地磁日变化感应电流异常与地震的成组特征初步分析

2019年8月10日—2021年4月28日我国南北地震带及附近地区出现了一组57次地磁日变化感应电流线状集中分布与短期原地重现异常,本文研究了其与之后发生的一组6次6级以上地震之间的关系,发现:①整组重叠异常在时间上可大致分为4个阶段,4个阶段的异常空间分布区域具有前后相邻、阶段相连的特征,以及整组异常首尾相连特征,且随时间的迁移有左旋迹象;②整组重叠异常的异常频次和异常面积随时间变化具有同步性,在第1～3阶段,异常累加频次和异常面积逐渐增大至最大值,然后在第4阶段衰减,组内6次地震中的5次,尤其是最大的玛多7.4级地震发生在异常累加频次和异常面积出现最大值之后的衰减期及之后;③地震可能发生在整组异常期间的任何时间,既可能发生在组内单次异常之后2年左右,也可能发生在组内单次异常之后的短期与临震阶段;④整组重叠异常空间分布具有带状特征,地震基本发生在重叠段分布带边缘,以及重叠段端部密集地区或附近。依据重叠异常发生机理,认为成组重叠异常分布带边缘地区是震前1～2年左右出现过“活动”的高导区与介质电性稳定的高阻区之间的电性结构梯度带,不同于相对稳定的电性结构梯度带,其具有重要的地震中期(1～2年左右)甚至短临前兆意义。     

短期重现性地磁日变化感应电流集中分布与地震关系初步研究

通过分析台站之间地磁垂直分量日变化相关性,研究中国大陆南北带地区90°E～110°E,2009～2018年地磁日变化感应电流线状集中分布现象与M_S≥6.0地震关系。统计发现,我国每月平均出现约2次感应电流集中分布现象,且10天左右内有原地重复出现现象——感应电流集中分布重叠异常,原地重现的集中分布感应电流日期间隔一般在10天左右以内,原地重现日期一般不连续,重现次数一般仅有2次。研究发现,我国南北带2009～2018年共出现重叠异常23次,20次重叠异常出现后18个月内重叠段发生M_S≥6.0地震,对应率高达87%,地震基本发生在重叠段端部250km以内,重叠段发生2次M_S≥6.0地震的比例较低,约35%;重叠段2个端部均发生M_S≥6.0地震的比例极小,仅约9%。部分重叠段走向与已经发现的上地幔和地壳高导带埋深走向基本一致,推测重叠异常发生在上地幔和地壳高导带附近,是来自上地幔和地壳内高导带附近的地震异常信息。目前已知,中国大陆强地震主要发生在上地幔高导层的隆起区一带及其壳内高导层发育地区,深部电性测深结果表明,大震易于发生在电导率急剧变化的梯度带,但这些地区何时发生地震还未得知,本文发现的重叠异常解释了这些地区1～2年内是否发生地震这一问题。     

强震前地磁日变化感应电流线状集中分布孕震机理研究

本文研究了地磁日变化感应电流的短期原地重现异常(简称重叠异常)与两次强地震前重力变化的关系,结果显示,两次强震前都出现感应电流重叠异常,在异常后半年内,重叠段端部附近区域出现重力负异常,其后发生地震.感应电流的重叠段与上地幔和壳内高导带走向基本一致,线状集中分布的地磁日变化感应电流的量级达数千安培,推测其孕震机理可能是某种因素导致上地幔和地壳内高导带出现"裂纹",深部流体进入"裂纹"形成"短时间高导通道",当"短时间高导通道"持续多天,或短期内原地不同日期出现"短时间高导通道"后,出现重叠异常,感应电流在重叠段端部高阻区产生热量,介质的热膨胀导致其上方地面发生变形,引起重力下降,并导致地壳水平挤压高应力处断层间摩擦阻力变小,发生地震.     

