地磁日变化异常与强震的关系

强震前地磁垂直分量日变化异常主要表现在幅度与相位上的变化 .本文利用中国地磁台网多年观测资料 ,研究了 2 0 0 1年 1 1月 1 4日昆仑山口西 8.1级地震、2 0 0 3年 2月 2 4日巴楚 伽师 6.8级地震和 1 989年 9月 2 2日小金 6.6级等 3 0多次 6.6级以上强震前 ,地磁垂直分量日变极小值出现的时间 (低点时间 )在空间分布上的异常特征 ,即低点位移现象 .这种少见的异常现象与强震发生有较好的相关性 .发震日期为异常日后的第 2 7天或 41天的前后 4天 ,强震发生地区在低点位移突变分界线附近 .此外 ,还研究了昆仑山口西 8.1级地震和巴楚 伽师 6.8级地震临震前 ,震中周围出现的地磁日变幅异常现象 .

短期重现性地磁日变化感应电流集中分布与地震关系初步研究

通过分析台站之间地磁垂直分量日变化相关性,研究中国大陆南北带地区90°E^110°E,2009~2018年地磁日变化感应电流线状集中分布现象与MS≥6.0地震关系。统计发现,我国每月平均出现约2次感应电流集中分布现象,且10天左右内有原地重复出现现象———感应电流集中分布重叠异常,原地重现的集中分布感应电流日期间隔一般在10天左右以内,原地重现日期一般不连续,重现次数一般仅有2次。研究发现,我国南北带2009~2018年共出现重叠异常23次,20次重叠异常出现后18个月内重叠段发生MS≥6.0地震,对应率高达87%,地震基本发生在重叠段端部250km以内,重叠段发生2次MS≥6.0地震的比例较低,约35%;重叠段2个端部均发生MS≥6.0地震的比例极小,仅约9%。部分重叠段走向与已经发现的上地幔和地壳高导带埋深走向基本一致,推测重叠异常发生在上地幔和地壳高导带附近,是来自上地幔和地壳内高导带附近的地震异常信息。目前已知,中国大陆强地震主要发生在上地幔高导层的隆起区一带及其壳内高导层发育地区,深部电性测深结果表明,大震易于发生在电导率急剧变化的梯度带,但这些地区何时发生地震还未得知,本文发现的重叠异常解释了这些地区1~2年内是否发生地震这一问题。

三轴磁通门传感器水平和定向对地磁日变化观测数据的影响

针对多套三轴磁通门传感器在同一观测环境下,日变化观测曲线不是完全重合,存在观测数据的不一致性问题,通过理论计算和地磁台站测试实验,分析仪器的定向、底座水平与地磁各分量观测数据之间的变化规律并给出其定量关系.实验结果表明:若存在定向误差角α,则表现为D分量的观测曲线中包含了一定比例的H分量;在水平面内,若存在磁传感器以H分量为轴在ZOD平面内的旋转夹角φ,则表现为D分量的观测曲线中包含了一定比例的Z分量;若存在磁传感器以D分量为轴在ZOH平面内的旋转夹角θ,则表现为H和Z两分量的记录数据中分别包含了一定比例的对方分量成分.

四川及邻区地磁日变化异常特征研究

以四川省及其邻区31个地磁台2015年以来的垂直分量资料为研究对象,利用地磁加卸载响应比方法分析震前地磁日变化异常特征,结果显示:6组有效的地磁加卸载响应比高值异常中有5组异常对应了M5.0以上地震,异常多出现在震前6个月内;震中位于异常区边界线附近。分析认为地磁加卸载响应比高值异常是孕震区内局部地下电导率变化导致感应磁场发生改变的一种反映。

强震前地磁日变化感应电流线状集中分布孕震机理研究

本文研究了地磁日变化感应电流的短期原地重现异常(简称重叠异常)与两次强地震前重力变化的关系,结果显示,两次强震前都出现感应电流重叠异常,在异常后半年内,重叠段端部附近区域出现重力负异常,其后发生地震。感应电流的重叠段与上地幔和壳内高导带走向基本一致,线状集中分布的地磁日变化感应电流的量级达数千安培,推测其孕震机理可能是某种因素导致上地幔和地壳内高导带出现"裂纹",深部流体进入"裂纹"形成"短时间高导通道",当"短时间高导通道"持续多天,或短期内原地不同日期出现"短时间高导通道"后,出现重叠异常,感应电流在重叠段端部高阻区产生热量,介质的热膨胀导致其上方地面发生变形,引起重力下降,并导致地壳水平挤压高应力处断层间摩擦阻力变小,发生地震。

