唐山地震前后地磁短周期变化的分析

本文收集了1973—1977年北京、红山、昌黎、青光地磁台2206个急始型与湾扰型的短周期变化事件,以及80个磁暴的资料。在周期与视周期为1分钟至24小时的频率域内,分析了各台△Z/△H 及其随周期的变化,以及 Wiese 矢量的变化,比较了各台地磁短周期变化的 H、Z、D 分量相对于红山台的变化。分析结果表明:(1)在唐山震区周围的渤海地区确实存在地磁短周期变化异常,其空间分布与频率特性相当稳定,似乎不受唐山地震的影响。(2)从各台结果的分析比较中发现,只有昌黎台地磁短周期变化持续时间为1—5分钟的(?)在唐山地震前后存在明显差异。唐山地震前,昌黎台的 Wiese 矢量及其偏差矢量的变化较大,可能反映了在唐山地震孕育过程中地下电导率的变异,上述昌黎台地震前后1—5分钟(?)的显著差异,也许与地震前后地下电导率变异有关。综合考虑异常的时空特性、频率范围与唐山地震的关系,上述差异性可能是唐山地震短周期地磁效应的反映。     

地震前红山台地磁变化及异常指标分析

本文应用加卸载响应比、日变幅逐日比及空间相关分析方法,分析了2002～2015年红山地震台地磁Z分量观测资料异常变化与Ms≥4.0地震之间的关系。结果表明,异常值加卸载响应比P(Z)≥3.0,日变幅逐日比Y(Z)≥2.6,相关系数R(Z)≤0.90,且各异常值出现超过3个月及以上,震中距400 km以内通常有Ms4.0级以上地震发生。研究结果提供了适用于红山台的地磁分析异常指标,同时对后续地震的预报研判有所帮助。     

唐山M 4.8地震地磁谐波振幅比变化

针对2012年5月28日河北唐山M 4.8地震,采用地磁谐波振幅比方法,分析昌黎、静海、红山及承德地磁台2007年1月至2015年12月地磁观测数据,结果显示：各台站10 min周期的计算结果波动性明显,其他周期形态较为一致;距震中最近的昌黎地磁台Y_ZHx（NS）测向的10-40 min周期地磁谐波在下降至极低值后,开始转折时发生地震,而Y_ZHy（EW）测向未出现明显转折现象;位于河北平原地震带中部的静海地磁台对此次地震反应显著,2个测向在震前均出现下降-转折-上升的变化特征。通过对比位于不同地区的4个地磁台站地磁谐波振幅比变化,发现受大范围整体构造应力场作用的影响,计算结果具有相似的趋势性变化特征,具体到局部地区或断裂带内部,各台站之间显示出一定差异。     

唐山7.8级地震前后地电阻率功率谱异常

本文对宝坻、昌黎、忠兴庄和青光地电台地电阻率观测值进行了功率谱计算,发现地电阻率在1976年7月28日唐山7.8级地震前后存在功率谱异常。所得结果与地磁垂直分量功率谱在唐山地震前后的异常周期相吻合。     

昌黎地磁台地磁变化异常初探

根据磁暴报告，得出昌黎地磁台与同一纬度各台垂直分量△Z的最大幅度差值从几nT到60多nT的差异，初步探讨了昌黎地磁台及其地域地磁变化异常现象。     

汶川地震前的地磁场日变化特征分析

近来很多学者报道强地震前地磁日变化异常现象.本文利用地面地磁观测台站分析了2008年5月12日汶川ML=8地震前约37天的地磁场的日变化特征,探讨了地震前地下电磁感应磁场的相对变化.分析结果表明:1)在地震之前,成都台(CDP)观测到地磁日变化的形态与其他台站相似,未见与地震相关变化;2)CDP的Z/H高于周边台站,在4月20日Z/H出现一个最大峰值(2.5);3)以4月20日为分界点,成都CDP台站的Z/H与恩施ENS台的Z/H的比值RCDP/ENS先增加后降低,周期越短变化趋势越明显.这些结果间接反映了震前CDP台地球内部电导率的变化信息.     

