一种频率较低的ULF磁扰是地震前兆吗?

北京白家疃台的ULF磁感应仪投入运行以来，经常观测到一种频率比较低的ULF磁场扰动信号，其幅度和周期均随时间变化．由于不同于各种人为电磁源引起的干扰，所以，常常把它作为一种ULF地震电磁发射前兆．然而和磁照图的对比分析表明，这种磁扰信号都出现在磁暴发生期间，而且没有发现观测到这类信号没有磁暴的情形．因而，在目前的认识水平上尚不能把它作为一种ULF地震电磁发射前兆来看待．这种信号的主要特征是:在磁暴期间间断性地出现，每段信号出现的持续时间、信号段出现的频次和扰动幅度与磁暴的类型和磁暴的大小有关系．扰动的波形特征也与磁暴的类型有关．SC型磁暴与GC型磁暴相比，ULF磁扰的幅度较大，持续时间较长；K指数较大的磁暴期间出现的ULF磁扰比K指数较小的磁暴期间的幅度大、频次高、持续时间长，并且扰动信号的频率多变．ULF磁感应仪上的这种暴间磁扰的起始时间及最强信号出现的时段与磁照图上的磁暴的起始时间和最强信号出现的时段相比，不一致的居多数，相同的只有44%左右．扰动信号的周期从几秒到几百秒不等，强度一般介于0.04～8 nT之间．根据对上述信号的功率谱分析，ULF暴间磁扰的优势频率约为0.06 Hz，而且谐波上也有相当的能量分配.      

1999年9月21日台湾集集MS7.4地震前ULF电磁信号及其与模拟实验结果的比较

大地震前观测到异常的电磁信号已有很多报道 ,1 995年 1月 1 7日日本阪神 7.2级地震 (Hayakawa etal.,1 996)和 1 989年 1 0月 1 9日美国洛马普列塔 7.1级地震 (Fraser- Smith etal.,1 990 )之前的电磁异常信号尤其引人注目 .但所报道的仅为一、两个台的资料 .为确认这一现象 ,笔者研究了距集集地震震中2 56～ 858km内我国大陆沿海地区 9个台用同一种仪器 (ULF、VLF电磁波观测系统 )的观测结果 ,总结地震前 3个月到发震时刻的资料 ,得到地震前电磁异常信号的区域分布、时域特征和频域特征 .为认识地震前异常电磁信号的特征和传播途径 ,…     

震前电磁辐射异常与地震关系研究

自1976年唐山地震后开展电磁辐射观测以来，至今在全国已建立了130个观测台站，观测频段已由初期的全频段观测改进为0.01－20 Hz左右的超低频和几千赫至几十千赫的点频观测，从而减少了干扰提高了资料可信度．观测仪器主要有5种．对收集的40余次5级以上地震进行了统计分析，结果表明，5.0MS5.9异常距离为500 km，6.0MS6.9为1 000 km，MS7.0则异常距离可大于1 000 km；震前电磁辐射异常时间差别很大，大部分为2小时至45天，少数仅几分钟；绝大多数地震震时没有观测到电磁辐射现象；震前电磁辐射信号是不连续的、阵发性的，其发展过程是由弱－强－弱－平静－发生地震或多次反复上述过程．异常信息时间愈长、幅度愈大、则地震亦愈大．异常信息是频率低的出现早，频率高的出现晚．      

地磁ULF前兆信息研究简述

地震前ULF（Ultra Low Frequency：超低频信号,频段为0．005～10Hz,国内俗称电磁波）电磁异常信号是近年国际研究的热点。本文阐述了国际上典型震例前观测到的ULF异常信号的表现形式、目前采用的一些数据处理方法以及震前ULF信号可能的产生机制,以供相关学者参考。     

震前极低频电磁异常及其频谱特征

大量的观测研究结果表明，近场地震发生前极低频电磁异常信息既丰富又强烈．为探索对其规律性认识，本文通过对地震电偶极子的形成及传播规律研究后指出，震前垂直向极低频电场异常具有穿透能力强、干扰少、信息突出及易于提取和接收等优点，是探索地震可靠短临前兆信息的重要方面；进而通过对极低频准静场观测资料的频谱分析结果得出，近场地震前电磁异常的频谱大都集中在周期为数分钟至数十分钟的极低频段，异常信息频谱与震中距存在一定的相关关系，且震前极低频电磁异常与孕震区的空间分布范围存在明显的相关关系，地震渗滤电场异常信息及频谱的幅度与震级大小无明显相关．      

