云南澜沧、耿马地震前地磁变化异常

1988年8月底至9月底,横跨红河断裂布设8个测点进行三分量地磁短周期变化的同步连续观测。测点分布见图1.8个测点是:昆明、玉溪、峨山、杨武、元江、墨江、思茅、景洪。昆明及玉溪测点使用MFM-3磁饱和磁力仪,其它测点使用GM-1磁饱和磁力仪。MFM-3和GM-1仪的仪器噪声水平分别为0.02nT和0.05nT,温度系数均为0.5nT/℃。为了减少温度变化对观测的影响,观测时将仪器探头埋于地下。采取可见曲线记录仪记录地磁变化。H和D变化的记录灵敏度为1.333nT/mm,Z变化的记录灵     

山洞内地磁观测的日交差异现象

在构造磁效应的实验观测中,笔者发现,山洞内测点与地面测点的地磁场总强度日变化存在差异现象。山洞内测点比地面测点的地磁场总强度日变化的幅度小,它们之间日变幅度的差值δf具有随其日变幅度ΔF增加而增加的趋势。实验观测结果表明,北京台地面测点与其山洞内测点的δf=0.45nT,δf/ΔF=0.013;滇西地区下关地面测点与洱源山洞内测点的δf=2.4nT,δf/ΔF=0.042。这两次实验结果的差异可能反映了它们地下介质的电磁性质有所不同。鉴于我国有些地方的地磁观测是在山洞内进行的,在利用这些资料从事地磁分析与震磁前兆探索研究时,应当考虑山洞所带来的影响,以便获得可靠的结果。     

地磁同步差值中源自Sq地方时变化的噪声研究

提出一种构造磁效应中源自Sq地方时变化的新的背景噪声概念,并给出其理论计算方法. 对其量级以及在地磁同步差值总体噪声中的贡献进行了实例分析. 结果表明, 该噪声在差值偶经度差＜40deg;的范围内随间距线性增大,其变化率在40deg;N上约为0.4 nT/(deg;). 基于一对经度差为0.357deg;差值偶的实例分析表明,在地磁静日该噪声约占差值总体噪声的1/5.      

CHAOS-6模型描述的中国地区地磁长期变化及误差分析

根据CHAOS-6模型,计算了2015年中国地区28个地磁台站的地磁年度变化以及2008.0—2016.5年成都、格尔木、兰州、泰安和通海5个地磁台站的地磁长期变化。分析比较了地磁台站实际观测值与CHAOS-6模型计算值之间的差异,得到两者差值的均值及均方误差。结果表明:CHAOS-6模型描述的中国地区地磁长期变化与地磁台站实际观测的地磁长期变化趋势基本一致,但存在一定的差异,28个台站的磁偏角(D)、磁倾角(I)、地磁总强度(F)、北向分量(X)、东向分量(Y)、水平分量(H)、垂直分量(Z)差值的均值和均方误差的平均值分别为-0.9'/1.7',-29.3'/0.8',-116.3 nT/10.2 nT,264.7 nT/13.6 nT,-27.7 nT/15.0 nT,265.2 nT/13.7 nT,-356.9 nT/8.0 nT。因此,在使用CHAOS-6模型研究中国地区区域问题时,应充分考虑模型的误差大小。     

净化处理构造磁观测数据的多道约束维纳滤波法

本文提出一种能净化处理流动地磁观测所得的总强度数据的多道约束维纳滤波法。它只要求对测网中各测点进行一次总强度F、磁偏角D和磁倾角I的绝对测量,使其满足所需的约束条件,便能利用附近地磁台同时段的三分量数据精确地拟合得出各测点在各观测期间的三分量值。这样,就可算出相邻两点间总强度差矢量的大小和方向,排除地磁内、外源场的干扰。进而再利用该台的三分量扰动场数据,通过同样的滤波运算,可先后获得相邻两点间跟构造应力作用有关的感应场与剩余场。以台距为144～455公里的北京、静海、昌黎和红山四个地磁台的144个分量数据进行检验,结果表明:(1)各分量的拟合值与真值之差的标准差分别为σ_X=1.22～2.65nT,σ_Y=1.16～3.97nT,σ_Z=1.18～2.32nT,σ_F=1.18～2.34nT;(2)拟合值的均值与真值的均值之差则很小。X_f-X_o和Z_f-Z_o都是零,Y_f-Y_o=-0.2～-0.3nT,F_f-F_o=0.2～0.3nT;(3)所算出的总强度差矢量之均值的大小和方向与真值的几乎完全相等;(4)感应场不足1nT,远远小于剩余场。     

