陇西及周边地区地震活动与震磁效应的高阶统计量研究

高阶统计量是研究非高斯过程,非最小相位信号和非线性系统的有力工具,其应用领域已涉及通信、地球物理、生物医学、故障诊断等。本文对嘉峪关和乾陵2个地磁台站1998～2002年期间的地磁垂直分量(Z)资料运用高阶统计量方法进行处理,探讨陇西及其周边地区地震活动与地磁场变化之间相互关系,并将其结果与相关分析和线性拟合方法的结果进行对比。结果发现,高阶统计量异常一般早于两台Z分量相关系数和嘉峪关台Z分量线性拟合差异常1～2个月出现,且三阶矩(三阶累积量)的异常变化幅度在5～10之间,四阶矩的异常幅度在50以上,甚至达到150,四阶累积量的异常幅度在10～60之间。这些表明在震磁效应的统计分析研究中引入高阶统计量方法的必要性及其在地震预报中的潜力和良好前景。     

九寨沟MS7.0地震前地磁异常

分析距离九寨沟M_S7.0地震震中分别为65 km、254 km和238 km的松潘地磁台、成都地磁台和天水地磁台2017年连续观测结果,发现九寨沟地震前,松潘地磁台出现异常变化,主要表现为2017年5月开始,松潘地磁台长时间垂直分量累积变化量达40 nT。短时间内也存在地磁场突变,最高可达10 nT,而成都地磁台和天水地磁台地磁场无明显异常。通过对观测数据的详细检查发现松潘地磁台很多观测日的最后一个观测值与后一观测日的第一个观测值相差超过1 nT,因此认为九寨沟地震前观测数据的异常是由观测系统异常导致。对三个台站地磁场垂直分量日变化的统计分析发现垂直分量在不同时段相关性保持一致,说明地震前短时间内不存在地磁垂直分量的明显异常变化,三个台站地磁场日变化的差异是由地下介质性质不同导致。岩石圈磁场在震中西侧区域出现正负异常交替现象,这可能与九寨沟地震的孕育有关。     

一阶差分法在地震地磁前兆信号提取中的应用

在探索震前地磁每日一值空间相关异常机理的基础上,利用2008—2018年130个台站地磁场数据计算地磁场总强度F每日一值一阶差分在空间上变化的不同步现象,并提取震前地磁异常。结果表明:当地磁场总强度F逐渐增大这一趋势变化出现不同步现象时,研究区内一阶差分值全正或者全负的正常状态会被打破,从而导致区域内出现各台站F每日一值一阶差分正、负值台站分布较为集中的现象,且正、负值台站之间出现明显的异常分界线(0值线),通过异常与对应震例统计,发现该异常发生后8个月内在0值线300 km附近有发生5级以上地震的可能性。     

2018年精河5.4级地震前地磁日变化畸变异常分析

2018年10月16日新疆精河5.4级地震发生时,震中附近的台站不同程度上记录了地磁日变化畸变异常,如地磁总强度F02时每日一值空间相关异常、地磁垂直分量加卸载响应比异常、地磁低点位移以及地磁日变化空间相关异常等。统计震前观测到的所有地磁异常,并分析研究了其震前异常变化特征。得到如下结论:(1)从全国每日一值相关分析结果看,震前114天出现每日一值空间相关异常,异常高值台为乌鲁木齐和克拉玛依;(2)震前59天沿北天山断裂带分布的地磁台站加卸载响应比均成组出现超限的高值,且异常高值的空间分布跟震中位置有一定关联;(3)中国大陆地磁台站震前37天出现低点位移突变分界线,且异常集中于震中附近;(4)震前出现地磁垂直分量日变化空间相关异常,异常台站空间上也主要集中于北天山地区。因此地磁垂直分量日变形态及有关的计算方法短期内具有一定的预报效能,可为今后利用地磁方法预测地震积累经验和震例。     

