气象和水文因素对地壳上层电阻率的影响：时间序列的季节成分和残余成分的相关性分析

摘要 本文是作者系列出版物的续篇，介绍了对地质电段四层电阻率变化的研究结果。在塔吉克斯坦 Garm 地球物理试验场的中心地带，使用 VES 方法对固定多电极阵列进行了精确测量，供应电极的最大间距为 3 千米，已持续 12 年。经过观测，获得了包含约 4500 个探针的剖面图。与传统的测深不同，该剖面上的每一个测点对应的不是一个地理点，而是某个时间点。为了反演时间剖面，使用了专门开发的精确算法，并对反演问题进行了额外的正则化处理。求解误差由数值模拟方法控制，在模拟过程中，首先求解模拟实验剖面的直接 VES 问题，然后求解反 VES 问题，并估算实际求解误差。分析表明，计算 1-4 层电阻率变化的季节分量的误差为 1%-2%，闪烁噪声的误差为 1.3%-3%。在这种情况下，上层电阻率季节变化的总振幅超过 50%，第二层为 5.5%；同一层闪变噪声分量变化的振幅估计分别为 54%和 24%。本文分析了外部（外源）因素对不同深度电阻率变化的影响。地下水位和土壤温度对厚度为 1.5 米的断面上层的电阻率有显著影响，这一事实已经得到证实。就温度而言，全层的平均比例系数为 -0.58 ± 0.12%/度，就地下水位而言，比例系数为 -0.8%/厘米。在该断面的第二层（深度 1.5-10.2 米），电阻率的季节变化形式与大气压力的季节变化形式完全吻合。这种巧合并非偶然，因为第 2 层的大气压力和电阻率都具有反常的季节变化形式，全年有两个最大值和两个最小值，这在电阻率的季节变化中是完全不典型的。同时，对于相对较高频率（HF）的变化（周期从几天到几周不等），则没有相关效应。作者将观测到的效应的可能原因归结为，地下水流入含水层的竞争性水源的压力调节限制在该断面的第二层。假定竞争水源中水的盐度和电导率相差很大，这从地质学角度来看是非常合理的。大气压力的变化会改变这两种水源的流入量，从而导致该层电导率的变化。水交换过程的惯性决定了在相对较高的频率下，电阻率与大气压力之间不存在依赖关系，而在特征持续时间超过一个月的变化中，电阻率与大气压力之间存在这种关系。