甘肃嘉峪关、瓜州地电场日变化与地电暴差异机理分析

通过甘肃省嘉峪关台地磁场观测资料,研究嘉峪关台、瓜州台磁静日地电场日变化的时频特征波;由地电场分钟值观测数据的时序叠加残差方法,研究嘉峪关、瓜州山的地电暴变化。结果表明:(1)两台地电场静日变化以两次起伏变化为主,无相位差,但两台之间日变幅差异较大;(2)地电场分量变化与地磁场正交分量变化显著相关;地电场与地磁场日变波形不同,极值时间有差异。2个台存在很明显的高频成分,在去除了高频变化后,其优势周期也相同,从大到小依次为12 h、8 h、24 h。地磁场H分量因存在磁暴影响,故高频变化较多,在去除了磁暴影响后,其优势周期从大到小依次为24 h、12 h、8 h;(3)当电磁暴扰动剧烈时,两台可以较清晰地记录到地电暴的完整变化。在发生电磁暴时,地电场与地磁场的相关性明显降低,且不同台、不同测向之间的变化幅度也不尽相同。两台东分量E_Y暴日的日变幅较静日明显增大,磁暴期间Y分量变化率与地电场东分量E_Y观测数据显著相关,由此说明:两台日变幅的不同与台站台址电导率有关,太阳风引起的电离层活动是引起了地电场日变化主因。引起电暴的原因可能不同于引起日变化的原因,主要是两台之间及不同测向之间的浅、深层电阻率和地质构造等诸多因素的结果。     

电磁卫星地面对比观测原型系统地电场观测资料特征分析

通过对电磁监测试验卫星地面对比观测原型系统中古丰、寺滩和坪城地电场观测数据特征研究,结果表明：（1）3个台站的地电场观测数据均具有较为明显的正常日变化形态;（2）在磁暴发生期间,地电场各测向均记录到了同步的地电暴变化,其最大变幅均明显高于正常日变;（3）寺滩地电场记录到临震前的数据异常现象,在时间和空间上都与地震事件吻合较好。     

新沂台和马陵山台地电场日变化及潮汐响应初步分析

基于江苏省新沂台和山东省马陵山台同(近)场地观测的地磁场、地电场和分量应变观测数据,详细分析了两台站地电场日变化的波形、变幅、相位和优势周期成分以及日变幅的季节效应和台址电性条件对其的影响,并在此基础上分析了地电场日变化的机理.结果显示:① 两台站地电场日变化主要为两次起伏变化,主相起伏集中在当地午前午后时段,且起伏波形与磁场日变化的起伏波形大致相同,存在相位差,但主相起伏时段与磁场对时间的偏导曲线上的日变化起伏时段大致对应;地电场变化与磁场正交分量的变化显著相关,且与同方向的分量应变显著相关;地电场日变化波形与分量应变日变波形有很大差异;② 两台站地电场、地磁场日变化的优势周期为12 h,8 h,24 h,最显著周期为12 h,其中12 h和24 h周期成分是应变分量的优势周期;③ 两台站同方向地电场日变化的波形高度相似,但同台正交分量之间的日变幅有方向性差异;朔望月时段的日变幅大于上下弦月时段,日变幅有夏季大于冬季的季节效应;台址电导率越低,日变幅越大.地电场日变化既表现为广域性特征,又表现为局部性特征.地电场日变化机理分析认为,地电场日变化是由月日潮汐力和太阳风引起的电离层活动所导致,同时还受到季节、台址电性条件等多因素的影响.      

Diurnal variation in the effect of the weekend in global seismic activity

The influence of the earthquake probability diurnal variation on specific features in the weekend effect in global seismic activity is revealed. The dependence of the global earthquake number on the local time and its possible relation to a quiet solar diurnal variation (Sq) in the geomagnetic field have been considered in detail. It has been indicated that a stable diurnal effect, which has a maximum near midnight and a minimum near local noon, exists in the global seismicity of the Earth. The diurnal variation amplitude changes insignificantly during days of week and substantially decreases (by a factor of almost 3) on Saturday and Sunday. The weekend effect is not revealed during “local nights.” Since the daily effect of a quiet solar diurnal variation (Sq) should not depend on days of week, we arrive at the conclusion that the diurnal variation in global seismicity evidently contains the anthropogenic activity product. The Sunday effect in the earthquake number decreases over the course of time and is most probably real but weak and not stationary since weekly variations occur against a background (or under the action) of stronger variations, i.e., an increase in the earthquake number and diurnal variations.     