基于主成分方法分析2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前地磁日变化异常

选用2013—2014年兰州台、天水台、寺滩台3个台站地磁垂直分量分钟值数据,利用调和分析剔除1～4次地磁日变化谐波成分,在此基础上对3个台站地磁Z分量数据进行主成分分析,计算结果显示：2013年7月22日岷县漳县6.6级地震前,最小的第三主成分在2013年4月20日至6月10日出现明显的增强变化,超出阈值,异常持续50 d左右;同时,在信号的子空间中特征矢量的方向也出现同步的异常扰动,震后恢复到原来的水平,其他时段第三主成分未出现类似变化。据此认为,这些异常信号与2013年岷县漳县6.6级地震相关。研究结果表明,PCA方法对地震电磁异常的提取是有效的。     

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。     

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。     

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...     

利用主成分方法分析2013年岷县—漳县MS 6.6地震前地磁日变化异常

<正>1研究背景地磁场的日变化属于变化磁场,一般受2种因素控制,一部分为空间电流体系,是地磁日变化的外源场,外源场的影响范围较广,在几百千米范围内相关性较好;另一部分为内源场,是由外空电流体系在地球内部形成的感应磁场,能够反映区域及观测台附近地下电性结构的信息。研究表明,地磁场日变化第一主成分对应于电离层中的太阳日变化,具有季节性和逐日变化特征;第二主成分属于人类活动产生的信号;第三主成分可能是与地震相关的震磁信号,具有一定的区域性和局部性。     

2019年长宁6.0级与夏河5.7级地震前的地磁日变化异常

运用地磁低点位移、地磁加卸载响应比和地磁逐日比三种地磁日变化异常分析方法,分析了2019年6月17日长宁6.0级和10月28日夏河5.7级地震前的地磁前兆异常现象.研究发现,两次地震前三种方法分析的结果均出现了异常,两次地震均发生在异常集中交汇区域.综合分析表明,应用地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比预测区叠加法可以提高震中位置预测的准确度.     

与1983年11月7日菏泽5.9级地震可能有关的菏泽台地磁转换函数异常变化

利用菏泽地磁台二年半时间内198个地磁短期变化,首先用快速傅里叶变換法求出其离散傅氏谱,然后用最小二乘法得到其转换函数。分析表明,尽管转换函数在某种程度上受到计算方法引起的一定误差的影响,但1983年11月7日菏泽5.9级地震前后的异常变化是明显的。通过与某些干扰因素的相关性分析和统计检验认为,这一异常变化可能是与这次地震有关的前兆性变化。     

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。     

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.     

河北省数字水位短临异常特征研究——以2016年唐山4.2级地震为例

2016年9月10日河北唐山发生M_S 4.2地震,以该震为例,研究河北省地下流体观测井水位震前异常变化特征。结果表明：①震中区域观测井水位异常变化形态一般为缓变型,震中外围观测井水位异常变化形态一般为骤变型;②距离震中越近,观测井水位异常出现越早,异常持续时间越长;③临近地震震中时,观测井水位异常有从震中向外围扩散的趋势;④观测井水位异常最大幅度与井震距关系不大。     

利用概率密度分布提取流体观测资料中的高频异常信息——以2008年汶川8.0级地震为例

随着地下流体观测技术的提高,尤其是地下流体观测数字化改造以后,观测资料的采样频率明显提高,这些高频采样的观测资料中蕴含着丰富的构造信息,如何从分钟值甚至更高频率采样的观测资料中提取有用的异常信息,是目前从事地震地下流体资料分析人员最为关注的科学问题之一.本文引入概率密度分布法,分析了2008年汶川8.0级地震前南北地震带及其附近区域72个测点的数字化水位和水温分钟值采样高频观测资料,结果显示:汶川8.0级地震前有16个测点水位和14个测点水温出现高频异常信息,出现高频信息异常的观测点多集中在滇西南构造带,异常出现的时间呈现出由南向北推移的特征.据此认为概率密度分布法在流体资料的高频异常信息提取方面具有一定的可靠性与适用性,可为数字化高频观测资料异常提取提供借鉴.