蒙城台地电场资料分析

通过对安徽省蒙城台2002年地电场分钟值数据的处理分析, 结果认为该台可以清晰地记录到大地电场的正常日变化、 电磁暴; 同一方向长短极距的变化基本同步; NS向、 EW向与NW向的比测误差基本正常; 拟合极化方向角在静日和有电磁暴时, 在N80°W～N100°W内摆动, 较稳定, 有干扰和雷电时极化方向明显偏转; 大地电场矢量方向角α变化大。 受降雨、 外线接触不良、 仪器工作状况不佳的影响, 少数数据质量不好, 通过改进, 还可以进一步提高观测质量。     

典型干扰环境中的大地电场优势方位角应用探讨

高压直流输电故障、地电暴、地电阻率观测人工供电、地铁等通常会对地电场观测带来较大干扰,对观测资料的应用、地震异常信息的提取识别等带来了很大困扰。选取陵阳、瓜州等13个观测系统较好的地电场台站,基于大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,计算实际观测中这些典型干扰下各场地大地电场优势方位角α的变化情况。结果表明：通常的地电暴、高压直流输电、地电阻率观测人工供电、城市轨道交通等干扰,计算的α值受影响不明显,但持续多日的大幅度、剧烈干扰可能导致部分场地出现影响。通过对2018年9月陕西宁强M_S5.3震例分析,其结果表明复杂环境中周边场地强震前的α值异常可能也显著。研究结果对地电场数据应用可能有一定参考意义。     

基于大地电场岩体裂隙水渗流模型的地震前兆异常特征

正基于地电场潮汐波建立岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,计算辽宁地区大地电场优势方位角α,结合降雨、温度、磁暴等典型干扰,对α的干扰幅度进行对比分析,结果表明,α抗干扰能力较强。在2013年1月23日灯塔MS 5.1地震前后,α的动态变化表明,多个同一或相邻地质构造地电场台站,岩体裂隙电荷移动方位长时间的准同步突变是中强地震的前兆异常特征。(1)模型计算。采用ZD9A系列的分钟值采样数据,     

自然电场的区域性变化特征

以场源为分类原则,地电场E由自然电场E_SP和大地电场E_T构成.E_SP起源于地下介质物理、化学作用,通常其变化及稳定性具有明显的局部场地特征;E_T起源于空间电流系和潮汐力,在日变波形、频谱特征上表现出广域性.在形成微观机理方面,E_SP和E_T能够具有部分相同的机理过程.2008—2013年,在南北地震带附近13个代表性场地,多数E_SP不具有清晰的年变波形,其稳定性也受区域、场地、方位、构造活动等因素影响.在这些地区,E_SP较平稳的持续升降、快速跃变、突跳等现象常见,同一主断裂带附近或局部区域内,这些大幅变化的趋势转折点多具有时间同步或准同步性,同一时段数据稳定性可能类似,但形态变化存在场地因素而不具相关性.E_SP较平稳期间,应用潮汐地电场频谱特征计算的裂隙水主体渗流方位α易处于相对稳定状态,而在其剧烈变化期间的α常会明显变化.以潮汐地电场频谱特征逐日计算α值,可能揭示场地裂隙、裂隙水渗流、主压应力的逐日变化信息,进而可解析E_SP、E_T宏观变化的微观机理过程.     

地电场多测向日变波形相位关联特征

本文以电磁环境、装置系统、日变波形均具有代表性的海安、平凉、瓜州等7个台站为对象,基于大地电场潮汐机理和裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,应用快速傅里叶变换和矢量分析方法,研究这7个台站在2009—2015年多个时段、多个测向的地电场日变波形的相位关系及影响因素.结果显示:多方位地电场观测的日变波形之间具有同相或反相的相位关联特征; 当观测地电场的电极与仪器的连接方式确定后,不同测向地电场日变波形的相位关联即由场地岩体裂隙优势方位所决定,且这种相位关联特征具有相对稳定性.      

