甘肃省地震异常现场核实报告（2016-2020）台站背景资料

4.1.2.1 台站测区环境、地质构造

嘉峪关台的地电阻率台为国家级基本台之一，隶属于甘肃省地震局，位于嘉峪关市嘉峪关峪泉镇旅游景区内，嘉峪关城楼的东北角300 m处，距嘉峪关市约5 km的嘉峪关断层旁。该台始建于1970年，1971年1月正式投入观测。

嘉峪关地电阻率观测场地位于嘉峪关断裂带上，在区域构造上处在昆仑祁秦地槽系的祁连地槽西段北部，酒泉盆地中部嘉峪关古阶地上，介于阿拉善断块南缘超壳断裂带和祁连山北缘超壳断裂带之间。台站附近活动构造复杂，嘉峪关断裂带断裂全长70 km，总体呈北35°～40°西走向展布，在地貌上断裂表现为西高东低的陡坎，所见断层和物探资料表明，断层沿此陡坎延伸，以逆倾滑动为主，并兼有左旋扭动的特征（图1-4-4）。该台对本区及周围的地震有一定监测能力。

图1-4-4　嘉峪关台台址及地质构造示意图

4.1.2.2 台站观测过程及建设与发展

嘉峪关台在20世纪70年代便开始了地电阻率的观测，当初该台勘选N45°W 向和N50°E 向两个测道观测，供电极距分别为789 m、768 m，测量极距分别为300 m、220 m。80 年代曾对观测场地和线路进行了改造，N45°W测道，A4、M4、N4不变，仅对B4供电极向东南迁移200 m，AB 由原来的789 m 增至989 m，B4极正好跨过了嘉峪关活动断层，形成了跨断层观测，MN 仍为300 m；N50°E 测道，整个测线由覆盖层（厚约100 m）顶部往北平移了200 m，迁至覆盖层底部，并从观测装置中心点向两边延伸，使AB 由原来的768 m 增至1120 m，MN 由原来的220 m 增至370 m，降低了覆盖层对观测资料的影响，加大了有效勘探深度，还将两个测道的导线全部更换成优质8#钢丝。该台1971年1月—1980年12月使用DDC-2模拟观测仪器观测；1981年1 月—2000 年7 月使用ZD8 数字地电仪观测；2000 年8 月以来使用ZD8B 数字地电仪观测。2014 年1～4 月进行了背景场项目外线路改造，外线路全部改换成电缆，安装ZD8M 地电阻率仪器工作。

嘉峪关地电观测环境保护区位于嘉峪关城楼旅游景区西北方向1 km的戈壁滩上，2016年7月开始由市政府统一规划，嘉峪关市修建的旅游公路要经过嘉峪关台地震观测环境保护区西侧，距地电阻率观测装置的B4供电极约50 m，按照国家标准要求的最小距离，旅游公路设计线路无法避开B4供电极；2016年7月嘉峪关台只有将南供电极B4向南偏东45延伸150 m，把B4（南供）供电极迁移至距离该公路200 m 处，沿着B4（南供）供电极线杆再埋设3 根9 m 电杆，重新架设钢绞线和电缆线，在新勘选的场地埋设铅板作为供电极；将公路东侧的线杆处8根电缆引入地下埋设，并套Φ100钢管以作为保护，埋地深度在1 m以上，埋设长度约300 m。2016年8 月16 日上午07：00 接入新改造的装置系统，由于装置系统变动，使得A4、B4供电极距由原来的989 m 增至1139 m（图1-4-5、1-4-6）。变动后的装置系统为不对称装置。因此，对装置系数K值采用不对称装置进行了重新计算，由原来1994升至2971（表1-4-1）。

表1-4-1　嘉峪关地电阻率布极

图1-4-5　嘉峪关地电阻率测区及外线路位置与布极图

（图中红色点画线为高压输电线路与电杆，红色三角形是地电场布极图）

图1-4-6　嘉峪关台地电阻率测区N45°W（A4B4电极）测道示意图

4.1.2.3 基础资料(www.xing528.com)

嘉峪关台探测体主要为白垩系砂岩，第四纪覆盖在30～40 m。岩石孔隙度与电阻率变化的关系相当复杂，尤其不同的砂岩其孔隙度差异很大，致密结构的探测目标层对监测大幅度的视电阻率变化有利，嘉峪关台构造上接近断层交汇部位，介质压实程度低，各向异性程度高，对应力扰动敏感，符合地电阻率台站浅部电阻率大于10 Ω·m 的要求。嘉峪关电阻率台址位于嘉峪关断裂带上，又介于阿拉善断块南缘超壳断裂带和祁连山北缘超壳断裂带之间，这种特殊部位对多方式力源变化较为敏感。不论是青藏块体向北推挤或是南北两块体拉张运动，该断裂都会直接或间接受到影响而出现滑动、错位。台址岩性系砾石砂土岩，砂质胶结，质地坚硬，下伏岩石为红黏土，地表为厚30 m 的第四系全新统冲积层（QW）所覆盖，地层走向呈北35°～40°，倾向西南，倾角73°～85°。台址电性条件属于低阻区，人工电位差较低。测区电测深曲线呈“KH”型（图1-4-7）。近几年来，风力发电发展，高压输电线路距离测区西供（A2）只要131 m，距离北供（A4）357 m，但对观测值的影响并不明显。由于N50°E 和N45°W 向深部电阻率差异较大，各向异性明显，有利于深部电阻率观测，对监测地层介质电性变化十分有利。