岩石受压破裂的ULF和LF电磁前兆信号

实验观测到了4类岩性、18块样品在单轴压力下直至破裂发生全过程中的ULF和LF电磁前兆信号。这些不同频率的信号是零散出现的，其形态为一组组脉冲，宽度为4ms～16ms，幅度为0．1mV～1．4mV。实验发现具同一谐振频率的天线收到的信号频次与其相对于裂缝的位置和方位有关。结果还表明，电磁前兆信号的频度与岩样强度有关，抗压强度高的岩样电磁前兆信号多。微破裂可能产生了偶电层，在破裂过程中向外辐射，产生了LF频段的磁信号，ULF磁信号则主要由压磁效应产生。     

地倾斜仪的频率响应与潮汐因子

对地倾斜仪观测资料的调和分析发现,潮汐因子的大小与观测仪器的类型有关．为探讨此关系,本文进行了理论分析．结果表明,同一地点的不同类型、不同工作周期或不同阻尼常数的地倾斜观测仪器,它们的频率响应稍有不同,工作周期小的观测仪器,有可能获得较多的地震前兆信息;而阻尼常数不同的仪器所观测到的资料,经调和分析可得出不尽相等的潮汐因子;探讨了仪器频率响应与潮汐因子大小之间的关系．由于地震预报的需要,有必要对地倾斜仪进行绝对标定．为获得丰富的地倾斜信息,应当选用不同频率的地倾斜仪器,开展配套观测．      

新疆和田ML7.1地震前ULF电磁辐射的激发机理

1996年11月19日新疆和田地区发生了ML=7.1地震. 在这次地震发生前,观测到了地震的超低频（ULF）电磁辐射前兆. 电磁辐射前兆的特点是电位漂移、极化椭圆主轴的垂直方向指向震中和大幅度的电磁辐射. 本文根据电磁辐射特征建立了地震电磁辐射前兆垂直电偶极子模型,并且给出了观测结果的物理解释. 偶极子产生一个不稳定的静电场使水平分量的电位日均值发生明显漂移,震前电偶极子中电荷复合放电产生的随机弱电磁噪声造成在ULF频段上水平分量偏振主轴方向偏转. 喀什台站和安西台站观测到的电势比值与模型估计值相近,从水平分量判断出偶极子间电流方向向下,与垂直电偶极子模型一致.     

地磁HHT频谱分析在地震预测中的应用

利用希尔伯特-黄变换方法,对成都、重庆、拉萨地磁台记录到的汶川M_S 8.0地震、汶川地震余震地磁数据进行分析处理,发现在4级及以上中强度地震前3个月内地磁相对观测HHT频谱中能观测到一定程度的地震前兆异常,各分量的优势频率大部分在0.01 Hz,但并不是距震中300 km内的每个台站的地磁相对观测分量HHT频谱中都能明显地观测到异常,这可能与台站所处的构造位置有关。     

地震电磁辐射前兆不同步现象物理机制的实验研究

为了研究地震电磁辐射前兆信号不同步现象的物理机制,我们对岩样施加双轴压力,使岩样产生剪切破裂和摩擦滑动,以模拟地震孕震区构造断裂带的活动．在断裂缝周围放置各类频率的天线,采用自动快速连续观测系统,记录各类岩样在剪切破裂和滑动摩擦过程中不同方位、不同频率的电磁辐射和声发射信号． 实验结果表明: ① 岩样在双轴压力作用下发生剪切破裂和滑动摩擦过程中出现大量的电磁信号,信号的频率从几百赫兹~几千赫兹;② 不同方位、不同频率的天线接收的信号到时不同步、信号幅度也有差异,位于裂缝处的天线接收的信号最大;③ 电信号和磁信号不同步出现,其中电信号出现的频率次数多,而且幅度大． 笔者认为,产生电信号（E）和磁信号（M）的机理不同．岩样内部的电信号是由于岩石晶体的压电效应和破裂的新生表面的净电荷产生的,而磁信号是岩石带电碎片的高速运动和岩石破裂时向外发射电子激励周围空气电离产生．分析几次中强地震的电磁前兆信号,也存在电和磁信号的不同步现象,而且电信号早于磁信号．如果同一个台站同时观测电场（地下）和磁场（大气）,能有效提高地震预报的效能．      