平凉地震台地电场不极化现象探讨

简要介绍了平凉地震台地电场观测系统,分析了地电场正常极化背景及其特征,讨论了各种不极化异常现象。结果表明:在正常情况下,平凉台地电场主要构成成分为大地电场,南北向和东西向测值表现为较规则的线性极化关系;当观测值中含有异常电信号时,尤其是南北向和东西向接收到不均匀变化的场强时,会出现不极化现象。平凉台地电场地震不极化异常表现为:从震前不极化到震后恢复极化的一个过程,不极化持续时间一般为4~9天。     

高压直流输电对大柏舍台地电场观测干扰的分析

在分析高压直流输电对地电场观测产生干扰原因的基础上, 应用大柏舍台近年来受高压直流输电干扰的地电场数据分析受高压直流干扰时的地电场变化、 入地电流、 换流站接地极与台址关系, 计算了高压直流输电干扰时台址岩体裂隙优势方位。 结果表明: 地电场变化形态仅在高压输电入地电流开始注入和停止注入时产生大幅度的跃变; 高压直流输电干扰时电场强度与入地电流大小成正比, 与台址到换流站接地极的距离的平方成反比; 应用地电场潮汐变化前10阶谐波振幅计算台址岩体裂隙优势方位的方法有甄别高压直流输电干扰的效果。     

黑龙江省大地电场观测数据的分析与应用

首先对黑龙江省7个大地电场观测台站的概况进行了简单的介绍,然后评估了大地电场观测数据的效能,分析了大地电场观测的日变化特征和干扰因素以及大地电场的正常场和异常信息。结果表明,典型的干扰主要有降雨、共用电极和地磁暴,其中大磁暴干扰一般会出现在高频信号中并破坏正常的日变形态,其主要表现为多个台站同时出现异常信号。在观测系统和环境因素正常的情况下,只有绥化台、德都台、肇东台、通河台、林甸台、望奎台的大地电场观测曲线有明显的日变化形态,其与地磁日变化形态相似,而密山台由于受到严重的干扰,大地电场观测曲线没有出现较好的日变形态。另外,笔者对一些可能与地震相关的异常现象进行了初步的分析探讨。     

地电场数据分析方法在华北地区的应用

应用VAN法、波形分析法、潮汐谐波分析等对华北地区观测资料质量较好的地电场台进行研究,结果表明,华北地区地电场波形日变幅度范围为2.35—11.12 mV/km;VAN法在华北地区有一定的震例对应,如2003年5月22日河北唐山M_L 4.1、2006年7月4日河北文安M_L 5.1、2010年3月6日河北滦县M_L 4.7等地震前河北昌黎地震台都曾记录到地电场异常信号,存在震前地电场SES的场地效应;华北地区岩体裂隙优势方位α角一致性较差,波动范围约为20°。     

兴济地震台大地电场方位变化特征

根据地电场成分分类取空间电磁环境较为平静且地电场观测数据日变形态较为稳定的时段对兴济台大地电场E_T进行提取,然后利用正交向两测道大地电场合成总的大地电场E_T总。对总大地电场方位变化进行对比发现,兴济台午前午后大地电场方位角图像较平凉、大柏舍数据离散度高,无午前午后3个阶段的稳定形态变化特征;通过谐波分析及F检验发现,兴济台大地电场前10阶谐波拟合程度相对较低、高阶谐波成分显著,说明兴济台地电场成分复杂,可能是造成一天中大地电场方位角数据离散的原因。     

2020年新疆于田MS6.4地震和田台地电场异常的测道差异性

和田地电场台站距离2020年6月26日于田M_S6.4地震震中约305 km, 该台不同方位测道之间相关系数均值在0.8左右, 应用多极距原理获知震前两月该台地电场数据中“近场”信息较复杂, 但具有一定程度的可靠性。 计算该台不同极距测道的优势方位角α和不同方位测道间相关系数δ_NS/NW, 获知震前数月长、 短极距α、 δ_NS/NW存在不同的异常现象。 2011—2019年, 和田台周边300 km范围发生了6次M_S5.0以上地震, 这种异常现象的差异具有类似特点。 这反映出在同一场地, 地电场长、 短极距观测装置对周边中强地震的映震能力可能存在差异性。     

华北地区强震前地磁短期异常特征研究

从地震前兆信息“场”的概念出发, 利用空间线性度方法对华北地区强震前多台地磁Z值观测资料进行组合计算, 得到描述孕震过程中前兆场的特征量空间线性度α。 该文分别组合计算了华北地区发生的7次5级以上强震前的地磁Z值观测资料。 结果表明, 强震前半年内震源区附近地磁Z值的空间线性度α有明显的下降异常变化。     