地电场多测向日变波形相位关联特征

本文以电磁环境、装置系统、日变波形均具有代表性的海安、平凉、瓜州等7个台站为对象,基于大地电场潮汐机理和裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,应用快速傅里叶变换和矢量分析方法,研究这7个台站在2009—2015年多个时段、多个测向的地电场日变波形的相位关系及影响因素.结果显示:多方位地电场观测的日变波形之间具有同相或反相的相位关联特征; 当观测地电场的电极与仪器的连接方式确定后,不同测向地电场日变波形的相位关联即由场地岩体裂隙优势方位所决定,且这种相位关联特征具有相对稳定性.      

垂直地电场观测新技术的数据研究——基于坪城观测点的分析

结合同台观测的水平地电场数据,研究坪城垂直地电场观测数据,结果表明:(1)采用固体不极化电极进行垂直地电场观测,同一极距的观测结果基本一致,而铅板电极与固体不极化电极之间存在较大的电位差;(2)垂直地电场日变化形态清晰,长极距测道(A1C1、A2C1和A3C1测道)日变幅为5.85 mV/km左右,短极距(B1C1、B2C1和B3C1测道)日变幅为10.02 mV/km左右;(3)垂直向观测的地电场日变化优势周期在12 h和24 h。     

应城地电场日变化及干扰特征分析

选取应城地电场观测数据,分析地电场日变化规律和数据干扰特征,得到以下结论：①应城地电场日变形态表现为两峰一谷,日变幅约15—30 mV/km;②应城地电测区环境不稳定,降水及高压直流输电干扰显著;③高压直流及雷电干扰会造成地电场观测数据曲线出现台阶变化,而雷电干扰数据表现为恒定值;电磁暴会引起观测数据曲线发生振荡变化,日变幅甚至可达正常幅度的10倍;降雨会导致观测数据出现突跳和漂移现象。研究结果有助于识别地电场数据干扰,剔除无效信息,更好地为湖北省地震监测服务。     

乾陵地震台地电场日变化特征及干扰因素分析

该文对陕西乾陵地震台地电场日变化特征和常见的干扰因素进行分析。研究结果表明,地电场静日变化具有较为典型的单峰双谷形态,在发生地电暴时,高频成分明显增加,日变幅比静日有较大幅度的增加;存在的干扰主要是高压直流输电干扰、工业游散电流影响等;也有大风、降雨和雷电自然因素干扰;高压直流输电影响幅度的大小与入地电流的大小、距离及地下介质等因素有关;其他方面的干扰,是局部、短时间内电磁环境的变化而影响地电场的变化。     

安徽省数字化地电场特征初步研究

本文基于安徽省现有的蒙城和嘉山数字化地电场数据,辅以其他地区一些典型地电场台站的数据,通过日变形态、变幅、相关性和频谱分析等方法对数字化地电场的基本特征进行研究,发现多台地电场变化既具有普遍的相似性又各有差异,体现了地电场的全球性和区域性。     