北极地区地磁总强度的测量与分析

2012年7月间,在北极地区布设了3个测区,共有33个地磁测点.在这些测点上,测量了地磁总强度,获得了宝贵的北极地区地磁数据.测量数据显示,地磁总强度最高为54978.1 nT,最低为54515.8 nT;所有测点地磁总强度的平均值为54750 nT.与第11代国际地磁参考场(IGRF-11)定量比较的结果表明,北极地区地磁总强度的测量值与IGRF-11相应计算值比较接近,但有差异;它们之间的差值△F,北极地区1号测区△F=-185.2 nT,其差异大;2号测区△F=-58.7 nT;3号测区△F=9.4nT,其差异小.北极地区地磁总强度与IGRF-11的差异是由IGRF-11的局限性、地磁局部异常与地磁观测误差等因素引起的.     

高灵敏度感应式磁传感器测试研究

本文着重对研制的感应式磁传感器的本底噪声和灵敏度特性进行测试研究,在平行噪声测试方法（NPI）基础上设计了针对本研究的磁传感器噪声测试方法,测试结果表明：MC-30的噪声水平1 Hz时为0.3 pT/√Hz,10 Hz时为0.03 pT/√Hz,100 Hz时为10 fT/√Hz,1 kHz时为3 fT/√Hz,灵敏度为215 mV/nT;MC-50的噪声水平0.01 Hz时为10 pT/√Hz,1 Hz时为0.05 pT/√Hz,10 Hz时为10 fT/√Hz,100 Hz时为0.5 fT/√Hz,灵敏度为1359 mV/nT.除此之外,通过野外试验对比及工程应用验证了MC-30和MC-50具备良好的测量精度及野外工作性能,能够满足实际电磁勘探任务的需要.     

地下核爆炸前后的地磁观测及其结果

为研究震磁效应,在我国西部地下核试验现场布设了17个测点,于1983年9-10月间进行了地磁总强度的观测.资料分析结果表明,在离地下核爆炸点3.8——140km 范围内,各测点地磁总强度的差值变化在地下核爆炸前后存在异常,最大异常约为1.9nT;而且该异常与各测点至地下核爆炸点的距离具有一定的关系.在地下核爆炸时刻,存在2-3nT 地磁总强度的异常变化.这一结果对震磁关系与地磁预报地震的探索研究具有一定的参考意义.      

地磁FHD型质子矢量磁力仪噪声性能故障分析

针对宿迁台FHD型质子矢量磁力仪观测数据从2020年4月28日出现噪声增大问题,我们通过对仪器参数设置、观测环境、观测仪器、运行状况分类逐一进行检查、排查与分析,确认FHD仪器主机发生故障。故障原因为仪器补偿电流电路中的电容器件老化被击穿,检修更换器件得以解决。经检修后,该仪器观测数据磁偏角D、水平分量H和垂直分量Z的计算平均噪声由故障时的1.19′、1.45 nT、1.58 nT降低为0.82′、0.32 nT、0.50 nT,各分量噪声水平获得了明显的改善。通过对地磁仪器和外部观测环境问题的分类检查、检测与判断,并对查明引起数据噪声增大原因归类总结,为地磁台站查找分析数据噪声变大主要原因提供一种科学有效的检测方法。      

地磁干扰噪声的实验观测

为探查1988年3月前后在北京地磁台附近出现的较明显的地磁干扰噪声,我们在苏家坨—卧龙岗一带布设了8个测点,开展了专门的地磁干扰噪声实验观测。结果表明,该地磁干扰噪声主要是来自香山一带的电磁干扰,其次是北京市的地铁干扰。此地磁干扰噪声出现于每天06~h—23~h(北京时),其主要频谱成分在短周期(T=2—4 m)部分。另外本文的观测研究方法对于监测地磁台站(测点)的环境状况,改正受污染的地磁资料等方面具有实际应用价值。     