地磁日变化感应电流异常与地震的成组特征初步分析

2019年8月10日-2021年4月28日我国南北地震带及附近地区出现了一组57次地磁日变化感应电流线状集中分布与短期原地重现异常,本文研究了其与之后发生的一组6次6级以上地震之间的关系,发现:①整组重叠异常在时间上可大致分为4个阶段,4个阶段的异常空间分布区域具有前后相邻、阶段相连的特征,以及整组异常首尾相连特征,且随时间的迁移有左旋迹象;②整组重叠异常的异常频次和异常面积随时间变化具有同步性,在第1~3阶段,异常累加频次和异常面积逐渐增大至最大值,然后在第4阶段衰减,组内6次地震中的5次,尤其是最大的玛多7.4级地震发生在异常累加频次和异常面积出现最大值之后的衰减期及之后;③地震可能发生在整组异常期间的任何时间,既可能发生在组内单次异常之后2年左右,也可能发生在组内单次异常之后的短期与临震阶段;④整组重叠异常空间分布具有带状特征,地震基本发生在重叠段分布带边缘,以及重叠段端部密集地区或附近。依据重叠异常发生机理,认为成组重叠异常分布带边缘地区是震前1~2年左右出现过“活动”的高导区与介质电性稳定的高阻区之间的电性结构梯度带,不同于相对稳定的电性结构梯度带,其具有重要的地震中期(1~2年左右)甚至短临前兆意义。

地震地磁日变化预测指标体系建设进展

地震电磁学大致可以分为5个研究方向:地震与地电场的关系、地震与地磁场的关系、地震与地球介质电磁参数.电阻率和磁化率的关系、以及变化电磁场对地震的触发作用。基于变化规律和研究方法,地震与地磁场研究大致可以分为4个频段,从长周期到高频分别为:长期变化、日变化、电磁扰动、电磁波,其中,长期变化的周期范围大致为几年到数十天,日变化为数十天到数十分钟,电磁扰动为数百秒(数分钟)到数百Hz,电磁波为数百Hz到数千Hz,甚至数兆Hz。

2019年长宁6.0级与夏河5.7级地震前的地磁日变化异常

运用地磁低点位移、地磁加卸载响应比和地磁逐日比三种地磁日变化异常分析方法,分析了2019年6月17日长宁6.0级和10月28日夏河5.7级地震前的地磁前兆异常现象。研究发现,两次地震前三种方法分析的结果均出现了异常,两次地震均发生在异常集中交汇区域。综合分析表明,应用地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比预测区叠加法可以提高震中位置预测的准确度。

四分位法在地磁日变化观测数据分析中的应用

四分位法可用于描述包括偏态分布、分布不明和分布末端无确定值等任何分布资料的特征,并且可以去除数据中大数的影响,较均值、标准差等更为稳定。针对地磁日变化数据的复杂性,不同时段数据分布特征的差异性和不确定性,在此引进四分位法加以分析。通过分析,提取地磁日变化中来自地磁场扰动、仪器记录错误、人为干扰以及可能与地震的孕育有关因素的相对异常,这对地磁数据质量的监控及其他影响因素的研究提供了一种新的方法。

坚固体孕震模式的地磁日变化感应电流异常证据与完善——以2016年杂多6.2级、2017年九寨沟7.0级和2017年米林6.9级地震为例

文中研究了2016年杂多6.2级、2017年九寨沟7.0级和2017年米林6.9级地震前1~3a内地磁日变化感应电流的线状集中分布和短期原地重现异常的空间分布特征,发现线状感应电流的重叠段有围空现象,并依据重叠段异常产生的机理丰富和完善了坚固体孕震模式,获得的主要结论包括:(1)重叠段空区是坚固体在中—下地壳和上地幔分布范围的反映,这与地震空区是坚固体在中—上地壳分布范围的反映相类似,重叠段空区是发生在震前1~3a、坚固体孕震模式第3阶段的异常;(2)重叠段异常是中—下地壳和上地幔高阻体之间出现带有上拱性质的相互拆离滑动事件导致的高阻体之间高导层出现的短时间高导电流通道,其中上述拆离滑动事件是由深部热流体上涌引起的,它是坚固体孕震模式中发生在中—下地壳和上地幔的能量向坚固体运移的事件;(3)临震阶段震源体孕震断层内的各个密封高压流体不会同时破裂,早期破裂的密封高压流体与深部上涌进入断层内的高压热流体及断层内原有的自由水可能使得断层内遍布自由水,并在震源体孕震断层内形成有临震意义的高导电流通道,发现临震阶段震源体孕震断层内的高导电流通道对地震短临预报具有现实意义;(4)重叠段异常探测发现的中—下地壳和上地幔拆离滑动事件可能是大陆下方有热流体上涌运移参与的慢地震,但这一推测还需要基于测震学原理的研究结果加以论证。

