譚大誠 楊立明 席繼樓

1）中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000

2）蘭州地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站，蘭州 730000

3）中國地震局地震預(yù)測研究所，北京 100036

地電場是重要的地震前兆物理場，其觀測數(shù)據(jù)包含了自然電場、大地電場和干擾成分。自然電場源于地下介質(zhì)的物理、化學(xué)過程，通常具有相對穩(wěn)定性；大地電場則來源于空間電流和潮汐力，較穩(wěn)定的日變形態(tài)主要表現(xiàn)出TGF-A、TGF-B 兩種波形。依據(jù)地電場的潮汐機理，鄰近大水域的場地，潮汐力作用于巖石裂隙，易使裂隙水周期性滲流，產(chǎn)生周期性過濾電場，形成TGF-A 波形地電場；空間Sq電流在地表的感應(yīng)電場易引起裂隙水周期性滲流，進而產(chǎn)生大地電流場，使地表出現(xiàn)TGF-B 波形地電場。以層狀介質(zhì)為例，設(shè)上層介質(zhì)電阻率為ρ1，厚度為h1；水滲流層的電阻率為ρ2，厚度為h2；下層是不導(dǎo)電介質(zhì)。在地面上觀測到的TGF-A 波形地電場強度E 可寫成：

在地面上觀測到的TGF-B 波形地電場強度E 可寫成：

(1)式中ε 為水介電常數(shù)，ρ 為水電阻率，Δu 為水滲流的電偶極層電位躍變值，Δp 為引起水滲流的壓力梯度，μ 為水粘滯系數(shù)。(2)式中Vei為裂隙水的第 i 種電荷滲流速度,C 為與流體電導(dǎo)率、介電常數(shù)及電荷體密度等相關(guān)的常數(shù)。

在同一場地，TGF-A、TGF-B 波形地電場（DC-0.005 Hz）在各方向峰值通常有明顯差異，可能說明（1）式壓力梯度Δp、（2）式電荷滲流速度Vei在各方向不同。在巖石裂隙流管中，只有沿裂隙水主體滲流方向，水的壓力梯度Δp、水中電荷的滲流速度Vei會最大。因此，應(yīng)用地電場潮汐波幅度可計算出場地巖石裂隙水主體滲流方向及逐日變化，這增強了形變、流體、電磁觀測數(shù)據(jù)分析的關(guān)聯(lián)性，也可能是大震前兆分析的一種新嘗試。

原理上，可應(yīng)用任意時刻的地電場潮汐波數(shù)據(jù)進行計算，但實際觀測中因多種原因，不同時刻的地電場潮汐波數(shù)值往往存在不規(guī)則的小幅擾動，用任意時刻的數(shù)值計算結(jié)果可能離散度大。

結(jié)論：

（1）在應(yīng)用地電場計算裂隙水主體滲流方向時，潮汐諧波振幅法與峰-谷值法的結(jié)果基本一致，但可降低峰-谷值方法的取值誤差。潮汐諧波振幅法是取前10 階潮汐諧波進行計算，這說明了地電場近正弦波形的日變形態(tài)確實是潮汐波。

（2）TGF-A 潮汐波明顯畸變時，裂隙水滲流方向有較大變化，這可能是應(yīng)力變化導(dǎo)致裂隙或裂隙水滲流出現(xiàn)異常；TGF-B 潮汐波有高頻電磁擾動成分時，裂隙水滲流方向有小幅變化。

（3）2008 年汶川MS8.0 地震前，四川瀘沽湖、鹽源場地的自然電場穩(wěn)定性差異大，但巖石裂隙水主體滲流方向變化則具有較好的相關(guān)性，與這次大震也有對應(yīng)性。因此，應(yīng)用地電場計算巖石裂隙水的主體滲流方向具有前兆分析的價值。

（4）應(yīng)用地電場觀測數(shù)據(jù)，逐日計算場地裂隙水主體滲流方向的變化，目前依然處于初期階段，其應(yīng)用還需要深入研究。