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。     

甘肃岷县、漳县6.6级地震地磁垂直分量日变化空间相关特征

2013年7月22日甘肃省定西市岷县、漳县交界(22~42~oN,94~113.5~oE)发生6.6级地震,在这次地震之前位于该区域地磁台站观测数据存在显著的异常变化。主要采用地磁垂直分量日变化空间相关方法对南北地震带地磁数据进行了处理,以提取异常时空特征。结果显示:(1)2009年6月23日至7月10日,成都、察隅、道孚、都兰、格尔木、贵阳、河池、周至、临夏、兰州、木里、南山、通海、太原、浚县、英鸽、邕宁、肇庆等地磁台站与新沂、红山之间相关系数曲线出现准同步的下降变化,异常结束1个月内,南北地震带发生岷县、漳县6.6级地震;(2)对异常期间南北地震带进行地磁垂直分量日变化空间相关空间扫描发现,经去除背景值和归一化之后的相关系数等值线,图中出现了有别于背景分布的高梯度带(范围为0.4~0.6),岷县、漳县6.6级地震震中位于该梯度带内及其附近区域,同时也位于异常台站集中区域边缘。     

2013年岷县—漳县6.6级地震地磁垂直分量日变化低点时间空间分布特征

2013年6月16日, 中国大陆西部出现地磁低点位移。 异常出现后一个月内, 位于低点位移分界线附近发生7月22日岷县、 漳县交界6.6级地震。 本文通过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, 2013年岷县—漳县6.6级地震震中处于6月16日地磁低点位移分界线上。 对异常期间的中国大陆地区地磁垂直分量日变形态进行统计, 发现其存在显著的分区特征, 低点时间为正的区域内日变化形态基本呈现W型, 低点时间为负的区域内日变化形态主要呈现V字型特征。 低点位移异常日期间, 中国大陆存在显著的高梯度带, 本文采用梯度值定量描述低点时间空间变化程度。 在6月13日正常日期间, 中国大陆地区未出现梯度值大于1.5 h/(°)的区域, 在6月16日异常日期间, 出现梯度值大于1.5 h/(°)的区域, 2013年岷县—漳县6.6级地震位于高梯度区边缘。     

甘肃定西6.6级地震前昔阳地震台SSQ-2I水平摆异常特征

2013年7月22日甘肃岷县、漳县6.6级地震前,昔阳台SSQ-2I数字化石英水平摆倾斜仪于7月9日出现趋势性变化,通过对震前数据异常变化的特征进行异常判定,并利用前兆矢量图、多台资料对比分析、辅助测项对比分析、与后续发生的甘肃岷县、漳县4.0级地震震情数据变化对比分析等相关研究工作后认为本次昔阳台水平摆在甘肃定西6.6级地震前的数据异常变化与地震有一定的对应关系。     

2013年岷县-漳县6.6级地震震前地磁异常分析

区域地磁在一定范围内,在排除空间环境、仪器本身故障等因素的前提下,各地磁台所观测到的地磁曲线是具一定相关性的,但强震孕震过程中会引起电导率等电磁性质发生改变,从而改变台站间地磁本应呈现出来的相关性,因此地磁异常可以为震前地震预报提供有用信息。以2013年7月22日岷县-漳县6.6级地震为研究对象,对其震前地磁前兆异常进行研究。分析表明：震前有明显的低点位移异常现象,且在此次异常后36天发生了6.6级地震;地磁Z值的每日一值空间相关分析也出现了明显异常,从空间上看,相关系数与地震震中有很好的对应关系,震中刚好处在相关系数最低的位置;且地磁台的密集程度对计算区域相关系数具有较大影响。     