地磁场H、D受HVDC输电干扰特征分析

以受宁东线高压直流（HVDC）输电干扰相对严重的11个地磁台站为主要研究对象,以蒙城台为干扰幅度量取的参考台站,研究了地磁场水平分量H、磁偏角D受HVDC输电的干扰特征.发现H和D受HVDC输电干扰具有同步性和偏向性;同一HVDC输电线路两侧H和D干扰幅度具有线性关系,但线性关系明显弱于垂直分量Z干扰幅度的比例关系;接地极附近台站各自的Z、H、D干扰幅度具有线性关系.之后对H和D干扰产生的机理进行了深入的定性分析.根据得到的干扰特征的结论,提出了以红山台Z、H、D为输入的本研究相关台站的Z、H、D为输出的自动计算方法.经过误差分析,本方法平均误差水平低于国家地磁学科中心当前使用算法误差水平,最高降幅达42.9%.     

中国大陆地震低活动异常及其在中期预测中的效能研究

在对中国大陆地震活动的分析研究中发现, 在某些大地震发生前的一、 两年中, 中国大陆往往出现地震活动显著平静的低活动异常。 本文应用最近100 a(1918—2017年)间5级以上地震资料, 分析地震低活动异常与未来一、 两年中国大陆地震活动的关系。 从M≥5.0地震的年频度、 年度最大地震震级、 6级以上地震的平静等方面建立了地震低活动异常的判据指标, 并从概率增益指数β、 预测效能比α、 地震预测R值评分等方面对地震低活动异常与未来大震关系作了多参数检验。 初步研究结果显示, 地震低活动异常与未来一、 两年中国大陆地震活动有一定的关系, 主要表现为其与8级左右(M≥7.8)巨大地震具有一定的相关性, 但其关联度较低, 概率增益指数β与预测效能比α为3左右, R值评分为0.2左右。 对于M＜7.5的地震, 地震低活动异常未显示, 其概率增益β, R值评分接近于0, 似呈现为近于随机关系。 M7.5是开始显示地震低活动异常与其有一定相关性的转折点。     

余震的序列参数稳定性和余震短期发生率预测效能的连续评估——以2014年云南鲁甸6.5级地震为例

为考察目前国际上广泛使用、对真实地震序列描述最好的"传染型余震序列模型"(ETAS)在主震后的序列参数拟合、余震短期发生率预测的效能,本研究以2014年云南鲁甸MS6.5地震序列为例,采用滑动连续拟合与预测的方式,考察了ETAS模型参数的动态变化和余震短期发生率预测的实际效能.连续滑动拟合结果表明,在主震发生后的早期阶段,α值有明显的不稳定变化,在震后5.10天稳定在1.6~2.0;p值在震后25.00天内由1.07逐渐下降至0.78左右,其后稳定在0.72~0.85;b值在震后35.00天内逐渐由0.80增加至0.95,其后稳定在0.93~0.97.对连续滑动预测结果的N-test检验表明,余震发生率预测会出现部分失效现象,1天预测时间窗失效比例约为12%、3天预测时间窗失效比例为6%.建议可在震后早期采用1天的较短预测时间窗,而在序列参数较为稳定时段采用较长的3天预测时间窗.     

铀矿找矿中α径迹测量方法的影响因素研究

我国于1974年开始将核径迹探测技术应用于铀矿勘探,其中α径迹测量是寻找深部隐伏铀矿的有效方法之一.本文对氡浓度大小、探杯尺寸、杯内表面放射性沉积物以及杯内底面固体放射性元素等对α径迹测量结果的影响进行了理论研究,建立了α径迹测量中不同装置结构及不同放射性元素对α径迹密度影响的理论公式,为该方法应用于铀矿勘探以及环境氡浓度测量提供理论参考依据.同时结合实验对比测量,进一步对理论公式进行验证,α径迹测量结果与理论计算所得结果吻合较好.研究结果表明：探测器上α径迹主要来源于氡,探杯尺寸不应小于氡致α径迹的最大有效探测尺寸.此外,放射性沉积物放出的α射线对测量结果有重要积极贡献,在铀矿勘探中,从提高探测灵敏度和减小测量结果不确定度的角度来看,其影响越大越好.在大多数测量装置尺寸下,探杯内底面以下的固态α放射性元素对径迹密度影响较小或无影响,实际测量时可将其忽略.     

