Ultra low frequency electromagnetic wave anomaly and its spectrum characteristics before earthquakes

Many observations and researches show that abundant and intense ultra low frequency (ULF) electromagnetic anomalies appeare before local earthquakes. In order to understand this phenomenon systematically, the transmission property and the formation of the seismic-electric dipole are discussed in this paper. The results show that the vertical component of the ULF electric anomaly before earthquake has the properties of better penetration, less disturbance and high signal-to-noise ratio. The signal can be easily extracted and received. The anomaly should be an important way to seek for reliable short-term and imminent earthquake precursors. After the spectrum analysis of the (ULF) electric field anomalies, we found that the periods of the anomaly related to local earthquakes are from a few minutes to a dozens minutes. There is a relation between the spectrum of the anomaly and the epicentral distance. The ULF electric field anomalies strongly rely on the orientation of the seismogenic zone. The percolation electric field anomaly and its spectrum amplitude do not have obvious relation with the size of local earthquakes. Contribution No. 94A0097, Institute of Geophysics, SSB, China. The English version is improved by Prof. Guo-Hua FAN, Institute of Geophysics, State Seismological Bureau.     

云南强震地下流体源兆特征研究

区分"源兆"与"场兆",系地震预测探索中的重要课题。根据云南4组6级以上地震的地下流体前兆异常资料,系统分析了强震源兆的流体前兆异常特征。结果表明,在6级多强震的源兆区,即震中距100 km范围内,异常项目计有水位、水温、水氡、水汞及气汞;以中期、短期异常为主,临震异常很少;源兆异常台站和台项的比例均高于场兆。这些流体源兆特征的认识,可为利用流体异常判断地震危险区提供一定依据。     

青藏高原东北缘强震前兆特征研究——流动重力方法

通过整理和解剖青藏高原东北缘地震重力观测资料,分析研究了青藏高原东北缘重力场时空变化及其与地震活动的关系,研究了强震孕育发生过程重力异常特征及震后异常效应。     

粤闽地区水化学地震前兆异常特征分析

研究了粤闽两省及其近海近年来2次强震以及6个中等地震水化学前兆资料,结果表明,中等地震与强震的水化学前兆异常在数量上有着显著的差异,中等地震震前以中短期及短临异常变化为主,而强震前则超过三分之一的水化学测项出现持续1～4年的长趋势异常变化。同时研究表明,单凭水化异常出现的集中程度对未来震中作出预测是无统计依据的。     

广东潮州井水化学地震前兆异常特征分析

根据广东潮州井24年的水化学观测资料,通过对强震以及中等地震前水化学异常研究得到,潮州井水化学资料在中等地震前以中短期异常为主,而强震前水化学测项出现长趋势异常变化。研究还表明,同样的震前异常持续时间,未来地震的震中距越大,其震级也应更大。从异常形态对比可见,震中距越小的地震,其异常变化的幅度和速率也较大。     

岱海断陷带地区地震重新定位研究

采用双差定位,对岱海断陷带及周边地区2008-2013年地震事件进行重新定位及震源深度研究。重新定位后地震在空间分布上更加集中,部分地震有向构造带趋近的变化,较多地震呈簇集状出现于多条断裂的交汇部位,西南段地震较活跃,不同部位地震数目有明显差异,构造活动存在分段特征,震源密集地区的分布走向明显,可以推测,岱海断陷带西南端存在东西走向和东南走向的发震构造。震源深度结果表明,地震震源深度集中在5-15 km,均值为7 km。岱海断陷带西南段地震震源深度大于东北段,反映地壳厚度不均匀。     

甘东南地区地震重新定位研究

将双差地震定位法与遗传算法相结合,对2001～2007年甘东南地区的地震进行了重新定位。结果显示:重新定位后地震在空间分布上更加集中,部分地区的地震有向构造带趋近的变化。地震震源平均深度为14.6km,5～20km深度为该区多震层深度范围。3次5级以上中强地震的震中均处于主干活动断裂边缘。震源深度分布与断裂构造的关系刻画出剖面沿线不同断裂的深部展布特征,部分断裂延伸到中、下地壳。     

基于小波分析的闽台地区地震形变异常研究

在孕震过程的不同阶段,可能会有长、中、短期前兆异常表现.为揭示闽台地区几次中强地震前不同时期的异常形态,对福建省数字化形变观测资料日均值、整点值和分钟值时序数据进行小波分析,结果发现:在强震前2～3年出现周期2年左右的异常信号;在中强地崖前2～5个月出现周期1个月左右的异常信号;在震前几天至十几天则出现周期半小时至1小...     

