1芦山地震前的异常电磁信息

对陕、甘、青、川、渝、滇地区的电磁观测网进行了动态跟踪与分析，资料的时间跨度从2008年1月—2013年6月，共计5年多的资料分析与累计．在跟踪与分析过程中发现2013年4月20日芦山MS7．0地震前存在一些大震异常电磁信息．通过对上述电磁观测网观测资料跟踪分析，在2013年4月2日的资料分析中注意到，2013年3月30日在曲江台记录到了地电场异常信号，其最为显著的特征就是幅度大，除东西向长极距外其余5个测道上记录到的异常信号幅度均大于1400mV／km．尤其在南北测向短极距上观测到的异常信号幅度达到3680mV／km，该信号的持续时间为1小时30分．造成这么大幅度的信号有如下几种原因：信号源本身发出了强信号；②在强信号到达时台址下方非均匀性电性结构对信号又有放大作用；外来信号的激发引起个别电极的激发极化．从长期对该台的跟踪分析可知，自2007年建台以来，在笔者收集的该台1300条特征曲线中除汶川大震信号外，这是最大幅度的异常信号．总结其幅度超过3000mV／km的地震电信号基本上可判定为大震信号．在该台地电场多极距的观测中，由于台址下方电性结构的非均匀性，使得该台在同一方向上的长、短极距观测值存在明显差异．通过对该台的多次地电暴信号比较分析和标定基本可以得出这样的认识，而从物理机制上证明这一特点则有待于对其台址结构进行三维高密度电法勘探研究加以确认．2013年4月4日6时50分左右，重庆仙女山台地电场出现异常信号．该信号幅度达到自2008年10月底建台有记录以来的最大值．其特征是持续时间1小时30分，且在南北测向和北东测向出现长、短极距观测极性相反的现象．根据调查与分析，可排除雷电、测区内噪声的因素．从地电场多极距观测原理来讲，在地下为均匀介质的条件下，信号源较远时在长极距上观测到的异常信号一定与短极距上观测到的异常信号具有相同的极性，只有信号源在测区内时才会产生长、短极距信号极性相反的情形．但在实际中地下介质电性往往是不均匀的，尤其是台站下方的介质，在此条件下也会出现远源信号的极性在长、短极距上相反的情形，如上海高压输电接地极大电流信号在20km以外的观测台就出现过这种情形．此时，相对于0．4km的长极距而言，20km可视为远源．

2极距观测曲线

中南北向短极距观测曲线与北东向短极距观测曲线对比可以看到，在南北向中间位置的电极存在着受激极化的可能，也就是受外来信号的激发时电极本身很小的极化电位也会突然变得很大，且会导致长、短极距上信号的反向极化．与陆阳泉同志交流表明该现象在不极化电极的研制试验过程中也曾出现过．笔者注意到，在有地电场和电磁扰动同步观测的台站，许多信号在这两种观测系统中不是被同时观测到，往往在地电场异常信号出现的时刻电磁扰动却没有出现异常，或电磁扰动出现异常信号时地电场观测却并不出现异常信号．地电场异常信号和电磁扰动异常信号同步出现的情况相对较少．地电场异常信号出现的同一时间内，在该台布设的电磁扰动仪（观测频段为0．5—10Hz）也观测到了该时段的超低频（ULF）信号．重庆仙女山台电磁扰动信号自2013年3月11日开始连续不断地出现异常，其主要特征是电扰动出现明显信号，正常背景值通常在1mV／km左右．而磁扰动观测在东西和南北方向都比较稳定．但在4月4日6时50分左右，电磁扰动都出现了较大异常，20：00—21：00磁扰动也较大．尤其是磁扰动信号自2008年10月建台以来从未出现过如此大幅度的异常信号．在地电场观测网中存在着一种现象，即有的台映震效能高，有的台映震效能低，这与台站位置及其区域地下介质电性结构的非均匀性特征密不可分；马钦忠，钱家栋，2003；黄清华，林玉峰，2010）．在笔者收集的成都台2100条地电场特征曲线中，时间跨度为2007年7月—2013年6月近6年时间．其中最多的异常信号时间段出现在2008—2010年．2011年以后台站人员对该台地电场观测系统进行了改造，一是将电极全部更换；二是将共用电极区位置移动，将长、短极距的两个共用电极埋在了紧邻电线杆的地下，使得共用电极区地下局部非均匀电性结构对观测产生了非常大的影响，因此该台地电场观测的映震效能不如以前，而且地电场信号的幅度特征也与以前不同．也就是说利用以前的信号幅度特征经验来判断以后的信号幅度特征，所反映的震级会出现较大误差．尽管如此，成都台地电场观测记录到的地震电信号还是非常丰富的．通过对汶川MS8．0地震及其随后的一系列强余震的检验，在上述2100条特征曲线中通过本文上述排除法之后所选出来的异常信号与地震的对应关系较好，汶川MS8．0地震前的资料分析及其MS≥5．0强余震前都出现了地震电信号．

