Ultra low frequency electromagnetic wave anomaly and its spectrum characteristics before earthquakes

Many observations and researches show that abundant and intense ultra low frequency (ULF) electromagnetic anomalies appeare before local earthquakes. In order to understand this phenomenon systematically, the transmission property and the formation of the seismic-electric dipole are discussed in this paper. The results show that the vertical component of the ULF electric anomaly before earthquake has the properties of better penetration, less disturbance and high signal-to-noise ratio. The signal can be easily extracted and received. The anomaly should be an important way to seek for reliable short-term and imminent earthquake precursors. After the spectrum analysis of the (ULF) electric field anomalies, we found that the periods of the anomaly related to local earthquakes are from a few minutes to a dozens minutes. There is a relation between the spectrum of the anomaly and the epicentral distance. The ULF electric field anomalies strongly rely on the orientation of the seismogenic zone. The percolation electric field anomaly and its spectrum amplitude do not have obvious relation with the size of local earthquakes. Contribution No. 94A0097, Institute of Geophysics, SSB, China. The English version is improved by Prof. Guo-Hua FAN, Institute of Geophysics, State Seismological Bureau.     

Ultra low frequeney electromagnetic wave anomaly and its spectrum characteristics before earthquakes

ＵｌｔｒａｌｏｗｆｒｅｑｕｅｎｅｙｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｗａｖｅａｎｏｍａｌｙａｎｄｉｔｓｓｐｅｃｔｒｕｍｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｂｅｆｏｒｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓＪｉａｎ－ＧｕｏＨＡＯ；Ｙｕｎ－ＦｕＺＨＡＮＧ；Ｈｕａｉ－ＷｅｎＰＡＮ；...     

Study of anomaly patterns of the ground tilt before two strong earthquakes

The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,15, 123–127, 1993.     

强震前单台测震学异常综合研究——以喀什地震台为例

利用喀什地震台1980～1996年单台地震报告资料，以震中距200km、150km、100km3种空间尺度为界进行地震频度、b值、缺震、η值、小震调制比、地震危险度D等方法的计算分析，尝试研究提取台站周围6级以上强震前，各种方法的前兆异常特征。研究结果表明，强震前多种方法存在不同程度的中短期异常，对应地震在150km范围内，远场对应效果不好。多种方法在3种空间尺度条件下的异常反应，与未来强震的空间范围存在一定的经验相关。     

岫岩5.4和5.1级地震前波谱异常特征研究

使用辽宁数字地震台网1999年11月9日至2000年1月10日记录的52次地震共360余条数字化波形事件, 采用PITSA软件, 对发生在岫岩5.4级地震的27个前震和5.4级地震后的5.1级地震(最大余震)前25个余震的纵、 横波拐角频率比值f_cp/f_cs进行了研究。 结果表明: 在岫岩5.4级和5.1级地震前的纵波和横波拐角频率比值f_cp/f_cs, 在2次较大地震前均出现较明显的下降异常, 此异常可作为今后地震预测可能的参考与临震判断的依据。     

数字地震台网大震前地脉动异常实时跟踪系统(RTTS)

通过计算机对数字地震台网产出的大动态、 高分辨率、 高精度的地震波形数据进行的定时采集部分数据跟踪分析, 发现有些台站大震前地脉动波形的幅度和周期有明显异常变化, 实时捕捉这些异常信息, 把监测与预报研究相结合, 将为区域性地震预报提供比较可靠的实证前兆信息。     

Self－affine fractal features of earthquake time series before and after moderate earthquakes

Ｓｅｌｆ－ａｆｆｉｎｅｆｒａｃｔａｌｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｅａｒｔｈｑｕａｋｅｔｉｍｅｓｅｒｉｅｓｂｅｆｏｒｅａｎｄａｆｔｅｒｍｏｄｅｒａｔｅｅａｒｔｈｑｕａｋｅｓＣｈａｎｇ－ＨａｔＬＩＵ（刘长海），Ｙｉ－ＧａｏＬＩＵ（刘义高）ａｎｄＪｕｎＺＨＡＮＧ（...     