岷县漳县M_s6.6地震前平凉台地电场变化

应用2013年甘肃岷县漳县M_s6.6地震前263天及震后9天的平凉台观测数据研究了该台地电场在时间域、频率域内的变化,得到:(1)在岷县漳县M_s6.6地震以及在2013年四川芦山M_s7.0地震前平凉台地电场观测记录了显著的自然电场变化,在近距离的岷县漳县地震前自然电场变化更显著,异常变化的持续时间长;(2)平凉台地电场最大熵功率谱密度在4月20日四川芦山地震前发生连续增大的现象,并持续到甘肃岷县漳县地震后。最后讨论了本次地震地电场极低频成分异常变化的机理。     

强震前地磁总场F02测值的空间相关特征研究

收集全国102个地磁台站2008年至2015年数字化地磁资料, 运用地磁空间相关法计算每日凌晨02时各台站地磁总场F之间的空间相关系数。 在使用相同的异常判别标准的情况下, 研究时段的17个中强地震中发现在2009年9月19日陕西宁强5.1级地震, 2011年11月1日四川青川5.4级地震, 2013年1月23日辽宁灯塔5.1级地震, 2013年7月22日甘肃岷县6.6级地震和2013年10月31日吉林前郭5.5级地震前均具有较为明显的空间相关低值异常现象。 通过总结5个震例的异常特征, 笔者发现其异常形态极其相似, 且平均的异常持续时间为20天, 而地震就发生在异常开始后3个月内; 同时, 地震发生在异常集中区中心附近, 且这个异常区域大小在500 km左右。 这一研究结果对于进一步分析地震前地磁空间相关异常特征积累了丰富的资料。     

两次4.0级地震前高邮台和盐城台地磁谐波振幅比异常分析

使用江苏地区9个地磁台站2009年1月~2016年10月的分钟值数据,计算得到各台站的地磁谐波振幅比时间序列变化曲线。分析发现,2012年7月20日高邮4.9级地震、2016年10月20日射阳4.4级地震前,高邮台和盐城台地磁谐波振幅比YZH_x和YZH_y分别出现了长短周期不同步的异常变化。其异常特征表现为:(1)异常的长期变化形态为"下降—转折—恢复",在恢复过程中出现不同步现象,异常持续时间近3年,异常幅度为0.02~0.17;(2)YZH_y向的异常幅度大于YZH_x向,同时,2次地震主震的主压应力方向为EW向,存在异常幅度较大方向与主压应力方向一致的特点。     

芦山M_S7.0与岷县漳县M_S6.6地震前甘肃地区部分台站地电场变化

本文应用2013年芦山MS7.0与岷县漳县MS6.6地震震中周围的平凉等3个地电场台站观测数据,研究地震发生前后地电场在时间域、频率域内的变化。结果表明:1在芦山地震、岷县漳县地震前,位于青藏高原东北缘的平凉台记录到显著的地电场异常变化。2利用最大熵谱估计方法计算平凉、松山、古丰台在芦山地震以及岷县漳县地震发生前后地电场观测数据,得到在上述两次地震前均发生地电场功率谱密度(特别是低于4×10-3 Hz频段的成分)增大的现象,岷县漳县地震发生后,部分测向谱密度增大现象消失。3距离震源区越近,地震发生前后功率谱密度异常变化越明显,长短极距相关性越差,初步分析认为此现象的发生,可能是由于在震源孕育、发生过程中,台站所在位置地下介质形变激发宏观电磁辐射造成的。     

地磁日变与地震活动关系的主成分分析——以日本岩手县北部6.1级地震为例

本文提出了将主成分分析方法和地磁日变分析方法相结合以从较强干扰背景中提取相对较弱地震地磁信息的一种新思路.具体以1998年日本岩手县北部6.1级地震为例,选用三个地磁观测台资料进行研究.利用调和分析方法得到了各台基于多次谐波拟合的地磁日变曲线,在此基础上对各台的地磁日变形态进行了研究,发现距震中最近地磁台的日变形态在地震前大约两周出现了明显的异常,而其他两个距离震中相对较远的观测台日变形态基本正常.最后,将主成分分析方法应用于上述拟合地磁日变结果,得到了各主成分及其所占能量比的时间变化,结果表明在地震前两周左右第二主成分所占能量比显著增加,而且距离震中最近的台站的上述变化明显高于另两个较远的台站.上述结果表明地震前两周左右检测到的地磁日变异常可能与震中附近地下电阻率的变化或孕震过程中产生的电磁信号存在一定关系,相关研究结果有助于加深对地震电磁现象的认识和理解.     

