山丹地震台位于甘肃省张掖市山丹县南湾村公墓区,东距山丹县城约7 km(北纬38°,东经101°,海拔高度1748 m),坐落在祁吕弧形挤压带西翼,山丹地槽边缘,西侧紧邻瞭高山,位于祁连山北缘断裂带与龙首山南缘断裂带之间,祁吕弧形挤压带西翼山丹槽地边缘。1970 年建台,1972 年投入观测,测区内几乎无第四纪覆盖层,全是上第三系底层,岩性为黏土质砂砾岩;基岩岩性为第三系砂岩、砂砾岩。山丹地电场观测区的地质岩性为砂岩,测区地表为旷野型戈壁沙土堆,地表几乎没有植被。测区地形稍有起伏,地势低凹的地段沉积有极薄的第四系坡残积层,出现岩渍化。该场地所处的断裂带是河西走廊区域性主干大断裂——祁连山断裂带,切割地壳较深,紧挨测区西面有一NNW 走向的隐伏断层,5~6 km 处有瞭高山逆冲断层,呈NWW-SEE方向延伸,且活动性较强,属于祁连山地震带,地形地质构造图如图1-2-2所示。
地电测区属极弱含水区,潜水埋深在50 m 左右,电测深曲线为A 型,测区为荒原,无工矿企业,地表无干扰,有利于电磁观测。山丹地震台有地电场、地电阻率、相对地磁观测3种前兆观测手段。
图1-2-2 甘肃省山丹地电台所属地区构造地质图
山丹地下介质电阻率呈现低—次高—高型,电测深曲线为A 型(图1-2-3,1985年测量结果),2011 年朱涛等用高密度电法测量后,也得到电阻率总体随AB 极距的增大而增大,综上分析解析为3层电性结构,第一层电阻率9.1 Ω·m,戈壁沙土堆覆盖;第二层电阻率18.27 Ω·m,黏土质砂砾岩;第三层电阻率31.97 Ω·m,基岩岩性第三系砂岩、砂砾岩,见表1-2-1。
表1-2-1 山丹地电台电性结构参数(朱涛,2011)
图1-2-3 山丹地震台电测深曲线(NS和EW测道)
2.2.4.2 台站观测系统简介
山丹地震台属国家基本地电台,位于山丹县清泉镇南湾村,距县城7 km,海拔1748 m。始建于1970 年,占地410 m²,1987 年搬迁至现址,建成当时的“标准化”地电台,观测室205 m²,1997 年和2001 年曾对观测室进行过维修改造。2009 年实施台站优化改造,扩建观测室204 m²,并对原观测室再次进行了改造,采用市电供电,配有专用10 kV 变压器。2006年以前使用农用井水,2006 年以后,改用市区自来水,办公生活条件有了大幅的改善。2016 年10月11 日进行了线路改造,将三道观测供电、测量线路全部改为电缆线,并敷设在钢绞线上,10 月27 日完成了改造,恢复山丹电阻率观测。现有地电阻率、地电场、地磁FHD、遥测地震和强震动5种前兆观测手段。图1-2-4为台站的外貌和观测场地。
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图1-2-4 山丹地震台的外貌和观测场地
山丹地震台的地电观测使用仪器为原中国地震局分析预报中心研制生产的ZD8B 地电仪,地电阻率法布设有NS、EW 和N45°W 三道测线,NS 测道供电极距A1B1=1000 m,M1N1=200 m,EW 测道供电极距A3B3=1000 m,M3N3=226 m,N45°W 测道供电极距A4B4=1000 m,M4N4=200 m(图1-2-5);供电和测量电极为600 mm×800 mm 铅电极,埋深为1.8 m,线路架空连接到观测室;采样率为时值,具体参数见表1-2-2,从2000年6月数据开始入库。
表1-2-2 山丹地电阻率观测布极参数
图1-2-5 山丹地电阻率布极图
2.2.4.3 台站历史资料介绍
山丹地震台所处地区属于大陆高寒半干旱气候,具有日照长,太阳辐射强,气温低,昼夜温差大等特点。海拔1748 m,年平均气温为3~7 ℃,月平均气温3 月至10 月为12.6 ℃,11 月到次年2 月为-7~6 ℃,极端最低温度达-30 ℃,而全年90%的降雨集中在7~9 月,雷雨天气也多数在7~9月。降水条件较差,年降雨量195 mm,年蒸发量为2252 mm。年平均风速2.6 m/s。无霜期平均151 天,无霜冻期138 天。测区为山区丘陵洪积扇地带,地下潜水位在50 m 以下,地质岩性为砂岩,测区地表为旷野型戈壁沙土堆,覆盖层较深,距离地表水系较远,土壤的湿度小。该测区地形开阔,场地内无建筑物,人类生产活动较少,没有明显的干扰源;同时干旱少雨的气候条件使得观测受到的气候环境干扰较少,是进行电磁观测的理想区域。山丹地震台1972 年外线路用被服线,1983 年10 月外线路更换为8 号铁丝,1984 年,国家地震局立项对该台进行另选址建设,电阻率外线路改为架空裸铝线,山丹地电阻率布极中心点距台站约340 m,共分NS、EW、N45°W 三个测道。地电阻率独立布设电极和线路,采用铅板为测量电极,钛板为供电电极,埋设在地表冻土层以下的潮湿土壤中,深度1.8 m,各电极基本处于同一平面,电极坑中土质相同。线路架设采用空架方式。外线使用裸铝线,中心杆到观测室的外线路为电缆线,电缆线悬挂在钢线上,引入仪器室,外线路未完全改造完成,85%仍为裸铝线;2016 年10 月供电、测量线路全部改为电缆线,测量仪器为ZD8B,改造完成后仪器标定合格,见附件2-2。
该台站2013 年预报效能评估结果等级为A 级。从历史数据来看(图1-2-6),总体上山丹地震台地电阻率观测资料质量较好,有明显的年变化特征。本次提出的EW 测道趋势性转折性变化,打破正常年变化趋势,在以往历史观测数据中没有发生过,因此本次异常核实工作十分重要。
图1-2-6 2010年1月—2017年3月山丹地电阻率日均值曲线[—NS(黑色)—EW(红色)—N45°W(蓝色)]
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