北京地磁场环境干扰分析

随着北京城市建设的发展,北京国家地球观象台地磁观测环境所受干扰日益严重。利用1985-2016年北京和红山地磁场总强度和垂直分量年均值,对比分析北京地磁场长期环境干扰变化,并选用2个台站GM4磁力仪记录的磁静日秒数据,分析北京地磁场日变化干扰振幅谱和功率谱。     

地磁Z分量日变化特征

利用昌黎、红山等台站的地磁Z分量日变资料,分析了磁静日幅度、磁扰日幅度和磁静日低点时间的年变化与长期变化,结果年变化和长期变化都非常明显。磁静日幅度的长期变化量可达14～15nT;磁静日低点时间的年变化,提前区与滞后区低点时间最大可相差42min。而低点时间的长期变幅度化幅度一般50min左右,且长期变化量由西向东有逐渐减小趋势,最大与最小两台时差可达21min。长期变幅最小的2个台为文安和昌黎,可能与海水影响有关。     

中低纬度地区磁暴频谱特性及其与唐山地震的关系

本文对北京、青光、昌黎、广州、佘山、武昌、长春等7个地磁台1973——1977五年期间80个磁暴的振幅谱进行了分析和对比,得到中低纬度地区磁暴频谱的一般特性.结果表明:①7个台磁暴频谱的变化趋势同步;②在周期0.5——6.8小时的频率范围内,振幅谱的斜率 b 值相当稳定,反映了在此频段内磁暴能量具有恒定的分配因子;③广州、佘山、武昌、长春四台振幅谱截矩 a 的年均值相当稳定,而距唐山震区较近的北京、青光、昌黎三台 a 的年均值均有不同程度的显著变化.这可能与1976年7月28日强烈的唐山地震有关.      

唐山地震前磁场长期变的局部异常

利用我国及邻近地区(北纬25°—55°,东经105°—145°)14个台站1969—1978年地磁总场强度 T 和垂直分量 Z 绝对观测的年均值时序曲线,经平滑后求得各台逐年的年变率,在空间模式的基础上进而求得 T、Z 年变率随经度、纬度和时间的二次时空分布模式。以此为地磁长期变的时间—空间参考场,审核了昌黎、宝坻、青光、北京和红山五个台站及10个测点截至1978年底绝对测量资料。发现昌黎台地磁垂直分量 Z 自1973年起至1976年系统偏离由参考场计算的拟合曲线,1975年偏差达最大值,幅值为 10r,1976年大震后至1978年底实测值与拟合曲线相当吻合;位于唐山极震区的唐山测点 Z,在1975—1976年系统偏离拟合曲线-12r;位于唐山余震 M_s=6.9震中附近的宁河测点 T 与拟合曲线系统偏差 8r,此测点位于蓟运河断裂之东侧;断裂西侧的东堤头测点T 的系统偏差为-1Or。Z、T 二分量总的异常展布范围与震源区基本相符。距震中位置较远的台站和测点未有超出2σ的偏差。实测值相对于拟合曲线的系统偏离可能是唐山地震的震磁效应。     

河北省近年地磁Z分量长期变特征

本文利用河北省昌黎、红山等８个地磁台Ｚ分量资料，计算了年均值和各台相对红山台的差值。结果表明，近年内各地磁台Ｚ分量变化趋势是一致的，均属非线性变化，年变速率逐渐加大，１９９４—１９９３年的年变率已是１９７８—１９７７年的３倍左右。同时，又反映出各台的差异，有变化速率由东南向西北逐渐变小的特征。指出这一特征可能对相当范围的地磁长期变有一定的代表性     

淮南深地地磁总场连续观测与时变特征

深地实验室具有电磁干扰小的“超净”地磁观测优势,已成为地磁观测的新平台和研究热点.为了评估淮南深地实验室地磁环境、认识地磁总场时变特征及地下与地面耦合性,我们于2022年在地下巷道(-848 m)和地表(+22 m)同步实施了地磁总场长期连续观测,对观测数据进行了功率谱、小波谱、地磁总场变化特征的分析及与附近的蒙城地磁台比对.研究结果表明：(1)地下无(或弱)磁干扰点位的地磁环境较优越,与蒙城地磁台相媲美,适用于地磁场变化的高精度、长期连续观测;(2)地下地磁观测可有效过滤地表上由工业与人类活动等的电磁干扰,其记录的地磁总场变化与蒙城地磁台具有较好的耦合性;(3)地下磁测可清晰记录地磁总场的平静变化、不同周期磁暴、地磁脉冲等丰富的时变信息,可为地球系统科学研究提供地磁学依据.     

红山台地磁日变化记录准确度标定分析

为了正确评价相对记录仪器记录到的地磁日变化的准确度,分析了红山台2套GM4磁通门磁力仪2009—2012年4年来的地磁日变化记录准确度标定基线值的精度和稳定性,同时对地磁日变化记录准确度标定基线值与地磁日变化的相关性进行了研究,得出以下结论:在标定时段2套GM4磁通门磁力仪D、H、Z3个分量基线值的变化幅度和测量误差都很小;1号GM4磁通门磁力仪比2号运行更加稳定,且日变化记录准确度标定基线值和地磁日变化之间相关性并不显著,这与2套仪器的自身老化和所处的观测环境等因素有关;红山台在上午10:30—12:30和下午15:30之后的时间段地磁日变化记录准确度标定基线值稳定,适宜进行地磁绝对观测。     