甘肃三个台地磁日变赫斯特指数的时序特征

选用甘肃嘉峪关、兰州和天水地磁台2011—2013年的观测数据,重点研究地磁垂直向日变化波形下行段的赫斯特指数变化的时序特征。结果表明,在此3年内,嘉峪关台和兰州台地磁垂直向日变化波形下行段的赫斯特指数变化范围分别是0.08和0.06,天水台在2012年存在一个赫斯特指数幅度超过正常变化范围的过程,在此过程完成后的2013年7月22日,在距离天水130km的漳县和岷县交界发生M6.6地震。结合其他学者的研究结果,认为这一赫斯特指数的异常变化过程可能反映了区域性地球深部(下地壳与上地幔)热物质运移变化而引起地球局部居里面变化,也可能是地震孕育过程在地磁日变中的表征。这一发现有益于进一步研究地磁日变异常的机理、震磁关系以及地震预报的探索。     

岷县漳县6.6级地震前天水花牛水氡异常可靠性研究

2013年岷县漳县6.6级地震前甘肃天水花牛的水氡出现了与汶川8.0级地震极为相似的异常变化并在震前已被重点跟踪.为了对花牛水氡2013年出现的异常与岷县漳县地震的关系给出合理的判断,本文分析了花牛水氡正常的趋势背景和年变化形态,给出了正常背景和异常变化的判别指标;分析了花牛水氡的主要影响因素,认为气温是花牛水氡出现年变的主要因素,日降雨量达到一定量级才能引起水氡的短暂变化;着重从水氡测值的可靠性、影响因素的不一致性、多学科前兆变化的协调性、异常的重现性、异常与岷县地震的时空相关性等方面对2013年4月以来的异常进行了详细的分析和论证.研究结果可以判定,2013年4月以来天水花牛水氡出现的异常作为岷县漳县6.6级地震的异常是可信并可靠的.     

2013年7月22日甘肃岷县—漳县6.6级地震地磁总场F空间相关异常分析

利用甘肃岷县—漳县6.6级地震震中距在1 000 km范围内的33个地磁台站地磁总场F₀₂点值,研究其空间相关系数在地震前后的变化。结果显示：（1）在本次地震前共有15个地磁台站存在空间相关低值异常,该异常平均持续22天;（2）异常幅度在一定程度上随着震中距的增大而减小;（3）在异常持续过程中,异常最低值时间基本统一;（4）异常起始时刻至发震时刻的平均时间间隔为54天,异常结束时刻至发震时刻的平均时间间隔为33天,该异常具有短期效应。并且,异常台站分布与该区域构造走向、余震震中和极震区展布有一定相似性,虽然存在地磁台站分布不均匀的客观事实,但该现象为研究地磁异常分布与构造之间的联系提供了素材。     

2017年四川九寨沟7.0级地震前地震应变场分析

以地震应变场作为地震活动的变量,通过自然正交函数展开方法,计算2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化。计算结果发现应变场前4个时间因子在震前1~3年的中短期异常并不显著,只有第2个和第4个时间因子震前有小幅度的异常变化,分析其原因,时间因子可能受到2008年汶川8.0级地震和2013年岷县漳县6.6级地震前大幅度异常的影响。与时间因子对应的空间等值线形成局部应变高值异常危险区,可能是2013年岷县漳县6.6级地震和2017年九寨沟7.0级地震空间异常的中短期特征。再对比九寨沟7.0级地震前后与松潘-平武7.2级双震的空间异常随时间演变,分析异常发展变化模式的差异,最后应用地震资料的累积频次从物理角度解释异常形成的机制。     