华东地区地震前兆短期异常研究

通过对华东地区1970年以来发生的14次5级以上地震的研究表明:无论以异常开始时间判断的异常还是以异常结束时间(或转折时间)判断的异常,其空间分布与震前地震活动的空间分布存在一定关系,并且前兆异常存在不同特征的三阶段性。以前兆的开始时间作为判断标准,异常频次反映出地震孕育的中期阶段信息。以异常的转折(或结束)时间作为异常判断标准,其异常频度具有短期信息。从而提出了异常转折率TAR,研究表明,强震前TAR超过均值的高值异常具有短期信息。通过理论分析后,提出了华东地区中期向短期过渡的综合判断方法。     

Detection of ULF electromagnetic emissions as a precursor to two earthquakes in China

The geomagnetic data recorded by Kashi and Jinghai observatories in China were analyzed with improved polarization method. We compared the result around 0.01 Hz which is thought to be useful to detect the ULF anomaly with the result around 0.1 Hz which was inferred from the earthquake depth according to the skin effect, and found that 0.1 Hz is more proper to detect the ULF anomaly for both earthquakes studied in this paper.     

Synthesis前兆群体异常信息提取与地震短期预测研究

建立了Synthesis法前兆群体异常信息提取的数学模型。选取滇东地区1995－2000年9月间常用的20项前兆资料，研究中强地震前后Synthesis法前兆群体异常的变化特征。研究结果表明，在研究时段内，Synthesis法前兆群体异常占时率为0.158，为小概率事件。地震对应率为5／6＝0．83，虚报率为1／6＝0．17，地震均是在异常结束后3个月之内发生，是对应概率很高的短期预报指标。成组异常出现均有成组地震对应，群体前兆“组异常”特征显著。处于计算前兆观测点中心的澄江地震前，异常幅度突出，预示了Synthesis值计算有利于提取近源短期异常。实际检验了Synthesis法在地震短期预报中的预报意义，获得了满意的效果。     

孕震介质水动力学性质对前兆场影响的研究

提出了纵向非均匀、饱含液体多孔介质孕震动力学方程组的数值解法。为了考虑非弹性效应，对该方程组采用增量形式求解。提供了当存在垂直力源和纵向非均匀时，定量分析研究垂直剖面上的地震孕育过程及其前兆变化机制的方法和软件。选用了一个饱含液体的双层地壳模型，运用所研制的软件计算分析了介质孔隙度、渗透率等地壳水动力学性质对前兆场的影响。研究发现，孕震介质孔隙度的大小对前兆场的分布可以产生显著影响。孔隙度较大时，非弹性体积膨胀（前兆）的出现和变化一开始仅局限于断层附近区域，同时非弹性膨胀（前兆）持续的时间（前兆持时）占总孕震时间的比率较大；孔隙度较小时，非弹性体积膨胀除在紧靠断层的区域内孕震早期会出现非弹性膨胀（前兆）外，在离断层较远的区域内早期也会出现前兆异常。介质渗透率对前兆场的影响主要表现在：当其它条件完全相同，仅介质渗透率不同时，较低的渗透率会推迟前兆异常的发生，同时使前兆异常首先在断层附近出现，然后向外扩展，并且使孕震过程变长；而当渗透率较高时，前兆异常一开始便会展布在断层周围及其远离断层的较大范围内。     

电离层异常能否作为地震前兆的研究

分析日本４次地震前５个电离层垂测站资料,发现地震前后震中附近夜间电离层偶发Ｅ层的临界频率ｆ０Ｅｓ值多数呈下降趋势,少数呈增加趋势。分析国际地球物理年（ＩＧＹ）期间多个地震震中附近电离层垂测站资料,提出ｆ０Ｆ２参数变异的统计特性是震前有正扰趋势。本对震源电场影响电离层的机制进行了探讨。研究表明,地城前的电离层异常有可能作为地震前兆。     

Physical mechanism and mathematical modeling of earthquake ionospheric precursors registered in total electron content

The physical mechanism by which the regions with increased or decreased total electron content, registered by measuring delays of GPS satellite signals before strong earthquakes, originate in the ionosphere has been proposed. Vertical plasma transfer in the ionospheric F ₂ region under the action of the zonal electric field is the main disturbance formation factor. This field should be eastward, generating the upward component of plasma electromagnetic drift, in the cases of increased total electron content at midlatitudes and deepened minimum of the F ₂ layer equatorial anomaly. Upward plasma drift increases electron density due to a decrease in the O⁺ ion loss rate at midlatitudes and decreases this density above the equator due to an enhancement of the fountain effect (plasma discharge into the equatorial anomaly crests). The pattern of the spatial distribution of the seismogenic electric field potential has been proposed. The eastward electric field can exist in the epicentral region only if positive and negative electric charges are located at the western and eastern boundaries of this region, respectively. The effectiveness of the proposed mechanism was studied by modeling the ionospheric response to the action of the electric field generated by such a charge configuration. The results of the numerical computations indicated that the total electron content before strong earthquakes at middle and low latitudes is in good agreement with the observations.     

