王 曉 葉 青 余 丹 陶志剛 范 曄 劉高川

（中國北京 100045 中國地震臺網(wǎng)中心）

0 引言

我國地電阻率定點連續(xù)觀測已有50 多年歷史，曾記錄到唐山MS7.8、汶川MS8.0、蘆山MS7.0 等多次中強地震前地電阻率下降—轉折上升型的異常變化（趙玉林等，1978，2001；錢復業(yè)等，1982；錢家棟，1993；張學民等，2009；錢家棟等，2013；朱濤，2013；史紅軍等，2014；陳彥平等，2016）。解滔等（2018）發(fā)現(xiàn)，汶川MS8.0 地震前，成都地震基準臺、江油地震臺地電阻率出現(xiàn)近2 年的與孕震主壓應力方位有關的持續(xù)性下降異常，震后出現(xiàn)與之前異常形態(tài)相反的恢復變化；九寨溝MS7.0 地震前，距震中360 km 的平?jīng)龅卣鹋_井下地電阻率出現(xiàn)持續(xù)1 年的趨勢性異常（高曙德等，2017）。這都表明地電阻率變化具有較好的映震效能。據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時間2022 年6 月1 日17 時0 分四川雅安蘆山縣（30.37°N，102.94°E）發(fā)生MS6.1 地震，震源深度約17 km。該地震的斷層類型以逆沖型為主，發(fā)震斷裂為雙石—大川斷裂。本文通過分析處理蘆山MS6.1 地震震中附近地電阻率臺站觀測數(shù)據(jù)，提取地震前的地電阻率異常信息，以期為研究此次地震的前兆現(xiàn)象提供依據(jù)。

1 研究區(qū)及臺站概況

蘆山MS6.1 地震震中位于龍門山潛在震源區(qū)。龍門山斷裂帶位于青藏塊體東緣，是一個巨大的復合型推覆構造，由多條擠壓逆沖斷裂和多個推覆構造體組成，斷裂發(fā)育，構造復雜，地震頻發(fā)。2013 年4 月20 日蘆山縣曾發(fā)生MS7.0 地震，震中距此次地震震中僅9 km，也為逆沖型地震，破裂面走向NE，與龍門山斷裂帶的走向基本一致（圖1）。

圖1 蘆山MS 6.1 地震震中及臺站分布Fig.1 The epicenter and stations distribution of Lushan MS 6.1 earthquake

蘆山MS6.1 地震震中距450 km 范圍內(nèi)分布有成都地震基準臺、冕寧地震臺、紅格地震臺、甘孜地震臺等4 個電阻率臺站（圖1）。成都地震基準臺（震中距98 km）地處龍門山構造帶前沿的成都凹陷盆地內(nèi)，距最近的安縣—灌縣斷裂僅20 余km，距東面的龍泉山斷裂約60 km。與龍門山斷裂帶南段交接的安寧河斷裂中段有冕寧地震臺（震中距223 km），臺站下方為NNE 向南河隱伏斷裂。紅格地震臺（震中距438 km）所在地區(qū)有NS 走向的安寧河活動性斷裂帶、昔格達壓扭性斷裂帶。甘孜地震臺（震中距311 km）位于NW 向鮮水河斷裂帶與甘孜—玉樹斷裂帶之間的延橋區(qū)內(nèi)，臺站南距甘孜—玉樹斷裂約2.5 km，基巖成分主要是石英砂板巖。

每個臺站布設有2—3 個測道，采用電阻率對稱四極裝置固定電極位置方式進行觀測，使用的儀器為ZD8M 型數(shù)字化地電儀，采樣間隔為小時。冕寧地震臺、紅格地震臺、甘孜地震臺為井下觀測，電極埋深70—120 m，供電極距為345—600 m。成都地震臺為大極距地表觀測，供電極距NE 測道為613 m，NW 測道為846 m。

2 數(shù)據(jù)處理

歸一化速率變化方法（normalized variation rate method，簡稱NVRM）的原理是按照給定步長將時序觀測數(shù)據(jù)分段后進行線性回歸，利用回歸直線的斜率和相關系數(shù)計算初始速率，歸一化處理后獲取最終時間序列。其數(shù)學定義為

式中，Ki為地電阻率序列{ρs}中第i個子序列的斜率；Ri為相關系數(shù)，用來壓制子序列中奇異數(shù)據(jù)對Ki的影響；m和σn-1分別為初始速率的平均值和均方根誤差；δ為正小量；ε為滑動步長。對于地電阻率月均值，異常判據(jù)為大于±2.4 的絕對值（杜學彬等，2017）。該方法可以有效識別“弱”的幅度異常，并已得到廣泛應用（劉君等，2013；史紅軍等，2014；李姜等，2019；王同利等，2022）。本文選取蘆山MS6.1 地震震中450 km 范圍內(nèi)4 個地電阻率臺站記錄，將原始觀測數(shù)據(jù)預處理后計算日均值或月均值，然后采用歸一化速率變化方法分析每個臺站在蘆山地震前后的變化。