自然电场的区域性变化特征

以场源为分类原则,地电场E由自然电场E_SP和大地电场E_T构成.E_SP起源于地下介质物理、化学作用,通常其变化及稳定性具有明显的局部场地特征;E_T起源于空间电流系和潮汐力,在日变波形、频谱特征上表现出广域性.在形成微观机理方面,E_SP和E_T能够具有部分相同的机理过程.2008—2013年,在南北地震带附近13个代表性场地,多数E_SP不具有清晰的年变波形,其稳定性也受区域、场地、方位、构造活动等因素影响.在这些地区,E_SP较平稳的持续升降、快速跃变、突跳等现象常见,同一主断裂带附近或局部区域内,这些大幅变化的趋势转折点多具有时间同步或准同步性,同一时段数据稳定性可能类似,但形态变化存在场地因素而不具相关性.E_SP较平稳期间,应用潮汐地电场频谱特征计算的裂隙水主体渗流方位α易处于相对稳定状态,而在其剧烈变化期间的α常会明显变化.以潮汐地电场频谱特征逐日计算α值,可能揭示场地裂隙、裂隙水渗流、主压应力的逐日变化信息,进而可解析E_SP、E_T宏观变化的微观机理过程.     

中国大陆地电场日变化特征及影响因素

作为地电场最重要的背景变化组成成分之一,地电场日变化普遍存在。本文选取中国大陆10个地电场台站观测数据,应用时序迭加和谐波分析方法,研究地电场日变化的时间域和空间域基本特征。地电场日变化大多呈现"两峰一谷"或"两谷一峰"的变化特征,日变化特征一年四季基本相同,但是幅度、相位略有差异。此外,利用地磁、地貌、电性结构等资料,对地电场日变化的复杂性及与空间电磁活动、地下电性结构及潮汐相关性进行分析,认为地电场日变化特征本质是受空间电磁活动和地下介质电性结构、水文、地质等因素共同作用的结果。     

地电扰动指数GEI研究

本文应用中国大陆地区11个地电场台站5.5年（2012-01-01—2017-05-31）中磁静日和磁扰日的观测数据,并联系地电场变化敏感响应地下介质非均匀性和空间电磁活动的特点,发展了地电扰动指数,即消除静日地电变化的幅值比地电指数（GEI）.对比各台站的地电指数与地磁指数,87.43%的单台地电指数D与单台地磁指数K在数值上完全相同或相差1,93.75%的单台平均地电指数Ds与单台平均地磁指数[K+0.5]（四舍五入）相同或仅相差1,说明地电指数能用于量化界定地电扰动水平,如同地磁指数量化界定磁扰水平.地电指数将服务于地球电磁环境监测、科学研究等领域,同时也可以用来评估地电场观测数据的质量.     

大地电场变化的频谱特征

处理了中国大陆地区嘉峪关、昌黎、崇明、蒙城、兴济、宝坻和阳原等7个台的地电场观测数据,应用最大熵谱方法研究了大地电场日变化、地电暴等谱成分的特征. 结果表明,大地电场日变化主要是12 h的半日波成分最强, 24~25 h的全日波和8 h周期成分次之; 地电暴是在大尺度空间同步发生的,其谱值高于日变化谱值约2～3个数量级,主要以较长周期成分为主. 这一结果初步解释了大地电场变化的主要谱成分的生成机制.      

Spectrum characteristics of geoelectric field variation

The spectrum characteristics of geoelectric diurnal variation and geoelectric storm have been identified by maximum entropy method, based on geoelectric data from seven stations in the Chinese mainland, including Jiayuguan, Changli and Chongming. The study shows that, in geoelectric diurnal variation, the amplitude of the 12 h semidiurnal wave is the largest, followed in turn by the 24~25 h diurnal wave and the 8 h periodic wave; Geoelectric storm usually occurs in a large-scale space, whose spectrum values are higher than those of geoelectric diurnal variation by 2~3 orders of magnitude. A preliminary interpretation is presented for the generative mechanism of predominant waves in geoelectric field variation.     