中国大陆6级以上强震前的地震应变场研究

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,计算了中国大陆6级以上强震前的地震应变场,提取出震前时间因子的异常变化.计算结果分析发现大地震前时间因子在平稳背景上会出现突跳上升或突跳下降变化,且震前地震应变场前4个典型场中至少有3个典型场会出现异常变化,具有多分量显示异常的特点,而异常出现的最早时间大约在震前3年,并且一些地震前出现短临的时间因子异常变化特征.通过震例研究表明用地震应变场分析地震活动异常,提取的时间因子异常结果比应用地震能量场更具有独特的优越性,并讨论了应变场与能量场的差异.

     

强震前形变异常的时空演化特征

主要对华北北部地区的1989年大同地震、1991年大同地震及1998年张北地震3次强震前的形变异常时空演化特征进行了研究。结果表明，若以形变异常的开始时间作为判断标准，形变异常的群体频次在强震前1～2年内均出现高于或接近2倍均方差的高值状态，显示出形变异常的中期异常，异常时空演化的三阶段特征表现不明显。若以形变异常的转折时间(或结束时间)作为异常判断标准，形变异常频次在震前1～4个月达到高值，显示出异常的短临信息，并且，形变异常的时空演化过程存在明显的三阶段(α、β、γ)特征。在对这些特征进行理论分析的基础上，提出了将形变异常的开始时间与转折时间分别作为判断标准，如果两种群体频次均处于异常状态，则表明异常已处于从中期向短期过渡的阶段，反之，异常仍处于中期阶段。这种形变异常的分析思路可作为形变异常从中期阶段向短期阶段过渡的一种判断方法。     

基于频谱分析识别电磁波信号干扰与地震异常

处理北京地区2009-2012年5个高采样率数字CNEM08-Ⅰ型电扰动台站数据,通过频谱分析,研究数字电磁波正常本底信号,地铁、地电供电、电磁感应等于扰信号,以及地震异常信号的频谱特征.结果表明：在时间域,数字电磁波的持续型干扰信号与震前电磁波信号表现相似,为连续高值脉冲信号;而在频域,数字电磁波干扰信号往往影响频带较窄,优势频率能量突出,优势频率频带窄到近乎以谱线的形式出现,谱线具有离散性、谐波性、衰减性特征;而震前信号具有连续的较宽频带,衰减较慢.     

地震波形的分形判别与特征提取

研究地震波的复杂性和它的自相似性以及计算地震道时间序列分数维等一系列特征问题,能得出地震波在复杂构造及断点位置的一系列特征,能轻易地实现地震道异常点的计算机自动拾取。对更深入地研究地震波和更准确地解释地震资料,会有很大的帮助。本文提出了计算地震道分数维的一般方法。实验表明地震道时间序列的分数维在异常点会具有不同的数值,其变化点能够定量指示出异常的准确位置。这对更精确的研究时间剖面上断点及不同地质构造变化有着非常重要的意义。     

地震活动关联图与新疆的强震

对新疆1970～2002年的地震资料根据不同范围不同震级进行全时空扫描,认为新疆台网监测能力较好地区在绝大多数6级以上地震前,地震活动关联图较为清晰。提出了预警地震的概念,认为预警地震在短临预报方面有一定的前景。     

强地震前后重力观测中异常变化现象的研究

分析了2001年昆仑山口西M_S8.1地震和2004年印尼M_S8.9地震前后部分重力观测的变化, 对这些采样间隔在1分钟以下的重力数据进行了高通滤波和频谱分析。 结果表明, 在昆仑山口西M_S8.1地震前, 乌鲁木齐和库尔勒观测台在二个时段分别同步出现了异常变化。 一次是在2001年11月3~5日, 另一次在2001年11月11~13日; 这二次异常都表现为颤动信号的出现, 而且后一次的强度要大于前一次; 颤动信号的周期主要集中在几十分钟。 印尼M_S8.9地震前, 这二个台也记录到类似的异常信息, 但颤动的幅度很小; 同时武汉观测台的超导重力仪也记录到了颤动信号, 该信号一直持续到地震的发生。 这些信息对于识别、 认识慢地震, 进而探索与强地震发生之间的关系具有重要意义。     

新疆两次强震前后地震视应力变化

选取了喀什数字地震台记录的喀什及周边地区地震的宽频带波形资料,分析处理了2001～2005年Ms 3.5以上地震164次,通过数字地震波谱计算了标量地震矩和地震辐射能量,从而进行了视应力的计算.给出了巴楚-伽师Ms 6.8和乌什Ms 6.3强震前后视应力的时序变化情况,发现其视应力均表现出震前低应力阶段-主震前的逐渐上升-震后逐渐恢复的动态变化过程,即地震的孕震-发震-震后调整的阶段性变化特征.这一结果可为喀什及周边地区今后进行地震预测预报研究提供参考依据,对该区开展数字地震方面的研究也有所帮助.     