3 地震前地電阻率異常變化

3.1 紅格地震臺

選取2018 年1 月至2022 年6 月紅格地震臺地電阻率觀測數(shù)據(jù)進行處理，該時段內(nèi)臺站觀測系統(tǒng)和觀測環(huán)境均未出現(xiàn)異常，數(shù)據(jù)可信。圖2、3 分別為紅格地震臺NS、EW 測道地電阻率月均值和NVRM 曲線。由圖2、3 可見，NS、EW 兩個測道地電阻率原始數(shù)據(jù)從2020 年1 月開始年變化呈現(xiàn)趨勢性下降，下降幅度約2.8%—3%。2 個測道的NVRM 曲線均在地震前出現(xiàn)明顯正異常（≥+2.4），NS 測道自2021 年11 月超出閾值，2022 年1 月到達最高點后開始下降，蘆山MS6.1 地震發(fā)生在下降過程中；而EW 測道自2022 年3 月超出閾值后，6 月開始下降，下降過程中發(fā)生蘆山MS6.1 地震。但紅格地震臺距此次地震震中438 km，這是蘆山地震引起的異常，還是其他地區(qū)存在異常現(xiàn)象，還需進一步探究。此外，2020 年4—7 月EW 測道地電阻率數(shù)據(jù)出現(xiàn)正異常，結合該時段發(fā)生的地震，推測為2020 年5 月18 日云南昭通巧家發(fā)生的MS5.0 地震，其震中距紅格地震臺約142 km。

圖2 紅格地震臺NS 測道地電阻率月均值（a）和NVRM 曲線（b）Fig.2 Monthly average (a) and NVRM-analysis curve (b) of the apparent resistivity recorded by the NS component of Hongge Seismic Station

圖3 紅格地震臺EW 測道地電阻率月均值（a）和NVRM 曲線（b）Fig.3 Monthly average (a) and NVRM-analysis curve(b) of the apparent resistivity recorded by the EW component of Hongge Seismic Station

3.2 甘孜地震臺

選取2018 年1 月至2022 年6 月甘孜地震臺NE 測道地電阻率月均值進行歸一化處理，在此期間，觀測系統(tǒng)和觀測環(huán)境均正常。NW 測道2019 年8 月更換測項分量代碼后原始數(shù)據(jù)出現(xiàn)0.1 Ω·m 的臺階變化，數(shù)據(jù)可信度存疑。圖4 為甘孜地震臺NE 測道地電阻率月均值和NVRM 曲線。由圖4 可見，2022 年4 月地電阻率出現(xiàn)短期快速變化，可能與蘆山MS6.1 地震有關。NVRM 曲線自2022 年2 月開始下降，2022 年5 月超出閾值，且直至2022 年6 月仍處于持續(xù)下降過程，其間發(fā)生蘆山地震。但甘孜地震臺與蘆山地震震中所處位置屬于2 個斷裂帶，且震中距大于300 km，根據(jù)國家地震局預測預防司（1998）所述，上述現(xiàn)象是否為此次地震的異?，F(xiàn)象還需進一步研究確認。

圖4 甘孜地震臺NE 測道地電阻率月均值（a）和NVRM 曲線（b）Fig.4 Monthly average (a) and NVRM-analysis curve (b) of the apparent resistivity recorded by the NE component of Ganzi Seismic Station

3.3 冕寧地震臺

冕寧地震臺井下地電阻率觀測系統(tǒng)為2019 年新建，2020 年1 月正式運行，共有NS、EW、NW 三個測道。地電阻率原始數(shù)據(jù)均呈現(xiàn)較規(guī)律的年變化，震前無明顯變化。選取2020 年1 月至2022 年6 月EW 測道地電阻率月均值進行處理分析，步長設置為6 個月進行歸一化處理，結果發(fā)現(xiàn)NVRM 曲線出現(xiàn)2 次異常，一次為2021 年4 月開始上升，直至6 月超出閾值，7 月達到峰值后開始下降，對應臺站周圍該時段內(nèi)發(fā)生的地震，認為該正異?？赡転?021 年5 月21 日云南大理漾濞MS6.4 地震的震時（后）異常，該地震震中距冕寧地震臺390 km。另一次異常為負異常，2022 年2 月開始下降，5 月超出閾值，直至蘆山MS6.1 地震發(fā)生時曲線仍處于下降過程中（圖5）。