2012年江苏扬州M 4.9地震前地磁垂直分量日变双低点异常

2012年6月13日和7月10日华东地区部分地磁台垂直分量日变形态出现双低点异常,首次异常出现后37天,于7月20日发生江苏扬州M 4.9地震,震中位于低点位移分界线附近。分析认为,在强震前由于应力变化,引起孕震体环境中介质电导率等电磁性质发生改变,区域地磁场垂直分量日变曲线出现相位和幅度变化,说明地磁垂直分量日变双低点异常与地震的孕育和发生相关。     

甘肃岷县6.6级地震前地磁垂直分量日变“双低点”异常

2013年7月22日,地处南北地震带的甘肃岷县发生M 6.6地震。研究发现在6月19日,西北地区与华北地区部分地磁台垂直分量日变形态出现过"双低点"异常。震中位于低点位移分界线附近,孕震体环境在强震前由于应力变化引起介质电导率等电磁性质的改变,区域地磁场垂直分量日变曲线出现相位和幅度变化。说明地磁垂直分量日变"双低点"异常与地震的孕育和发生相关。     

喀什台地磁异常与地震

运用地磁垂直分量日变幅逐日比、地磁加卸载响应比、地磁垂直分量归零法,结合回顾震例及前人研究成果,对喀什地磁台2008年至2016年的数字化地磁观测资料进行分析,结果表明,在中强地震前喀什地磁台的地磁场存在明显的磁异常变化,属于中、短期异常。     

玉树地震的地磁预测研究

利用玉树地震前玉树周围500 km范围内的地磁观测数据,采用地磁垂直分量加卸载响应比、地磁垂直分量日变化幅度逐日比、地磁垂直分量日变化空间相关、低点位移等方法讨论了震源区地磁场变化与地震的相关性,并发现它们之间有较好的对应关系。     

R/S分析及其在地震磁效应研究中的应用

将重标极差法（R／S，Rescaled range analysis）这一时间序列分析方法引入到地震地磁前兆观测资料的处理和分析当中，并应用该方法对陕西关中地区3个地磁台站在1996～1998年间Z分量观测数据进行处理。分析了地磁Z分量赫斯特指数变化与1998年1月5日泾阳肘。4．8地震的关系，发现地震前2～4个月地磁Z分量出现明显小于0．5的异常变化，背离了地磁场正常的长程相关趋势性增强的变化规律，预示了此次地震的发生。这些结果表明该方法能够挖掘出丰富的地磁前兆信息，在地震前兆观测资料的非线性处理中具有良好的应用前景。     

江苏及周边地区中强震电磁异常综合特征分析

在地电阻率各向异性、地磁垂直分量日变化幅度响应比和逐日比、地磁垂直分量北京时21点绝对值空间相关及地磁垂直分量日变化空间相关方法在江苏地区的研究结果基础上,综合分析了这些方法提取的江苏及周边地区中强震异常的综合特征,给出了这些异常在震前出现的先后次序、地震三要素与这些异常的综合关系.     

关中地区地磁比值Rq的变化与地震关系的分析

应用小波分析空间差分法分析了泾阳台、乾陵台、周至台和郑州台的Z分量的地磁磁静日Rg值的变化规律，结果显示，各台的磁静日Rg值有较一致的年变规律。分析泾阳台与其它各台的磁静日R。差值分析和小波变换，发现1998年1月5日泾阳4．8级地震前4个月内存在较明显的异常变化。可能反映了泾阳地震的震磁效应。对远离泾阳台、乾陵台的青海昆仑山口西8．1级地震，震前也有明显异常变化。     

2007年3月13日福建顺昌4.9、4.7级地震前福建流动地磁观测资料异常分析

利用地磁差值年同期差值法计算分析得出2006年4月福建西部的流磁观测结果出现异常,认为可能与福建顺昌4.9级、4.7级地震前的区域应力场增强有关;震前沿断裂走向分布的流磁测点同步出现异常,可能与断裂构造部位应力比较集中有关。     

