至最高值，然后緩慢恢復(fù)至正常值，變化幅度約200 mV（圖1）。

圖1 合肥臺電磁擾動數(shù)據(jù)變化類型(a)整點突跳； (b)無規(guī)律干擾； (c) 瞬間直角三角形突跳Fig.1 Three types of the data change of electromagnetic disturbance at Hefei Seismic Station

2.1 數(shù)據(jù)整點突跳變化

數(shù)據(jù)整點突跳變化的時間和干擾幅度較為固定。根據(jù)干擾發(fā)生的時間，猜測此類干擾可能由合肥臺地電阻率測量供電造成。地電阻率的測量時間為每小時5分—11分，與電磁擾動數(shù)據(jù)變化時間吻合。為了證實此猜想，利用地電阻率儀器做小實驗。首先，在0時測數(shù)結(jié)束后，地電阻率儀器關(guān)機停測，早7時開機恢復(fù)正常測量，8時開始連續(xù)測量5次，收集電磁擾動數(shù)據(jù)進行繪圖，見圖2。

圖2 無干擾數(shù)據(jù)Fig.2 Data without interference

由圖2可見，在地電阻率停測期間，電磁擾動數(shù)據(jù)并未發(fā)生每小時的固定突跳；早7時恢復(fù)測量有一次數(shù)據(jù)突跳；早8時起連續(xù)測量5次期間，數(shù)據(jù)有明顯的連續(xù)干擾，且與之前每小時的固定變化幅度相同，與曹妃甸水泵供電干擾試驗結(jié)果相符（趙建明等，2015）。至此初步認定，數(shù)據(jù)整點突跳變化由地電阻率供電干擾所致。

2.2 數(shù)據(jù)無規(guī)律干擾變化

數(shù)據(jù)無規(guī)律干擾變化的最大特點是數(shù)據(jù)曲線變化幅度大，通常瞬間達到最高值，持續(xù)一段時間后恢復(fù)。通過咨詢相關(guān)專家，并與同時段3個頻段電磁擾動數(shù)據(jù)進行對比，認為數(shù)據(jù)無規(guī)律變化來自外界干擾。對干擾源進行分析及排查，找出3個可能存在的干擾源：①合肥臺院內(nèi)的不定期綠化保養(yǎng)，有可能對數(shù)據(jù)造成影響；②合肥臺旁邊電視塔距觀測儀器約200 m，可能對電磁擾動數(shù)據(jù)造成干擾；③電磁擾動深井周圍部分大功率電器工作時，也可能造成干擾。

對此3種可能干擾源逐一排查確認，發(fā)現(xiàn)相關(guān)人為活動不會對井下電磁擾動儀觀測造成干擾，且電視塔因信號傳播原理，不可能造成電磁擾動觀測數(shù)據(jù)無規(guī)律變化。由此進行大功率電器干擾排查，關(guān)閉深井周圍除觀測儀器外所有用電器進行實驗，打開一個大功率用電器，實際操作中采用空調(diào)，16:40打開空調(diào)制熱模式，16:48改為制冷模式，17:07關(guān)閉空調(diào)，發(fā)現(xiàn)電磁擾動儀觀測數(shù)據(jù)發(fā)生較大變化，且與數(shù)據(jù)無規(guī)律干擾變化相似，見圖3。

圖3 空調(diào)開啟時數(shù)據(jù)記錄Fig.3 Data changed with the interference of air-conditioning

由圖3可見：16:40干擾幅度約800 mV，16:49干擾幅度變小，約700 mV（干擾幅度不一致與空調(diào)模式功率不同有關(guān)，17:07關(guān)閉空調(diào)后，700 mV大幅度干擾隨即消失，只有約160 mV地電阻率干擾，說明空調(diào)的使用對電磁擾動數(shù)據(jù)造成干擾。由此可知，電磁擾動儀周邊大功率用電器的使用，是造成觀測數(shù)據(jù)無規(guī)律變化的主要原因（李桂清等，2004）。