2021年5月22日青海玛多7.4级地震前地磁日变化异常分析

2021年5月22日青海玛多发生7.4级地震,全国地磁学科组在该地震发生前提出了地磁日变化空间相关重叠异常。本研究计算了青海玛多7.4级地震前2019~2020年150个台站地磁垂直分量日变化相关系数,结果显示:2020年9月26日和9月28日在震中附近分别出现6个和12个台站的地磁Z分量日变化明显反相位异常,该异常具有明显的分界线;2020年9月26日和2020年9月28日的相关系数0值线出现重叠异常,该异常从青海至四川中部呈现反S形态,在该异常出现8个月后,在重叠异常青海段的端部200 km范围发生了玛多7.4级地震。

基于主成分方法分析2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前地磁日变化异常

选用2013—2014年兰州台、天水台、寺滩台3个台站地磁垂直分量分钟值数据,利用调和分析剔除1~4次地磁日变化谐波成分,在此基础上对3个台站地磁Z分量数据进行主成分分析,计算结果显示:2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前,最小的第三主成分在2013年4月20日至6月10日出现明显的增强变化,超出阈值,异常持续50 d左右;同时,在信号的子空间中特征矢量的方向也出现同步的异常扰动,震后恢复到原来的水平,其他时段第三主成分未出现类似变化。据此认为,这些异常信号与2013年岷县漳县6.6级地震相关。研究结果表明,PCA方法对地震电磁异常的提取是有效的。

地磁日变化畸变地震预报指标研究进展

一次地震预测能否成功的关键是其依据的可靠性,依据的可靠性有赖于预报指标体系的建立。预报指标体系大致由以下内容组成:①可靠和完备的观测资料;②稳定的算法;③定量的判据;④可操作的预测规则;⑤超过自然概率的预报效能。地磁日变化由太阳风在电离层产生的环形变化电流以及该电流在地壳内感应生成的反向环形电流产生,感应电流的分布主要取决于高空电流分布和地壳电性结构分布,并主要反映在地磁日变化的垂直分量形态上。

利用主成分方法分析2013年岷县-漳县M_(S) 6.6地震前地磁日变化异常

1研究背景地磁场的日变化属于变化磁场,一般受2种因素控制,一部分为空间电流体系,是地磁日变化的外源场,外源场的影响范围较广,在几百千米范围内相关性较好;另一部分为内源场,是由外空电流体系在地球内部形成的感应磁场,能够反映区域及观测台附近地下电性结构的信息。研究表明,地磁场日变化第一主成分对应于电离层中的太阳日变化,具有季节性和逐日变化特征;第二主成分属于人类活动产生的信号;第三主成分可能是与地震相关的震磁信号,具有一定的区域性和局部性。

短期线状集中分布地磁日变化感应电流异常机理初步解释——以2012年唐山4.8级地震为例

本文分析了2012年唐山4.8级地震前,震中附近出现的短期原地重现线状集中分布地磁日变化感应电流异常的时空变化特征,及其与地震、中-下地壳和上地幔高导层的关系,进一步证实了短期原地重现线状集中分布感应电流的走向与中-下地壳和上地幔高导层顶面界埋深走向一致,认为其机理可能是深部热流体的上涌导致壳幔高阻体出现带有上拱性质的拆离滑动,深部上涌的热流体和高导层内热流体侵入高导层内电阻相对较高的地区,高导层出现短时间高导电流通道,当地磁日变化感应电流扫描经过高导电流通道时,感应电流会呈线状集中分布于此,并基于趋肤效应分布于其顶面附近。由于重现异常是发生在震源下方中-下地壳和上地幔高导层的地震异常,且该异常不同于震源附近及其震源至地表的地震异常,因此对推进地震孕育与发生机理研究可能有一定作用。此外研究还发现,地震虽然主要位于重叠段的端部,但更有可能位于中-下地壳重叠段的端部,这一发现对日常震情跟踪中应用该异常确定未来地震位置有一定帮助。

青藏高原东南缘深部地壳流与地磁日变化短时畸变源电流的联系

在青藏高原东南缘,前人使用大地电磁探测和地震学方法得出的结果都揭示了可能存在部分熔融状态的地壳流,而这种地下熔融体与周围物质的作用可能引起了地下强电流异常,进一步导致地表地磁响应.基于连续的地磁观测,发现2018年7月31日在川滇块体周边出现大范围的地磁Z分量日变化短时畸变,畸变发生后100天内发生了4次5级以上地震.为了定量研究这一现象,本文基于Biot-Savart定理和采用SVD(Singular Value Decomposition,奇异值分解)的阻尼最小二乘法对地磁日变化短时畸变数据开展反演.结果显示:(1)以大地电磁测深给出的电性模型作为初始条件,反演得到的电流强度为3700~5000 A,有效深度为25~60 km;(2)地下畸变电流的空间分布位置和深度和地下电性高导体分布一致,与前人给出的地壳流位置吻合;(3)地壳流偶然微小运动可能引起了大范围的强电流,这种短时存在的高强度电流沿高导带分布,可能是地磁日变化短时畸变的源电流;(4)推测深部地壳流的运动具有传递应力作用,参与诱发了100天内发生多次5级以上地震.对源电流进行反演的定量化工作,以地下电流的方式佐证了可能存在地壳流.