地磁低点位移频谱特征及机理探讨

以河北省昌黎地震台为例,使用该台地磁Z分量的分钟值数据,分别对比了正常时段、磁暴发生时段、 低点位移时段的主要频率谱值变化特征. 通过多频点功率谱对数拟合,发现在数据长度相等的情况下,相对于正常时段而言磁暴时段各频率的能量明显增强,特别是高频端尤其明显; 而当大范围低点位移发生时,高频端的能量基本与正常时段持平,但4个小时以上的周期功率谱大部分要低于正常段. 通过对多日低点位移时段的FFT累加与正常时段对比后发现,低点位移发生时,8.5小时和13.7小时周期的频谱值增加. 通过与DE-METER卫星观测的电子密度数据空间图象进行对比,发现地磁低点位移的发生与空间Ne的增加有很好的对应性. 最后对这些变化特征及低点位移可能产生的机制进行了探讨.      

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。     

高压直流输电对红山台地磁观测干扰判定及处理

宁夏至山东高压直流输电工程运行以来,对红山地震台地磁观测造成了很大影响。选取2013年6月9日至14日和2013年12月23日红山地震台受到高压直流输电干扰数据与昌黎地震台无干扰数据作参考,通过多台对比分析法、单台检测法找出干扰数据的判定和处理,提高识别高压直流输电干扰能力和数据预处理水平。     

南京地磁台地铁干扰特征分析与抑制处理

地铁运行时产生的漏电流而形成的附加磁场会对附近的地磁观测造成严重干扰。通过对地铁供电系统的模拟分析得出了地铁干扰的一些基本特征。选取了2008年5月1日到30日南京地磁台受地铁干扰的日变数据和泉州参考地磁台日变数据,利用Welch功率谱估计法进行功率谱对比分析,发现地铁干扰主要对地磁场的Z分量、D分量的功率谱的高频部分造成影响,并且影响的频带范围几乎一致,主要集中在0．004-0．03Hz范围,而对H分量的影响比较微弱。在此基础上,通过小波变换对受干扰数据的Z分量和D分量进行干扰抑制处理,处理结果表明该方法能够有效抑制地铁造成的地磁场干扰。因此本文研究也提供了地磁台站干扰抑制的一种方法。     

红山台ELF电磁场功率谱密度的时间分布特征

利用红山地震台ELF极低频观测数据处理得到不同观测分量、不同频率功率谱数据的时间序列,并通过对数据进行作图分析,得出红山台电磁场功率谱密度的时间分布具有如下特征:(1)电磁场功率谱密度均具有夏强冬弱的季节分布,呈正弦波形态,夏季变化幅度是冬季的1~10倍不等;(2)不同频率上,各测项功率谱密度无多年趋势性变化特征,年际变化幅度小于年内1~3个数量级。     

中国大陆地磁场Z 分量日变幅的时空特征分析

通过分析中国大陆76个地磁台站2008年1月1日至2010年12月31日地磁场Z分量日变幅的时空特征,得到结论如下:①在时间上,回归分析和傅里叶分析结果表明,所有台站地磁Z分量的日变幅均有明显的周期性变化,周期主要有365天、183天、122天、73天等,其中365天的周期振幅最大(即年周期)。②空间上,地磁场Z分量日变幅随纬度整体呈非线性变化,在25°N附近存在拐点(极大值点),在15°～25°N,日变幅随纬度的增加而增加,在25°～50°N,Z的日变幅随纬度的增加而减小。③通过地磁场Z分量日变幅时空分布与等效电流对比,结果显示地磁场Z分量日变幅的时空变化特征主要是由等效电流的时空演化决定的。④若粗略地把地磁场Z分量日变幅最大值所处的纬度视为等效电流的焦点所在的纬度,则焦点所在纬度夏季最高,春秋季次之,冬季最低,逐日焦点变化最大可达10°。     

GM4磁通门磁力仪观测数据预处理分析

选取2017—2018年北京、昌黎、红山地震台GM4磁通门磁力仪观测资料,采用常规预处理方法,剔除地铁轻轨、地电阻率、高压直流输电对地磁观测数据的干扰,结果发现,经分转秒处理,数据出现缺记现象,且完整率多低于90%,而秒转分处理,数据完整率达100%,无缺记现象发生;采用小波变换方法,对受到地铁轻轨干扰的北京地震台地磁观测数据进行滤波处理,并与无地铁轻轨干扰的红山地震台地磁观测数据进行频谱对比分析,结果发现,小波变换方法可有效抑制地铁轻轨对GM4磁通门磁力仪观测的影响。