日本熊本地区高频衰减参数κ与Vs30统计研究

地震工程学中高频衰减参数κ是一个重要的参数。距离为0 km处的参数κ₀在地震动模拟中最常用,其主要控制傅里叶谱在高频部分的衰减特征。计算了日本熊本地区矩震级M_w为5.0~7.1级且震中距小于250 km的81个台站水平方向的κ和V_s30（距离地表30 m深度的平均剪切波速）。在不同矩震级和不同场地距离下,用线性拟合和二次拟合统计了κ与V_s30的关系,并与全球平均水平进行了比较。结果表明:κ与V_s30呈很强的负相关性,相关性随矩震级的增大而增大,且熊本地区的κ要高于全球平均水平。矩震级较小时,二次拟合的效果好于线性拟合,建议用二次拟合的经验关系式进行κ或V_s30的估计。近场情况下,κ总体要小于远场,线性拟合与二次拟合的效果差异不大。对C类场地,拟合的κ与全球平均水平较接近。对B类场地,拟合的κ高于全球平均水平。远场情况下,二次拟合的效果好于线性拟合,但对B类和C类场地,κ均小于全球平均水平。本文的研究结果既能在随机模拟方法中结合场地的地壳放大使用来达到提高模拟精度的目的,又能为只有钻孔信息的地区提供κ的估计。     

利用地基GPS观测数据研究与地震有关的电离层异常

利用中国大陆GPS连续站观测数据, 根据电离层单层模型, 计算得到中国大陆上空电离层电子总含量TEC(Total Electron Content)值的时间序列。 选取2001—2008年发生在中国大陆地区的11个M_S≥6.0地震, 分析了这11个地震前后TEC值时间序列的变化特征。 分析结果显示, 地震活动期间距离震中700 km以外的GPS连续观测站上空TEC值的异常现象不明显, TEC值变化基本在0.5 TECU之内。 11个震例中有6个震例TEC值出现了负异常现象, 主要表现在震前1～5 d, 并且观测站距离震中越近, TEC值变化越明显, 少数震例在地震发生期间TEC值明显增加。 研究认为, 利用GPS连续观测数据研究与地震有关的电离层前兆是可能的。     

地磁、地电台网记录傅里叶频谱分析

依据FFT计算方法,选取中国地磁、地电台网各10个台站记录,对NS、EW分量进行10日频谱分析,结果发现,磁静日和磁扰日电、磁场数据具有不同特征。(1)磁静日数据:①电、磁场周期成分以12h为主,其次为24h、8h。在X分量(NS向)中,非显著周期成分,如4h、48h、6h,所占频次较大,Y分量只存在12h、24h、8h成分;②EW测向(或Y分量)电、磁场最大频谱值大于NS测向(X分量);③X分量最大谱值多在12h,Y分量在24h;④台网位置由北向南,Y分量最大谱值逐渐减小,X分量则两头略高,在35.0°—40.0°N范围内变化平稳。(2)地电暴日数据:①沿海地区NS测向主要周期成分比内陆地区复杂且偏大,大于18h的成分相对活跃,最大以20h、24h、36h成分出现,内陆地区最大周期成分为18h,其次为12h。EW测向谱值在各台变化较一致,均体现了以12h、8h为主的变化特征;②各台NS测向最高谱值均大于EW测向。     

融合多源数据构建区域航空重力梯度扰动全张量

通过联合全球重力位模型(EGM2008)、航空重力扰动数据和剩余地形模型(RTM)数据,基于频谱域(二维FFT变换)和空间域(Stokes数值积分)算法对毛乌素测区GT-2A航空重力测量系统采集的空中测线后处理重力扰动数据进行解算,构建了该地区的航空重力梯度扰动全张量.(1)残余航空重力扰动延拓结果表明:残余航空重力扰动经向下延拓至大地水准面,再向上延拓至航空高度后与原数据差值的标准差为1.0078 mGal,考虑边缘效应后,内缩计算范围得到的差值标准差减小至0.1269 mGal.(2)基于残余重力扰动数据(原航空高度数据及向下延拓数据),通过不同方案解算得到的梯度扰动结果表明:两种方案得到的研究区域重力梯度扰动各分量之差的最大标准差为6.4798E(Γ_(yz)分量),最小标准差为2.6968E(Γ_(xy)分量),内缩计算范围后得到的差值标准差最大值为1.8307E(Γ_(zz)分量),最小值为0.7223E(Γ_(yz)分量).本文的思路和方法可为未来我国自主构建航空重力梯度标定场提供参考.