新疆伽师MS6.4地震前地磁日变化异常分析

以新疆伽师M S6.4地震为案例,利用地磁日变化异常分析方法,对中国地磁台网所记录的地磁观测资料进行分析,结果显示:1、离震中最近的喀什台震前59 d和39 d出现一组逐日比高值异常,排除干扰,且地磁日变形态也出现明显的畸变,异常集中于震中附近台站,震中位于异常阈值线附近;2、震前,新疆及周边地区出现地磁垂直分量日变化幅度的极小值时间在空间上出现地磁低点位移现象,低点时间分界线横穿南天山西段,呈现近EW走向分布,分界线两侧低点时间相差超过2 h,发震日期为异常发生后的38(41±4)d,震中位于低点位移分界线附近;3、地磁逐日比和低点位移异常的发生时间和空间分布可能与伽师M S6.4地震的孕育和发生有非常高的关联性。该研究进一步推广和检验了地磁日变化异常分析方法在地震预报方面的应用。

2013年岷县—漳县6.6级地震前地磁日变化异常及机理分析

利用空间相关法对2013年岷县—漳县6.6级地震前后151个台站地磁垂直分量日变化进行分析,结果显示:(1)2013年7月3日、4日在震中附近分别出现16和17个台站的地磁Z分量日变化明显反相位异常,具有明显的分界线。(2)利用S变换方法对分界线两侧的天水和兰州台的Z分量日变化进行分频率相关系数计算,发现7月3日、4日的地磁Z分量的日变化均在6 h左右的周期出现负相关变化。其他时段未出现类似变化,认为岷县—漳县6.6级地震前地磁Z分量日变化异常产生的反相位异常主要在6 h左右。此外,还对异常产生的机理进行了解释。

新疆及邻区M_(S)≥6地震与中国大陆地磁日变化相关性分析

1研究背景新疆及周边地区地质构造活跃,强震活动频繁,2008年以来发生多次6.0级及以上地震,其中≥6.5级地震10余次,如:2016年吉尔吉斯坦M_(S) 6.7、中国新疆阿克陶M_(S) 6.7和呼图壁M_(S) 6.2地震,2017年新疆精河M_(S) 6.6地震,2020年1月19日新疆伽师县M_(S) 6.4地震(39.83°N,77.21°E),等等。在几百千米范围内,地磁垂直分量日变化相关性较好,一些研究者据此对大震前后的数据变化进行分析,如:林美等(1982)、冯志生等(1998)、Han(2016)、戴勇等(2017)、艾萨•伊斯马伊力(2020)基于地磁日变化相关性异常展开震例分析,发现地震发生在相关性下降区及附近地区;冯志生等(2020)分析发现,短期重现性地磁日变化感应电流集中分布与南北地震带6级及以上地震对应关系较好。

高斯函数拟合的地磁日变规律分析及改正

地磁数据的采集精度直接影响着地磁匹配定位的准确度,地磁日变改正是获取高精度地磁数据的重要前提.在远海以及一些远离台站有效范围的偏远区域设立日变站相对困难,而且保证日变站持续稳定的工作对日变站的设立提出了更高要求.日变改正步骤复杂而繁琐,大多通过多台站联合改正或监测相应时刻日变站的变化实现,对于区域地磁数据采集过程的日变改正研究相对较少.针对这些问题,文章顾及地磁静日变化存在一定周期性的特点,基于高斯拟合函数对单点位多个太阳日下的地磁场变化规律进行分析,并对区域多点的地磁场数据进行日变拟合及改正分析.试验结果表明:在一定区域范围内高斯函数拟合得到的点位磁场的静日变化能够满足地磁日变改正精度,拟合误差在几个nT以内,中误差也不超过10 nT;区域点位实验中,将高斯函数拟合获得的日变改正值与常规方法获得的日变改正值进行对比,其中82.3%的点位日变改正值的差值在±5 nT以内.因此,基于高斯函数拟合的地磁日变改正分析能够根据观测时间获得相应区域的日变改正估值,实现日变改正,获得高精度地磁数据,为地磁匹配定位提供了基础.