密云水库的构造磁实验

为探讨水库地区的构造磁效应,在密云水库周围布设了221个测点,测点间距为2——5km,测点离水库堤岸的距离为几十米至15km不等,使用G-816型与G-826型质子旋进磁力仪,在1983——1987年期间,每季度观测一次地磁场总强度.地磁与密云水库蓄水的资料分析得到,地磁变化与水库的水位变化、水容量变化的关系系数分别为-(0.280.22)nT/m与-(0.350.31)10-8nT/m3,表明地磁变化与该水库蓄水变化有着较强的负相关.这种较强的负相关可能是密云水库地区地下较强磁性岩石的压磁效应的反映.由于水库构造磁实验是地震磁现象的较好模拟,因此,根据实验结果可以相信,在地震活动区布设加密的高精度地磁观测,是能够捕捉到震磁前兆信息的.      

CS3301在长周期大地电磁测深仪中的应用研究

大地电磁测深是研究地壳和上地幔构造的一种重要的地球物理探测方法,当前国家正在实施深部探测专项SinoProbe等项目,故需要借助于长周期大地电磁测深仪器.我国没有自己生产的长周期大地电磁测深仪器,只能依靠从乌克兰进口的LEMI-417进行深部探测.在LEMI-417使用中,我们从该仪器提供的数据文件Final.asc中发现它的电场信号测量分辨率为0.01 mV/km,磁场信号测量分辨率为0.01 nT,相对较低,此外,该仪器在无GPS信号时会出现记录紊乱等现象,故需要设计适合课题组需要的长周期大地电磁测深仪器.由于大地电磁测深仪器需要采集的电场、磁场信号为微弱信号,容易淹没于噪声之中,故选用了低噪声、极小总谐波失真率的CS3301作为运算放大器.CS3301提供了4种可选择的信号输入模式和7种可选增益,经分析与测试,测量电场信号时,CS3301设置为输入模式1及×64增益,当极距100 M时,测量精度可达0.001 mV/km,高于LEMI-417的0.01 mV/km;测量磁场信号时,将反馈理论用于测量电路,CS3301设置为输入模式3及×64增益,只对信号的可变部分进行放大,精度可达0.006 nT,高于LEMI-417的0.01 nT.该系统在华南的9005、1005等多个测点以及东北的1600、5105等多个测点进行了测试,并与LEMI-417进行了对比试验,测量结果表明它们的时间序列曲线比较一致,数据处理后,在同一测点得到的大地电磁测深曲线也较一致,说明设计的仪器达到了预期目标.     

四川巴塘,小金等地震的地磁场变化

四川流动地磁测量布设于鲜水河断裂带的甘孜—泸定一带,共103个测点,观测地磁总场F的变化。1985年—1989年共测6期。本文利用多台平均差值法及趋势面分析方法研究的结果表明,在1989年巴塘、小金及石棉等中强地震前,差值曲线有6—8nT的变化,把磁总场F年变增强方向由东北转向西南,转折时间为1987—1988年;泰勒多项式的α系数及残差分析结果也有相应的反映。     

唐山地震与震磁效应的最佳观测

根据作者与Hastie和Stacey提出的三维压磁效应模式计算方法,围绕1976年唐山大地震,计算了七种不同断层模式的压磁效应,比较了在不同磁纬处,走向滑动断层的不同走向、倾角和埋深在地面上所引起的压磁异常场。结果表明,震磁效应的可观测性同地震的破裂机制有着紧密的关系。断层倾角45——60对应着最佳观测条件,其压磁异常峰值可高达12nT;在最差观测条件时压磁异常量几乎无法测出,这时断层位于磁纬0处,或走向为E-W,或埋深为10公里左右。在大多数模式中,垂直分量的异常略大于总强度异常,但在磁赤道附近可高达三倍左右。对唐山大地震的计算表明,压磁异常量约3——4nT,其异常大于1nT区域的线性尺度与断层长度之比仅为1.04——1.10。由于压磁场是地震过程的一种弱效应场,目前使用仪器的观测精度不够和磁测点的震中距过大,可能是未测出该地震明显的磁异常的原因。      

