Geomagnetic diurnal-variation anomalies and their relation to strong earthquakes

The diurnal-variation anomalies of the vertical-component in geomagnetic field are mainly the changes of phase and amplitude before strong earthquakes. On the basis of data recorded by the network of geomagnetic observatories in China for many years, the anomalous features of appearance time of the minima of diurnal variations (i.e, low-point time) of the geomagnetic vertical components and the variation of their spatial distribution (i.e, phenomena of low-point displacement) have been studied before over 30 strong earthquakes with M _S≥6.6 such as Kunlunshan M _S=8.1 earthquake on November 14, 2001; Bachu-Jashi M _S=6.8 earthquake on February 24, 2003; Xiaojin M _S=6.6 earthquake on September 22, 1989, etc. There are good relations between such rare phenomena of geomagnetic anomalies and the occurrence of earthquakes. It has been found that most earthquakes occur in the vicinity of the boundary line of sudden change of the low-point displacement and generally within four days before and after the 27th or 41st day counting from the day of appearance of the anomaly. In addition, the anomalies of diurnal-variation amplitude near the epicentral area have been also studied before Kunlunshan M _S=8.1 earthquake and Bachu-Jiashi M _S=6.8 earthquake. Foundation item: National Science Technology Tackle Key Project during the Tenth Five-year Plan (2001BA601B01-05-04)     

地磁“低点位移”现象与昆仑山口西8.1级地震

利用中国地磁台网多年的观测资料,研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布上的异常特征即低点位移现象．该异常现象与强震发生有较好的相关性,发震日期为异常日后的第27天或41天前后4天,地点在低点位移突变分界线附近．2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震前的10月8日也出现了少见的地磁低点位移强震异常．讨论了地磁低点位移的“感应-触发”机制。     

Geomagnetic diurnal-variation anomalies and their relation to strong earthquakes

Introduction The occurrence of earthquake has relations not only with seismogenic process of source area,but also with the environment of inner (earth space) and outer (earth-sun space). The varyinggeomagnetic field is natural medium that connects with both factors (DING, 1988). There are two kinds of basic ideas using the diurnal-variation anomalies of the verti-cal-component (Z) in geomagnetic field to predict earthquake. The first kind is local geomagneticanomalies that are obta…     

Short-term and imminent geomagnetic anomalies of the Wenchuan M_S8.0 earthquake and exploration on earthquake forecast

The diurnal variation of the geomagnetic vertical component is exhibited mainly by changes of phase and amplitude before strong earthquakes.Based on data recorded by the network of geomagnetic observatories in China for many years, the anomalous features of the appearance time of the minima of diurnal variations(i.e, low-point time) of the geomagnetic vertical components and the variation of their spatial distribution(i.e, phenomena of low-point displacement) have been studied before the Wenchuan MS8.0 eart...     

强震前的地磁异常现象

震前地磁Z分量的日变化异常主要表现在幅度和相位上的变化, 文中利用我国50多个地磁台多年的资料, 重点研究了1997年11月8日玛尼7.5级地震和2005年11月26日江西九江5.7级地震。 发现玛尼地震和九江地震以及大多数中强地震前, 全国地磁台站地磁Z分量日变化幅度的极小值出现时间(低点时间)在空间分布上异常特征, 即低点位移现象。 这种少见的异常现象与强震发生有较好的相关性。 发震日期为异常日后的第27天或第41天的前后4天, 强震发生地区在低点位移突变分界线附近。 结果显示, 在玛尼7.5级地震和江西九江5.7级临震前, 震中周围出现区域性Z分量日变化幅度异常现象。     

汶川8.0级地震前地磁日变化异常综合分析

运用地磁低点位移、地磁加卸载响应比和地磁Z分量日变幅逐日比3种地磁分析方法,分析了2008年5月12日汶川8.0级地震前的地磁前兆异常现象。研究发现,运用上述3种方法,汶川地震前出现多次异常,地震发生在异常预测线集中交汇区域。综合分析结果显示,地磁多方法综合分析可以有效提升地震预测的精确性。文章还讨论了地磁日变化畸变异常机理问题。     

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。     

汶川M_S8.0地震前地磁短临异常与强震预测探索

强震前地磁垂直分量日变化异常主要表现在幅度与相位上的变化.利用中国地磁台网多年观测资料,研究了2008年5月12日四川汶川8.0级地震前,地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布上的异常特征,即低点位移现象;并用此方法预测了汶川8.0级地震6级余震平静2个月后的一组6级强余震.这种少见的异常现象与强震发生有较好的相关性.发震日期为异常出现后的第27天或第41天的前后4天,强震发生地区在低点位移突变分界线附近.此外,还研究了汶川8.0级地震临震前,震中周围出现的地磁日变幅异常现象.     