云南宁洱M_S 6.4地震震后电磁效应

2007年6月3日宁洱县境内发生6.4级地震,在地震区跨越宁洱东支断裂进行了为期14d的余震序列宽频带电磁异常连续观测。在固定台站的电场和磁场时间序列记录中,观测到多次余震事件的电磁同震现象。取每2h观测资料进行了加窗傅氏变换,得到不同频率的功率谱随时间的变化曲线。结果表明,MS3.0以上的余震发生前后,电磁场各分量频率谱峰值出现了显著的变化,地震后的峰值波动也许与时间域的同震效应相对应,而地震前发生的峰值跳跃有可能为电磁前兆现象。此外,本文对同震电磁信号产生机理进行了讨论,推测这种现象可能与地震发电机机制有关     

伴随岩石破裂的VLF，MF，HF和VHF电磁辐射特性的实验研究.

许多国内外学者观测到伴随岩石破裂的电磁辐射现象，但实验结果不能解释实际观测记录的不同步现象，即有的台有异常，有的台没有异常；同一个观测台不同频段的信号也不同时出现．给地震预报工作带来不少困难．本实验结果可以解释不同步现象．实验采用单轴加压岩样直至破裂．不同频段的天线安置在远离岩样2 m的不同方位上．采用14道磁带机同步记录岩样破裂全过程的电磁信号． 实验结果表明:① 岩样在主破裂过程中，4种频段都记录到了信号，但不同频率出现的时间有时不同步；② 主破裂发生时刻电磁辐射强度最大，但不同方位信号的强度不同.      

芦山MS7.0地震前的电磁异常信号

对南北地震带18个地电场及电磁扰动观测台站进行了跟踪与研究, 2013年4月20日四川芦山M_S7.0地震前只有其中5个台站观测到了异常电磁信号. 研究表明, 地震前的这些异常信号时空分布非常不均匀. 在时间上表现出震前电磁异常信号在出现的台站上不是同步的, 且随着时间的推移有向震中方向迁移的趋势; 在空间上体现在成都以北的台站都没有记录到震前电磁异常信号, 主要出现在成都及其以南的一些台站. 芦山M_S7.0地震前地震电磁信号出现的最早时间是震前21天, 其次是震前16天; 临震时间则为震前5天、 4天和1天. 通过接地极注入地下的大电流以及以往的震例分析, 认为仙女山台是又一个比较突出的电磁信号观测的敏感点.      

芦山M_S7.0与岷县漳县M_S6.6地震前电磁扰动异常变化

应用四川芦山MS7.0和甘肃岷县漳县MS6.6地震震中周围部分电磁扰动观测台站资料,主要利用电磁扰动原始波形比较以及电磁脉冲能量分析两种方法,对两次地震前电磁扰动观测资料进行分析研究。结果表明:1两次地震前4个电磁扰动台站原始曲线出现异常变化,主要表现形式为观测值脉冲信号频繁突跳、增大以及震前波形畸变、反复出现阶跃;2两次地震前,电磁扰动台站都记录到了明显的脉冲能量增大的异常现象,主要异常出现的时间在几天~2个多月;3电场分量和磁场分量都在地震前记录到了异常变化,但反映出的异常时间及变化幅度不同步。对于研究所得结果,从地震电磁辐射的产生机制方面进行了尝试性的理论解释。     

唐山地震后发震断层和周围地区的地壳形变

介绍了设于唐山地震发震断层地表裂缝的形变台站，在地震后18年间观测到的断层形变．结果表明，发震断层的垂直和水平形变都集中在大震之后的7年之内；1983年是震后形变的转折期．大面积水准显示的形变与断层形变强度定性相符，目前呈现出不易于积累应力的松弛状态，近期不大可能发生较强地震．      

甘肃省及邻区Ms4.0以上地震前的电磁波异常特征

本文根据分布在甘肃省河西地区１４个电磁波台站近６年来的观测资料，分析了近几个来发生在甘肃省及邻近地区的１１个Ｍｓ４．０以上地震的电磁波异常特征。结构表明，震前电磁波异常信号主要有低频脉冲和阵发性脉冲两类；异常信号出现的时间强度与地震的大小及距离远近有关，震级大、距离远的地震信号出现的时间早、幅度大；震源浅的地震异常信号强，累计持续时间长，其信号呈脉冲形式，震源深信号相对较弱，并显示低频脉动特征；震     