安徽霍山地震区深部电性结构和发震构造特征

霍山地震区位于大别造山带北缘华北板块与扬子板块接触带上,是大别造山带及周边地震活动最频繁、最集中的地区.83个大地电磁测点组成的大地电磁三维阵列覆盖了整个霍山地震区.用多重网格法、印模迭代重构法和非线性共轭梯度法对阵列数据进行三维带地形反演,获得了地震区深部三维电性结构.电性结构显示,北大别、北淮阳区的中上地壳为电阻率1000Ωm以上的高阻区,中下地壳为电阻率数十欧姆米的相对低阻区;六安盆地电阻率整体较低,中地壳存在显著的电阻率为几欧姆米的壳内高导层.北西向的晓天—磨子潭断裂分隔了北大别高阻层和北淮阳高阻层,在浅部向NE倾,深部向SW倾;北东向的落儿岭—土地岭断裂切穿北大别上地壳高阻层.小震双差定位结果表明,地震主要发生在NE向延伸的落儿岭—土地岭断裂附近的北大别、北淮阳中上地壳的高阻区,并集中于NW向的晓天—磨子潭断裂运动所造成的构造薄弱带中;2014年M S4.3霍山地震震源深度较深,位于北大别高阻区内部的电性梯度较大的区域.综合上述结果我们认为,霍山地震区的主要发震断裂为落儿岭—土地岭断裂,断裂的运动变形充分利用了晓天—磨子潭断裂早先活动所形成的构造薄弱带,断裂下方壳源高导体中的流体沿断层传播使断层强度弱化,使得这些薄弱带区易于发生小地震.由于北大别、北淮阳构造区显著高阻层的存在,我们认为霍山地震区存在发生6级以上中强震的深部孕震环境.     

中强地震密集区与未来强震三要素关系的研究

系统研究了新疆南北天山地震带内中强地震活动密集区与未来强震三要素之间的关系,试图寻找出适合年度危险区判定的地震活动性背景依据．结果表明：大多数强震均发生在中强地震活动相对密集区内及其边缘,且发生在边缘的概率较大;强震震级的大小与中强地震密集区的尺度有关．中强地震密集区的判别标准为：密集区尺度大于１５０ｋｍ,且其中地震密度（每平方度内地震个数）大于或等于４．最后,就密集区尺度、孕震区尺度、异常区尺度及震源区尺度间的关系进行了讨论．基本结论为：密集区的下限尺度即为孕震区尺度,而其上限尺度则为异常区尺度     

华北地区水位与水氡中期、中短期前兆异常特征研究

收集华北地区地下流体观测资料并进行系统分析,采用定量方法判定异常,对该区强震前的前兆异常特征进行了研究。提出地下流体存在着趋势上升型的中期异常和转折型的中短期异常,且不同地震的前兆异常图像具有相似性;依据大量异常资料,给出了华北地区中长期和中短期前兆异常的统计特征,以期能为华北地区年度会商的地震预测提供较为确切的依据。     

Ultra low frequeney electromagnetic wave anomaly and its spectrum characteristics before earthquakes

ＵｌｔｒａｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｅｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅａｎｏｍａｌｙａｎｄｉｔｓｓｐｅｃｔｒｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｆｏｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓＪｉａｎ－ＧｕｏＨＡＯ；Ｙｕｎ－ＦｕＺＨＡＮＧ；Ｈｕａｉ－ＷｅｎＰＡＮ；...     

云南近期姚安、澄江及丘北地震的孕育

从地震学的角度对姚安、澄江和丘北地震的孕育进行追踪研究，结果表明：云南地区3个月时间内发生多次中强震，震前云南省地震学的波速比，小震调制比以及震源深度等多项参数出现了中期同步异常，并且有区域性中小地震活跃，能量的加速一平静过程以及前兆震群出现等明显的近场异常，表明云南地区快速发生的多次中强地震，在地震学方面出现明显的中短期异常的孕震特征。     

硫化物的映震特征及其映震机理的研究

概述了硫化物监测点的水地质及硫化物的来源和存在形式，并结合近二十多年的震例，分析和总结了硫化物的映震特征。表明硫化物的地震前兆异常基本上都是正异常，且具有一定的重复性，即硫化物测值遵循背景值－趋势性上升（或突升）－最高值－趋势性下降（或突降）－恢复至背景值，而地震常常发生在硫化物由高变低（靠近背景值）的过程中。并对硫化物异常形成原因进行了探讨，认为硫化物在生成过程中明显受孔隙压力（压强）的影响，这也是硫化物具有一定映震特征的主要原因。