中强震前形变固体潮汐资料短期信息的提取

分析了各种潮汐观测资料处理方法,针对短期异常提取的要求,提出了适合提取短期异常信息的潮汐资料处理方法,对其计算公式进一步推导和展开。应用这些方法对华北地区和西南地区的重力、倾斜、应变等形变观测量进行了计算。对地震前潮汐因子、时间滞后、响应比等潮汐参数的异常信息进行了提取与分析;突出了震源区附近的短期异常信息,并分析总结其变化特征。     

Recurrence anomaly of ground water behavior before strong earthquakes in North China

Introduction The behavior of ground water is influenced by many factors, such as rainfall, exploitation ofground water, atmospheric pressure, tidal gravitation, ground stress variation, effect of surfacewater-body loads (or other loads) and other unknown factors. These factors change the dynamicstate of ground water to different extents and result in the diversification of ground water behavior.As for their mechanism, our knowledge is still superficial. Based on various images of water le…     

Recurrence anomaly of ground water behavior before strong earthquakes in North China

By analyzing the relationship between ground water behavior and strong seismic activity during the past more than 20 years in North China, we have found similar water level descending variation of a part of wells in the short-term stage before several strong earthquakes. The characteristics of anomaly are: at the beginning, water level dropped abruptly or accelerated to drop; then it turned to slow rising with a smaller amplitude than that of descending; earthquakes occurred during the slow-rising process of water level, and at that time or before earthquake occurrence, water level rose with a large amplitude. Among more than 100 wells in North China, the descending anomalies were not recorded for many times, but similar variation processes of water level were noted at different wells before several strong earthquakes, which proves that seismic precursory anomalies of ground water are of certain recurrence features, occurring repeatedly before different strong earthquakes. Therefore, it is necessary to study the genesis of this type of anomaly and its relationship with strong seismic activity. Foundation item: Key project of Ministry of Science and Technology during the Tenth Five-year Plan (2001BA601B 01-01-01).     

南北地震带区域形变异常特征与地震关系研究

利用南北地震带及附近地区20世纪70年代以来的区域水准网和90年代以来的GPS监测网资料, 结合地质构造和监测区发生的多次6级左右及以上震例, 分析了震前区域性形变场异常的基本特征。 进而根据资料支持程度, 分别以GPS、 区域水准观测位移为地表约束, 以“973”项目活动地块划分结果为地质依据, 进行非震负位错模型反演计算, 研究了数值模拟结果反映的活动块体和边界断裂构造变形状态与地震的关系。 在此基础上, 定性与定量相结合分析研究了强震前区域性水平、 垂直构造形变异常特征及可能的机理, 初步总结了基于区域水准、 GPS观测与数值模拟的强震前区域构造形变异常的一些判据。     

福建数字地震台网台址背景噪声分析

在使用福建区数字地震台网选台过程中,用１２个台址得到的背景噪声数字记录,计算分析了其背景噪声地动速度均方根值（ＲＭＳ）,有效测量动态范围、噪声功率谱及功率谱密度。所得结果可作为供评价仪器性能,台址安静程度的参考。对利用仪器所提供的动态范围,根据区域台网周围地震环境和台网记录地震的目的及任务设置适当的增益量程是也是有用的 。     

A new approach for high fidelity seismic data recovery by fractal interpolation

Recovering accurate data is important for both earthquake and exploration seismology studies, when data are sparsely sampled or partially missing. We present a method that allows for precise and accurate recovery of seismic data using a localized fractal recovery method. This method requires that the data are selfsimilar on local and global spatial scales. We present examples that show that the intrinsic structure associated with seismic data can be easily and accurately recovered by using this approach. This result, in turn, indicates that seismic data are indeed self-similar on local and global scales. This method is applicable not only for seismic studies, but also for any field studies that require accurate recovery of data from sparsely sampled datasets with partially missing data. Our ability to recover the missing data with high fidelity and accuracy will qualitatively improve the images of seismic tomography.