主成分分析法和局部互相关追踪法在地震电磁信号提取与分析中的应用

将主成分分析法和局部互相关追踪法应用于地震电磁数据的处理分析,尝试从较强干扰背景中提取相对较弱的电磁异常信息。主成分分析方法能够将不同频段的原始信号由强到弱投影到不同的轴上,使不同的信号分离开来,从而在一定程度上解决在较强干扰背景中识别相对较弱信号的难题;局部互相关追踪法相对于经典互相关方法更适用于非平稳信号的处理,该方法基于不同极低频电磁观测台站对应磁场分量之间的空间互相关性对相关系数异常进行拾取,从而达到弱信号识别的目的。以云南省景谷县2015年11月14日4.6级地震为例,分别运用主成分分析法和局部互相关追踪法对震中附近的极低频观测台观测的电磁资料进行处理分析。首先,将主成分分析方法应用于台站磁场分量数据的处理,得到各主成分及其所占能量比随时间的变化,结果表明震前1周左右与地震相关的第2主成分所占能量比显著增加;其次,利用局部互相关追踪法对该震例进行处理分析并与主成分分析法处理的结果进行对比,结果显示SN及EW向磁场分量的局部互相关结果于地震前1周左右均出现相关系数异常,与主成分分析方法的处理结果基本一致,并探讨了这些异常可能与地震活动性之间存在的关系。虽然目前电磁异常现象的产生与地震之间的确切关系尚缺乏直接的证据与理论支持,但2种方法对电磁异常信号的有效提取将有助于加深对地震电磁现象的认知、理解与进一步研究。     

苏家屯台电磁辐射异常与地震关系研究

苏家屯观测台是位于辽宁沈阳的一个地方性专业地震观测台站，用EMAOS-L数字化电磁辐射观测仪进行电磁观测。本文将该台站4年多的电磁辐射观测资料和这期间观测到的Ms4．0以上的震例进行了收集和整理，从观测仪器的性能指标、地质构造特征、电磁信息的来源等方面进行了震例的电磁前兆异常特征分析。研究认为，该台站前兆异常突出，电、磁异常同步性好，异常信息与发生在上地壳的震源深度小于20km的地震具有良好的对应性，同时，对震级较大的地震，其前兆异常有日变周期特性。     

基于远场参考的超低频(ULF)地震地磁数据处理——以2003年1月日本茨城县5.1级地震为例

野外观测和室内试验表明,地震孕育和发生过程中可能产生电磁信号。地震电磁现象在防震减灾中具有潜在的应用价值,已成为21世纪国内外地学研究热点之一。由于地震电磁信号较弱,通常混杂于空间场源信号及人文噪音中,不易在观测数据中提取出来。以2003年1月日本茨城县5.1级地震为例,探讨远场参考在超低频(ULF)地震地磁数据处理中的应用,进而检测震前局部磁场异常。在此基础上,讨论远场参考法的优势及可能存在的不足。分析结果表明,2003年1月日本茨城县5.1级地震发生前存在局部磁场异常,验证了远场参考方法的有效性,相关成果可为地震地磁数据处理提供有益参考。     

1993年8月8日关岛地震前后ULF磁场异常变化

给出了1993年8月8日关岛地震(Ms=7.1,深度60km)前后ULF(Ultra Low Frequency:超低频信号,频段为O.005～10Hz)地磁信号的分析结果.ULF观测系统位于日本关岛,距离震中约65km.对观测数据进行分析后得出以下结论:①建议用非常细致的统计分析(月均值,标准偏差)来判断ULF信号的强度和极化值(比如:Z/H比值);②ULF信号活动强度和∑Kp的对比,有助于区别空间地磁脉动和非空间源地磁辐射;③发现Z/H比值的使用在把可能来自震源的辐射从空间等离子波中识别出来非常重要;④从对极化值的时间序列的统计分析发现极化值在震前仅一个月时有一个显著的增强,表明这期间的电磁异常现象很可能是震磁前兆信号;⑤Z分量的时间变化类似于Loma Prieta地震前的变化,即在震前10天到两周有明显的增强,在震前几天出现另一次增强;⑥可能与地震有关的电磁辐射是一种类似噪音的自然现象,它们的主要频带范围0.02～0.05Hz(最大幅值约为0.1nT).