圖5 冕寧地震臺EW 測道地電阻率月均值（a）和NVRM 曲線（b）Fig.5 Monthly average (a) and NVRM-analysis curve (b) of the apparent resistivity recorded by the EW component of Mianning Seismic Station

3.4 成都地震基準臺

成都地震基準臺因2021 年7 月在NE 方向重新布設了與原NE 向平行的新測道，新測道地電阻率數(shù)據(jù)與原測道數(shù)據(jù)之間存在臺階，銜接出現(xiàn)問題，致使新測道數(shù)據(jù)中可用數(shù)據(jù)時長較短，只能選取2021 年7 月1 日至2022 年6 月19 日地電阻率日均值進行預處理，步長設置為30 天。蘆山MS6.1 地震前數(shù)據(jù)無明顯變化，地震發(fā)生在NVRM 曲線（圖6）上升階段，2022 年6 月中旬超出閾值呈現(xiàn)正異常，曲線上升過程中發(fā)生蘆山地震，推測該異常可能為臨震異常。

圖6 成都地震基準臺NE 測道地電阻率日均值（a）和NVRM 曲線（b）Fig.6 Daily average (a) and NVRM-analysis curve(b) of the apparent resistivity recorded by the NE component of Chengdu Seismic Station

綜上，紅格地震臺NVRM 曲線在蘆山MS6.1 地震前出現(xiàn)正異常，下降過程中發(fā)生地震；甘孜地震臺NE 測道在蘆山地震前出現(xiàn)負異常，地震也發(fā)生在曲線下降過程中；而冕寧地震臺EW 測道NVRM 曲線在2021 年5 月和2022 年5 月呈現(xiàn)不同程度的正異常和負異常，分別對應2021 年5 月21 日云南漾濞MS6.4 地震和2022 年6 月1 日蘆山MS6.1 地震。對成都地震基準臺NE 測道地電阻率數(shù)據(jù)采用日均值計算歸一化速率后顯示，NVRM 曲線在地震發(fā)生前出現(xiàn)正異常，上升過程中發(fā)生地震。地電阻率是地下可探測范圍內(nèi)介質電阻率的綜合反映，中強地震前構造應力作用下介質變形誘發(fā)的微裂隙活動會引起地電阻率的變化，震前異常出現(xiàn)的時間和形態(tài)主要受震前地下介質電阻率變化的影響。

此外，以上異常分析結果也表明，冕寧地震臺、紅格地震臺、甘孜地震臺等3 個臺站的井下地電阻率觀測，亦能較好地反映震前異常，具有較高質量的觀測效能，顯示了井下地電阻率觀測的有效性及其應用前景的廣闊性。

3 結論

對蘆山MS6.1 地震震中周圍450 km 范圍內(nèi)4 個地電阻率臺站觀測數(shù)據(jù)，采用歸一化速率方法分析每個臺站數(shù)據(jù)在蘆山地震前后的變化。結果顯示，地震前紅格地震臺NS、EW測道地電阻率數(shù)據(jù)出現(xiàn)正異常；冕寧地震臺EW 測道、甘孜NE 測道出現(xiàn)負異常。紅格地震臺NS、EW 測道及甘孜地震臺NE 測道地電阻率原始數(shù)據(jù)在震前出現(xiàn)下降變化，下降幅度為1%—3%，地震發(fā)生在數(shù)據(jù)下降過程中，其他臺站的原始數(shù)據(jù)在震前沒有出現(xiàn)異常變化，因此，紅格地震臺NS、EW 測道及甘孜地震臺NE 測道、冕寧地震臺EW 測道震前數(shù)據(jù)變化為蘆山地震前兆現(xiàn)象的可能性較大。但甘孜地震臺、紅格地震臺及蘆山地震震中所處位置分屬3 個斷裂帶，且震中距大于300 km，雖然在異常時間上較對應，但是否為此次地震前整個塊體地下介質運移變化的表現(xiàn)，還是其他區(qū)域存在異常變化，還需進一步探究。

由于成都地震基準臺測項改造，故采用地電阻率日均值數(shù)據(jù)進行歸一化速率方法分析。結果顯示，地震前數(shù)據(jù)無異常變化，地震后數(shù)據(jù)出現(xiàn)正異?，F(xiàn)象（或者是臨震異常）。由于日均值數(shù)據(jù)受環(huán)境干擾較大，因此，成都地震基準臺地電阻率日均值分析結果只能作為參考，其是否為震前異常還需進一步分析。