华北地区地磁加卸载响应比方法应用研究

运用地磁加卸载响应比方法(LURR)对华北地区23个地磁台站2008—2014年的数字化地磁相对记录数据进行计算分析,结果显示华北地区7年内发生了38次共计10组加卸载响应比异常,其中7组有震例对应,在选定的24次震例中16次有震前异常。经统计发现各次异常发生时其异常面积与最大异常强度成正比关系,各组异常内累计异常台站数量与组内地震辐射能量有一定相关性。对有震例的7组异常分析后认为多数情况下组内各次异常之间有一定联系,主要表现为位置的连续性及继承性,并且发现震中位置和异常位置分布有一定关系。     

泾阳台地磁资料的初步分析

应用加卸载、差值、斜率法及小波分析等方法,对陕西各地磁台的资料进行处理分析,结果显示：关中地区较大范围内的地磁场变化稳定;泾阳台、乾陵台的地磁场,在昆仑山口西8．1级地震前存在异常现象,且对省内近期发生的ML4．0以上地震有前兆反映。     

关中地区地磁转换函数变化与地震关系初探

利用转换函数的方法对乾陵、泾阳、周至台1991—2002年地磁资料进行了计算处理,对关中各台地磁转换函数的变化特征进行了初步分析探讨。结果表明：不同周期的转换函数A、B以及总方差σz和△αρ在震前有明显变化;转换函数异常幅度不仅与周期有关,也和地震的震中距和震级有关。     

地磁总强度资料在地震预报中的应用

本文应用地磁总强度资料,用两台差消除地磁场短周期变化,同时亦削弱了长期变影响,从而使年变呈线性变化。然后采用趋势面法求得剩余长期变地区性改正量。资料处理后,显示唐山大震前可能有一年半以上的异常,变化幅度约10伽马,对台网中其它几个6级左右地震亦有较好的异常反应。     

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。     

中强地震前地磁极化异常特征及其与后续地震的关系

基于国家地磁台网中心的地磁秒采样数据, 采用地磁垂直强度极化法, 计算了2019年1月1日至2020年7月31日全国各地磁台站的极化值, 对2019年中国大陆西部(110°E以西)极化异常进行了分析, 研究了2020年于田M_S6.4等中强地震前地磁极化异常变化特征及其与后续地震的关系。 研究发现: ①地磁极化异常具有空间成组特征, 即空间上多个地区可以同时出现地磁极化异常; 地磁极化异常一般被认为是震前震源区发生断层蠕动或岩石破裂导致的电磁辐射, 这意味着震前可能会有多个地区同时发生断层蠕动或岩石破裂, 这一现象似乎表明有一个“力源”在主导多区域同时发生断层蠕动或岩石破裂。 ②地磁极化异常的后续地震具有成组特征, 即一个地区出现极化异常后可能发生多次地震。 该现象对日常会商分析具有重要参考意义, 即此类异常发生预期地震后可能还会有类似地震的发生。 ③以往的一些研究认为地磁极化异常一般在震前2—3个月出现, 但本研究发现极化异常出现后10个月在异常区域仍然会发生地震, 这表明电磁辐射异常可能不仅仅是短临异常, 还可能具有中期指示意义, 即断层蠕动或岩石破裂发生时间可能在震前近1年左右便已开始。 这一发现对目前许多类似地震电磁异常研究仅仅分析异常后3个月左右内地震提出了挑战。     

冀豫环流动磁测异常与中等地震关系研究

利用冀豫环流动地磁观测资料,绘制单点时序变化曲线,采用常规差值法,计算相邻两期的差值,绘制整个测区的平面等值线;分析研究1998年以来测区周围发生的中等地震与流动地磁数据变化的关系。结果显示,冀豫环流磁异常与邻区的中等地震有一定的对应关系,震前有两个或多个测点同时出现异常,而且异常特征表现为上升正异常。