2.3 數(shù)據(jù)瞬間直角三角形突跳變化

數(shù)據(jù)瞬間直角三角形突跳變化與數(shù)據(jù)無規(guī)律變化類似，均屬于外界干擾，但二者有本質(zhì)區(qū)別，主要在于恢復(fù)期，瞬間直角三角形突跳變化是緩慢恢復(fù)至原始值，無規(guī)律變化中數(shù)據(jù)突跳在干擾源消失后立即恢復(fù)?？梢?，數(shù)據(jù)瞬間直角三角形突跳變化應(yīng)由漸弱干擾源造成。整理數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，2013年4月20日8時左右，即著名的雅安7.0級地震發(fā)生時，發(fā)現(xiàn)觀測數(shù)據(jù)在地震后4 min瞬間突跳至最大值，然后慢慢變小，約29 min后恢復(fù)至正常值，見圖4。由此對其他數(shù)據(jù)瞬間直角三角形突跳變化進行分析，發(fā)現(xiàn)此現(xiàn)象并非巧合，這些瞬間突跳變化均與地震相對應(yīng)，且時間吻合（圖4）。由此斷定，數(shù)據(jù)瞬間直角三角形突跳變化與地震有關(guān)，但目前尚不清楚這種同震變化發(fā)生的原因，有可能是地震發(fā)生時巖石摩擦產(chǎn)生的電磁變化，需要今后進一步研究。

圖4 震后電磁擾動變化Fig.4 The change of electromagnetic disturbance after the earthquake

3 結(jié)論

通過對合肥臺電磁擾動數(shù)據(jù)變化進行分析及實驗，得出以下結(jié)論：①一般人類活動對電磁擾動儀無影響，電視塔的電磁輻射對電磁擾動儀無影響；②地電阻率測量供電會對電磁擾動儀產(chǎn)生干擾，造成的數(shù)據(jù)變化幅度約100—160 mV；③大功率用電器會對電磁擾動儀產(chǎn)生干擾，數(shù)據(jù)變化幅度與用電器功率有關(guān)；④地震后電磁擾動數(shù)據(jù)變化較為明顯，數(shù)據(jù)變化原因有待進一步研究。

李桂清，厲天琴，等.濮陽臺電磁波觀測的干擾因素分析[J].高原地震，2004，9：69-71.

李軍輝，李琪，等.淮南地震臺電磁擾動異常分析[J].地震地磁觀測與研究，2011，32（3）：83-87.

李軍輝，等.淮南臺電磁擾動數(shù)據(jù)變化特征及影響因素初探[J].華南地震，2012，32（4）：45-51.

張建國，等.不同型號電磁波儀觀測數(shù)據(jù)對比分析[J].地震地磁觀測與研究，2010，31（6）：99-103.

趙建明，任佳，等.曹妃甸地震臺電磁擾動異常分析[J].地震地磁觀測與研究，2015，36（4）：26-29.

The analysis of electromagnetic disturbance data change at Hefei Seismic Station

Sun Hongbo，Lu Li，Liu Chuanqin and WangYikun
(Hefei Seismic Station,Anhui Province230031,China)

Analyzing on the interference factors and their characteristics of the electromagnetic disturbance observation data of Hefei Seismic Station, we found the usage of the earth resistivity and the high power electric appliance has the obvious effect on the DC-Ⅱ type electromagnetic disturbance.The electromagnetic disturbance data appear different degree of change after some earthquake, and there are different forms of these types of changes.

electromagnetic disturbance，data changes，analysis，interference

10.3969/j.issn.1003-3246.2016.06.010

孫鴻博（1985—），男，安徽人，助理工程師，主要從事電磁方面的監(jiān)測與科研工作

安徽省地震局合同制課題“電磁波在我省地震監(jiān)測中的應(yīng)用性研究”（項目編號：201332）

本文收到日期：2014-10-31