3成都地电场台

通过分析，笔者认为成都地电场台是一个对地震很敏感的台站，也就是所谓的“敏感点”或“穴位”．在芦山MS7．0地震前一天，即2013年4月19日，在成都台观测到了一组异常电信号，其特征为持续时间30分钟．虽然该信号持续时间不长，但其幅度非常大，其中最大的是东西向的短极距观测值，高达2154mV／km，且主要是在东西向和南北向长、短极距记录到大幅度信号，而在北东向的长、短极距上记录的信号幅度非常小．笔者研究认为，盐源台是川滇交界地区7个地电场台站（泸沽湖台、盐源台、红格台、小庙台、嵩明台、元谋台、罗茨台）中映震能力最强的一个台站．该台在2008年5月12日汶川MS8．0地震及其强余震前都记录到了较好的地震电信号．2013年4月20日芦山MS7．0地震前3天，即2013年4月17日，盐源台记录到了较为明显的异常信号，持续时间为20分钟，幅度最大为124mV／km．芦山MS7．0地震前4天，即2013年4月16日，小庙台记录到了非常突出的异常电信号．该信号幅度大，持续时间为28分钟．由图8可以看到，南北方向的短极距信号幅度达1万246mV／km；北东方向的短极距信号幅度达6976mV／km，其幅度远远超过其它测道上的信号幅值，且它们的信号波形形态相同；而南北测道和东西测道上的长极距信号幅度分别为358和344mV／km．在北东向长极距上未记录到东西向短极距上信号畸变．该现象在一些地电暴信号的记录中也曾出现过，推测应该是仪器相应测道的记录问题．由上述多极距观测系统原理分析可知，电极区地下存在非均匀电性体时或该电极受到外部电流信号的冲击激发极化时均会产生这样的特征．以往在距小庙台10km左右的西昌高压输电接地极向地下注入4500A的大电流时，小庙台记录到的信号特征也显示南北向短极距和北东向短极距信号幅度大于其它极距的信号幅度，其幅值分别为1222和914mV／km，说明在小庙台南北方向3个电极中的中间电极区地下局部区域存在电性非均匀体，其作用是当地电场信号通过其区域时就会被放大，非均匀体的电阻率绝对值相对于其周围介质的电阻率越大，对信号的放大作用也越强．另外，在受激极化时电极极化信号也会大大增强．经实际落实，2013年4月16日21—22时西昌高压输电接地极没有向地下注入电流，而当日小庙台台站观测日志写到：“仪器工作正常，外环境正常，外线路正常．21—22时出现不明原因干扰，数据出现突跳”，因此也排除了雷电信号的可能，且当时也没有源自电离层的地电暴发生．因此，这就排除了该异常信号源自于高压输电接地极、雷击及地电暴．在川滇交界区域再也没有大于西昌高压输电接地极大电流强度的信号源，该台附近的信号源以及单纯电极极化所产生的噪声幅度远不可能达到图8所示的信号幅度．因此，2013年4月16日小庙台记录到的异常电信号是台站附近及远处人类噪声、雷击噪声及地电暴噪声所无法解释的，它很可能就是芦山MS7．0前的地震电信号．由上述可以看到，芦山MS7．0地震前在川滇交界地区的地电场观测网（盐源台、小庙台、红格台、泸沽湖台、元谋台、嵩明台、罗茨台）中只有盐源台和小庙台记录到了地震电信号，也就是说这7个台中只有少数台观测到了地震电信号．由表1可以看到，这些地震电信号的幅度变化特征并非遵循均匀介质的情形，即距离震中区越远越小的特点．这与南北地震带地质构造及其介质非均匀性的复杂性密切相关．另外，由表1也可以看到，随着时间的推移异常信号有向震中方向迁移的趋势．遗憾的是在震中区没有电磁观测台站，否则该迁移现象可能会更加明显．

作者：吕镶金单位：成都电场台