红山台磁通门磁力仪观测数据对比分析

对2010-2012年红山地磁台2套相同厂家和型号的磁通门磁力仪GM4-1和GM4-2产出的数据进行背景噪声、基线值、预处理分数据和日均值几个方面的对比分析.结果显示:(1)两套仪器各分量日均值变化曲线形态一致性较好;(2) GM4-2各分量的噪声值和月剩余标准差值均大于等于GM4-1各分量的噪声值.(3) GM4-2仪器相对于GM4-1仪器灵敏度较低.分析的结果能较好地反映出2套仪器观测数据的内在质量,也能客观地反映出红山台各套仪器的工作状态及绝对观测对相对记录的控制水平.     

对于几种绝对值观测仪器在北京地磁台同期观测结果的对比分析

一、概述在1983—1986年的4年中,国家地震局地球物理研究所九室用丹麦新型 QHM_(?)和日本产PPM 与 GST 配套,在北京地磁台每月2—4次作了长期对比观测。1985年以前的初步结果已于1986年的报告中提出。其中主要分析了各仪器在观测数据中的偶然误差,以均方差形式表之,结果为 QHM_(?)所得的 H 基线值 H_B~Q 中的(?)H_B~Q=±1nT;GSI 与 PPM 配套而得的 Z 基线值 Z_B~G 中的δZ_B~G     

磁通门磁力仪GM4定向方法的研究

仪器正确定向是保证仪器观测质量的一个重要环节。由于地磁场的长期变化,仪器需要定期重新定向。本文应用全国44个地磁台站2008—2012年观测数据,研究了各台站D分量的长期变化特征。结果表明,仪器定向位置和被测磁场位置产生较大偏离时,必须重新定向。同时首次提出影响定向精度的零场漂移S?0,并根据理论计算在红山地磁台实地开展测量,测量结果表明,零场漂移S0数值达到50.3 nT,超出D分量定向输出范围（磁静日时日变缓慢时间段为-50nT—+50nT）。     

大同-阳高地震地热异常与机理初探

1989年10月大同—阳高地震前后,距震中约75km的三马坊地热测点的高精度地温观测仪器(分辨率0.0001℃),记录到持续50多天、温度上升幅度达0.15℃的明显的地热异常。本文研究了该异常变化的特点。在总体上,异常为幂函数型升温形态。在地震发生前几天,地热异常呈现“相对下降—下降速率变缓—急剧回升—短时平稳—地震发生”的过程。本文还对地热异常的机理进行了初步探讨。     

地磁台站连续观测分钟值连接阈值选择

对流动地磁矢量观测数据进行日变通化时,需借助周边地磁台站长时段连续观测分钟值数据,以计算测点处观测时刻至通化日零时H、D和Z三分量变化量,而台站实际相对记录数据多存在相邻两日非正常台阶差值,需予以消除,以保证数据的连续性。选取满洲里、德都、蒙城、泰安、静海、隆尧、锡林浩特和长春8个固定地磁台站2020年5月相对记录数据,讨论H、D和Z分量的连接阈值。为筛选得到更多的台阶值,首选较小值进行连接尝试,分析台阶值在相邻两台站的同步性,并统计台阶值出现前后连续分钟值的正常波动幅度,讨论台阶值的合理性,进而对阈值进行调整,得到3个分量的合理阈值分别为1.0 nT、0.35 nT和0.4 nT。在实际应用中,由于不同台站的地磁观测数据质量存在差异,根据需要可适当提高阈值,尤其是Z分量阈值。     

青藏高原地区瑞利波群速度和地壳构造

本文用单台多重滤波方法测定了经过青藏高原地区瑞利波群速度频散曲线。所得基阶瑞利波的观测周期为5.0-56.0秒,速度标准偏差为0.08-0.15公里/秒,一阶瑞利波的观测周期范围为10-16秒,速度标准偏差为0.05-0.13公里/秒。利用广义线性反演方法对频散曲线进行反演,可得出一个由五层构成的地震横波速度地壳模型。在27-40公里之间存在低速层,其横波速度为3.29公里/秒,比上一层低0.21公里/秒。