甘东南重力、b值异常与岷县-漳县M6.6地震关系探讨

利用甘东南测网2010—2014年的流动重力观测数据,分析2013年7月22日甘肃岷县—漳县M6.6地震前后1a尺度的重力场变化,并结合地震b值图像和GNSS结果进一步分析甘东南重力、b值异常与岷县—漳县M6.6地震的关系,结果表明:(1)测区重力异常经历了由"区域重力负值变化→持续负值变化→转折上升正变化—发震→震后恢复变化"的时空演化过程;(2)岷县—漳县M6.6地震前后b值曲线出现"低值—高值—回落发震"的变化特征;(3)岷县—漳县M6.6地震发生在重力变化高梯度带上、"0"等值线附近和低b值区域。     

2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前后重力场动态变化

利用青藏高原东北缘2011-2013年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场动态变化及其与2013年7月22 H岷县漳县6.6级地震发生的关系.结果表明:1)测区内重力场异常变化与主要断裂带在空间上关系密切,反映沿主要断裂带(段)在2011-2013年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.2)岷县漳县6.6级地震前,测区内先出现了较大空间范围的区域性重力异常,后在震源区附近产生了局部重力异常及重力变化高梯度带,其中,甘肃临夏与岷县一带重力差异变化达150×10 8ms-2以上;这些可能反映岷县漳县地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.3)重力场1a尺度动态变化图像和差分动态演化图像均反映岷县漳县6.6级地震孕育过程的最后2a出现较显著的流动重力异常变化,地震发生在NE向重力变化高梯度带上、重力变化零值线附近和等值线的拐弯部位.4)基于流动重力异常变化在岷县漳县6.6级地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点判定.     

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。     

用概率密度分布研究岷县—漳县6.6级地震流体资料异常

正随着地下流体观测技术的不断提高,高采样率的观测资料中蕴含着丰富的与地下构造活动有关的信息,如何从高频观测资料中提取有效的地震前兆异常,成为地震地下流体学科分析人员最为关注的科学问题之一。本文利用概率密度分布方法,分析了2013年甘肃岷县—漳县6.6级地震邻近区域400 km范围内17个流体台共计30个测项的数字化水位和水温分钟值数据,计算结果显示,在岷县—漳县地震前,共有10组水位和水温数据出现了异常变化,即概率密度     

强震前短周期地磁谐波振幅比变化特征

采用成都台和天水台GM4磁通门磁力仪秒采样地磁数据,计算得到这2个台站的20~230 s周期的谐波振幅比,发现该周期范围内的谐波振幅比在地震前出现的异常与10~60 min周期的谐波振幅比类似,主要表现为下降—转折—恢复上升的变化形态。成都台的谐波振幅比异常呈现南北方向和长短周期均不同步的特征,而天水台只有长短周期之间出现不同步现象。根据异常特征推测天水台位于岷县—漳县6.6级地震前的高导体区域内,而成都台则位于芦山7.0级地震前的高导体东侧边界附近。     

基于平滑伪魏格纳-维勒时频分析的地磁数据研究

基于中国大陆西部地区(108°E以西)地磁台站数据, 利用平滑伪魏格纳-维勒(SPWVD)分析方法, 对其进行时频计算。 通过对2007年至2015年间的M_S6.3以上强震(选取岷县地震、 芦山地震、 鲁甸地震3个典型震例)周围台站地磁Z分量滤波后周期为4.4 h的振幅变化进行分析, 得到如下结论: ① 在3个强震发生前, 周围台站的Z分量4.4 h振幅在1个月内都出现了多台同步高值异常; ② 岷县地震、 芦山地震发生前1个月内高值异常的频次明显增多, 频次高出全年平均水平2倍以上; ③ 3个强震发生前1个月内, 台站时频异常幅度明显增大, 幅值达到或接近台站全年的极值。 因此, SPWVD时频方法研究和总结的异常特征对未来西部地区强震预报具有一定的积极作用。