4.1.2.4 观测系统

目前嘉峪关台地电阻率观测布设有N50°E 和N45°W 两道测线，N45°W 测道供电极距A4B4=1.139 km，M4N4=0.300 km，N50°E 测道供电极距A2B2=1.120 km，M2N2=0.370 km，N45°W 测道跨越了14.7 m 的古河床深沟，测区最大落差达到20 m，并跨越了嘉峪关断层观测；N50°E测道布极区相对平坦。地表水系距离台站观测区大于20 km 的北大河（讨赖河、托勒河）东北流经嘉峪关市，南入酒泉市。

嘉峪关台地电阻率观测外线路采取水泥电杆架空方式布设，线缆下挂于承重钢绞线上，钢绞线与电杆接触点采取了绝缘处理，端点电杆的拉线使用独立钢绞线并加装了绝缘子，保证与电杆上的钢绞线不连通（图1-4-8）。供电线和测量线缆材质为多芯铠装电缆，电极材料为铅板，面积80 cm×100 cm正方形，电极水平铺设，埋深4～7 m，测量电极的接地电阻在4～10 Ω之间，供电电极的接地电阻在2～60 Ω之间，符合观测规范要求（附件4-1）。外线使用天津市津成电线电缆有限公司生产的单芯屏蔽电缆φ10 mm，安装时绝缘测试值＞1000 ΜΩ，外线电阻≤20 Ω/km，导线抗拉强度≥28 kg/mm2，两杆之间的距离≤50 m，对地绝缘电阻≥2 ΜΩ，四个测量极电极引线与外线安装在电杆半中央分线盒里，用空气开关控制；四个供电极的电极引线与外线接断线器。

图1-4-7　嘉峪关台电测深曲线

图1-4-8　嘉峪关地电阻率外线路图（左侧N50°E，右侧N45°W）

嘉峪关市属温带大陆性荒漠气候，夏季炎热少雨，冬季寒冷干燥，全年温差大。年平均气温在6.7～7.7 ℃之间，每年1 月最冷，7 月最热，年极端最高气温接近39 ℃，极端最低气温接近-32 ℃，日温差在10～15 ℃，年平均降水量在85 mm 左右（气象部门公布结果），降水主要集中在6～8 月，占全年降水量的56.7%，其余9 个月降水量占全年降水量的43.3%。年平均蒸发量在2149 mm 左右，蒸发量是降水量的25 倍。夏秋季多东南风，冬春季多西北风，年平均风速在2.5 m/s。年无霜期仅有130天。2019年5 月13日对仪器进行临时检查，嘉峪关台地电阻率仪器工作状态正常（图1-4-9），检查结果符合规范要求（见附件4-1），所以这次工作重点放在环境变化分析和数值模拟方面。

图1-4-9　嘉峪关台地电阻仪器工作状态图

4.1.2.5 嘉峪关台站的历史资料

嘉峪关台地电阻率从1971—2011 年观测资料整体年变形态完整，测区整体在戈壁滩上，环境干燥，人为活动较少，不存在大的干扰。N45°W 呈现夏高冬低的年周期形态，N50°E则呈现夏低冬高的形态变化，两道在年周期形态上呈反向变化。地电阻率和自然电位测值受气象因素影响（主要是降水和温度的突降），雨季降水和冬季线路结冰造成数据突跳和阶变较多，这与台址条件的差异造成地下电性结构不同有关。

2012 年以来周围环境的变化有：2012 年7 月份架设高压线路距N50°E 测道A2供电级约150 m，从资料来看没有明显干扰；2013 年3～12 月因酒钢工业园区输水管破裂而N50°E 测道B2极坑进水，造成资料波动变化；2014年1～4月背景场改造将外线路裸线改为电缆。

该台站预报效能评估结果等级为B 级（附件4-2）。1999 年以来，嘉峪关地震台400 km 范围内发生了2001 年肃南MS5.3、2002 年玉门MS5.9、2003 年民乐-山丹MS6.1、2008 年肃南MS5.0、2008 年德令哈MS6.3、2009 年德令哈MS6.4、2012 年金塔MS5.4 等多次中强以上地震，该台电阻率资料在这些地震前均有明显的变化出现；自然电位资料自2001 年参加周月会商以来，尤其是N45°W 测道对应了附近多次地震，其异常形态表现为快速上升—持续高值—异常恢复后发震，异常信度较高。