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。     

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前地磁低点位移时空分布特征

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前中国大陆均有明显的“地磁低点位移”现象出现,2次地震震中均位于低点位移线出现明显转折的区域。通过对2次低点位移异常日中国大陆地磁台站低点时间进行梯度法分析,研究了2次中强地震震中位置与低点时间高梯度带分布间的关系。研究结果表明：①在2次低点位移异常日都同步出现了地磁垂直分量低点时间高梯度带分布;②2次中强地震震中位置均位于低点位移线出现明显转折处和低点时间高梯度带1.0 h/（°）等值线附近;③利用低点时间梯度法对低点位移异常进行分析有利于改进原有异常识别方法,较少虚报率。     

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。     

2022年1月8日青海门源MS6.9地震前地磁垂直强度极化异常变化特征

基于甘青川地区的14个地磁台站秒采样资料,对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震前地磁垂直强度极化异常的时空变化特征进行分析研究。计算结果显示,在2021年10月底出现了地磁极化超阈值高值异常变化,异常台站主要分布在青海、甘肃和四川地区,异常出现后73天发生了门源地震,震中位于极化高值异常阈值线附近。研究还发现,此次地磁极化异常具有一定的时空变化特征,时间上,不同台站极化异常具有较好的时间同步性;空间上,极化异常高值区呈现出沿震中附近出现后不断扩展最终再向震中收缩的特点。此外,各地磁极化异常台站的归一置零极化值、异常持续时间与震中距存在较好的负相关性,异常台站距离地震震中越近,其归一置零极化值越高,异常持续时间也越长,这一特征符合地震电磁扰动信号的衰减特征。根据极化异常和地震的时空关系分析认为,此次地磁极化高值异常对应了之后在异常高值区边缘发生的门源M_S6.9地震。     

Spatial Correlation Anomalies of the Diurnal Variation of the Geomagnetic Vertical Component before the Yingjiang MS6.1 and Ludian MS6.5 Earthquakes

Significant anomalies were observed at the geomagnetic stations in the southwest region of China before the Yingjiang M_S6.1 earthquake and the Ludian M_S6.5 earthquake in 2014. We processed the geomagnetic vertical component diurnal variation data by the spatial correlation method. The results show that during the period from April 1 to May 20, 2014,there existed quasi-synchronous decrease changes in the coefficient curves between the five geomagnetic stations of Guiyang,Hechi,Nanshan,Muli,Yongning and Xinyi and Hongshan stations.Furthermore,there was a high gradient zone in the normalized correlation coefficient contour map with background values removed. The epicenters of the Yingjiang M_S6.1 earthquake and the Ludian M_S6.5 earthquake are located in the gradient zone or near the gradient zone.     

2017年精河MS6.6地震前地磁异常特征分析

2017年8月9精河发生M_S6.6地震,距震中300km范围内的温泉台、克拉玛依台、乌鲁木齐台捕捉到此次地震前的地磁异常信息,本文对此进行了分析和总结,结论如下：①地磁谐波振幅比反应了观测点深部电阻率变化,2016年呼图壁M_S6.2、此次精河M_S6.6地震均发生在克拉玛依台地磁谐波振幅比异常下降之后的转折和恢复阶段;②震前83天、21天沿北天山断裂带分布的地磁台站逐日比和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与震中位置有一定关联;③全国大陆地磁台站震前34天出现低点位移突变分界线,且异常集中于震中附近。     

地磁低点位移现象及其与地震的关系

本文用中国地磁台网多年的资料,研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布的异常特征,即低点位移现象。这种少见的地磁异常现象与地震的发生有较好的相关性,其发震日期为异常日以后的第27天或41天前后4天,发震地区在低点位移突变分界线附近。低点位移是一种复杂的地球物理现象,受多种因素影响,其机制仍处在探索阶段。      

"Double low-points" anomaly in daily variation of vertical component of geomagnetic field before the MS8.0 Wenchuan earthquake

The "double low-points" anomaly in daily variation of vertical geomagnetic component was observed on May 9, 2008 at 13 geomagnetic observatories belonging to the geomagnetic observatory network center of China Earthquake Administration. These observatories distribute roughly on three belts with the intersection in western Sichuan. On May 12, three days after the anomaly appearance, the great M_S8.0 Wenchuan earthquake occurred. The "double low-points" anomaly in daily variation of vertical geomagnetic component is an anomalous phenomenon of regional geomagnetism, which does exist objectively. The possible cause is the change of extrinsic eddy current system resulting in geomagnetic daily quiet variation (S_q), or the delay of several hours between the intrinsic and the extrinsic eddy current systems. The relationship between the "double low-points" anomaly of daily geomagnetic variation and the earthquake reveals that the former possibly reflects the accelerative alteration of earthquake gestation in the deep Earth.     

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。     

2010年山西河津4.8级地震地磁垂直分量日变化低点时间空间分布特征

2010年1月11-24日,华北地区出现7次地磁低点位移异常。异常结束1天后研究区内发生2010年1月24日山西河津4.8级地震。采用实测低点时间减去理论低点时间的方法剔除低点时间经度效应,并以剔除经度效应后低点时间为0 h的等值线作为低点位移分界线,山西河津4.8级地震震中处于1月16日、17日、19日、22日地磁低点位移分界线上。低点位移异常日期间,华北地区存在显著的高梯度带,该文采用梯度值定量描述低点时间空间变化程度。在正常日期间,华北地区未出现梯度值大于1 h/（°）的区域,在异常日期间,出现梯度值大于1 h/（°）的区域,河津4.8级地震多位于高梯度区边缘。     

四川及邻区地磁日变化异常特征研究

以四川省及其邻区31个地磁台2015年以来的垂直分量资料为研究对象,利用地磁加卸载响应比方法分析震前地磁日变化异常特征,结果显示:6组有效的地磁加卸载响应比高值异常中有5组异常对应了M5.0以上地震,异常多出现在震前6个月内;震中位于异常区边界线附近。分析认为地磁加卸载响应比高值异常是孕震区内局部地下电导率变化导致感应磁场发生改变的一种反映。     

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。