几次大地震前后地电场中长期变化分析与研究

地电场是地球表面天然存在的电场, 包括大地电场和自然电场。 利用“合成能量累加”方法, 分析处理了甘肃省、 青海省、 四川省、 重庆市所辖部分台站2007年7月至2017年12月的地电场观测数据, 研究和讨论了汶川8.0级地震等几次大地震前后地电场中长期异常变化特征。 研究结果显示, 几次M_S7.0以上大地震前后, 均出现了地电场区域性准同步异常变化; 地电场异常变化经历了“震前—发震—震后”三个阶段, 震前和震后变化比较明显, 发震期变化相对平稳, 时间跨度达12个月以上; 地电场异常变化主要沿构造带分布, 变化强度随震中距的增加而减小。     

同场地多方位多极距地电场相关特性

针对5个典型地震震中周边的50余个场地记录到的地电场数据展开分析,计算了各场地不同方位之间的地电场相关系数δ_xy或同方位不同极距之间的地电场相关系数δ_xx,以此表征场地地电场变化的复杂性。结果显示:地震活动平静期间这些场地的地电场相关系数δ_xy和δ_xx 具有相对稳定性,中强地震孕育发生期间震中附近多数场地的δ_xy和δ_xx会出现明显下降,且这种现象具有方向性、时间准同步性,并随着震中距的增加而逐步消失。从机理上推断,δ_xy和δ_xx的下降反映了震中附近局部场地地电场变化的非均匀性。      

松山台地电场的自然电位异常

根据对中法合作天祝松山电磁台运行6年的全部资料(变化周期≥1 d)的分析, 从中可看出, 我国西部某些中强以上地震前, 天祝地电场出现了缓变信息异常, 也就是通常所指的自然电位异常。 异常有2种形式, 先增大后降低的趋势性背景变化和大幅度的单向加速变化。 除此之外, 震前还有短临的大地电场阶跃性异常。 文中讨论了几种异常的可能机理, 认为大幅度的单向加速异常与磁暴有关; 而趋势性背景变化是过滤电场的冲流电位在震前明显改变所致, 主要出现在2001年昆仑山口西8.1级大震之前。     

南海西南次海盆深海地磁观测潜标的数据分析

地磁场磁力线切割海水和电磁感应两种方式的共同作用影响着海水介质中变化地磁场的时空特征.虽然近些年的野外实践、数值模拟和理论研究都表明,海面和深海海底的变化磁场存在差异,但极少有实测数据揭示在海水介质不同深度位置地磁场的时空特征.本文主要介绍在南海西南次海盆4366 m深度处布放和回收了一个4000 m长深海地磁观测潜标的科学实验;重点分析垂直方向不同水深位置上地磁场观测记录中总强度的变化幅度及相位的时空特征.并通过建立地磁场太阳静日变化模型,将观测结果与南海周缘的三个地磁台站观测记录进行对比分析.研究结果表明,地磁场总强度在深海水体的不同深度存在着显著差别.在地磁扰动较小或平静期间,深海潜标处的日变形态与同纬度邻近台站的观测结果较为一致;而在地磁扰动期间,由于所处位置处地下电性介质的差异会对感应磁场产生不同的影响,观测到的总强度在幅度和相位变化中也出现相应的不同.本文的分析结果不仅为海水介质不同深度地磁场时空特征的研究提供了科学实验依据,也为海洋磁测中地磁日变观测站的布设提供建议.     

地电场震前变化的探讨

地电场的地震预报研究目前处于摸索探讨阶段。本文主要利用西北地区的一些数字化观测资料对地电场的震前变化进行分析,并就地电场的预报提出一些看法和建议。     

地电暴事件判别方法及特征分析

本文基于我国2015—2018年间地电暴事件,通过对筛选的数据曲线变化特征归纳分析,总结出以下快速准确判断地电暴事件的依据:(1)地电暴发生时,会压制地电场六道观测数据正常日变形态,且变幅是正常日变幅值2倍以上或更大;(2)地电暴事件具有广域同步性,可通过多台观测数据对比判断;(3)地电暴和地磁暴具有同源性,可通过地磁观测来判断;(4)经过上述初判后,还应排除观测系统、自然环境、人为干扰、场地环境事件影响,才能确认为单一地电暴事件。通过对地电暴波形特征的分析,发现一般情况下地电暴变幅与地磁磁情指数—K指数呈正比关系,但是同一台站地电暴变幅在同一K指数下差异较大。不同台站对同一地电暴事件幅度响应不同,仅从变幅来看纬度效应不明显,有局部区域性特点,可能与台站台址条件\,地电场布极方式方位等因素均有关。