山西夏县中心地震台大地电场观测数据变化特征初探

处理、分析近年来山西夏县地震台大地电场观测数据发现,该台地电场正常日变化形态呈现"双峰双谷"特征;存在"单谷单峰"的年变化特征;对地磁暴反应明显;对山西地震带距台站300 km范围内发生的较强地震,震前存在较为明显的异常信息。该研究为正确分析、运用夏县台大地电场观测数据提供基础。     

潮汐地电场谐波和各向波形的影响要素

潮汐地电场表现出近正弦形态,形态持续全天属TGF-A型,只在午前午后出现属TGF-B型,两类潮汐地电场前5阶谐波周期分别是23～24、12、7.9、6、4.8h.不同场地的潮汐地电场振幅谱可能有差异,周期变化的径向、切向月球潮汐力的振幅谱也存在差异.岩石裂隙面分布不同,则各向潮汐力对裂隙的作用效果不同,这可能是导致潮汐...     

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.      

温泉地震台新老台址地电场观测数据对比分析

通过极化方位角、谐波振幅的处理数据方法分析温泉地震台新、老台址地电场观测数据资料,研究对比了两台址的场地环境、观测仪器。结果显示：(1)两台址地电场受融雪、降雨等自然环境干扰形态类似;(2)两台址地电场日变形态均为双峰单谷型,与地磁场的快速变化成分具有相同的场源;(3)温泉老台地电场6阶谐波振幅比新台的大,分析认为老台场地自然坡度略大所致;(4)新、老台址地电场极化方位角分别为60°和15°,日常跟踪分析时可供参考。     

2022年1月8日青海门源县MS 6.9地震地电场响应特征

2022年1月8日青海门源县发生M_S 6.9地震,利用谐波分析方法和大地电场优势方位角方法,对震中300 km范围内地电场台站的观测资料进行分析,并结合构造物理学相关结论以及2016年门源M_S 6.4地震进行相关解释和对比分析,结果发现：(1)震前半年左右,地电场开始出现振幅异常增大现象,但不同台站的异常表现形式亦有所不同;(2)距离震中越近的地电场台站越容易观测到异常现象,主要表现为优势方位角出现方位偏转、突跳范围增大或收窄等异常现象,可能与台站下方岩体裂隙结构发生变化有一定关联;(3)通过与2016年门源M_S 6.4地震的异常结果对比,发现2次地震优势方位角的异常形态有较大不同,分析认为可能与2次地震震中位置的地质构造,震源机制以及发震断层的属性有一定关系。     

海南翁田台地电场数据质量及频谱分析

地电场观测系统的观测对象是地电场强度矢量,其目的是通过观测地表的地电场强度,探索地震前地电场的变化,获得地下电性结构及其变化规律,开展孕震过程中大地电场的变化特征研究。本文对翁田台地电场自建台以来的数据进行了详细的梳理,通过计算差值和相关系数来分析数据自运行以来的质量情况,总结数据质量较好的原因,并对下一步如何提高数据质量给出一些建议。翁田台地电场观测数据曲线存在明显1峰1谷的日变形态,对其进行频谱分析,优势周期为24、12、6 h,以24 h为主。运用优势方位角的方法计算发现,2017—2018年优势方位角存在收窄和偏转现象,对该异常进行了分析与探讨。     

2020年新疆于田MS6.4地震前地磁谐波振幅比变化特征分析

以2020年6月26日于田M_S6.4地震为例, 采用地磁谐波振幅比法, 选用距震中370 km和360 km范围内的且末台、 狮泉河台所记录到的秒值连续波形数据, 对震前地磁异常进行了提取和回溯性分析, 发现地磁谐波振幅比反映了观测点深部电阻率变化, 2020年于田M_S6.4地震前且末台和狮泉河台地磁谐波振幅比出现了较明显的异常现象。 异常特征有: ① 地磁谐波振幅比Y_ZHx和Y_ZHy主要表现为“下降—转折—恢复”的形态, 地震发生在下降型变化恢复之后上升阶段; ② 震前约2年起, 且末台和狮泉河台谐波振幅比表现长短周期变化不同步或NS向与EW向变化不同步的现象; ③ 且末台Y_ZHx(NS)和狮泉河台Y_ZHy(EW)谐波振幅比异常变化中的转折上升形态具有自较长周期向较短周期的迁移现象; ④ 狮泉河台谐波振幅比趋势性异常起始时间早于且末台, 持续时间平均2年左右, 最大异常幅度达到0.04; ⑤ 且末台Y_ZHx(NS)和狮泉河台Y_ZHy(EW)异常相比对应其他分量更为显著, 这也许震中和台站所在位置有关系; ⑥ 地震前和田大地电场(距震中约265 km)岩体裂隙优势方位角(α)也显示异常变化, 可见该地震前多地球物理探测参量的异常响应, 呈现多地球物理量耦合, 增加了异常可信度。     

青藏高原中强地震前的地电场变异及构成解析

青藏高原及邻区的地电场常态波形存在场地的选择性现象,场地的岩石结构、裂隙及裂隙水、构造活动等因素影响地电场的常态波形,较大湖泊有助于附近出现TGF-A波形,在第四纪沉积层较厚、岩石含水度高和透水性强的地区多出现TGF-B波形,而构造活动剧烈的基岩山区易出现无日变形态的地电场.该地区中强地震前,地电场的短临异常存在时间上或同步或有十余天差的丛集现象,而在空间上可分布于该区多个断层附近,表现出离散现象,这种时间上丛集、空间上离散的现象是该区域地电场短临前兆特征.引入Σ-Δ求和方法从地电场观测数据中解析出自然电场通常的稳定性,说明了中强地震之前部分地电场的背景值跃变是一种自然电场变化现象;建立潮汐谐波振幅比T_A值的概念及计算方法,从定量角度说明了青藏高原地区TGF-A、TGF-B和无日变波形的潮汐影响在逐次降低;使用一阶差分ΔE方法,解析出地电场分钟数量级的高频电磁成分,通常这种高频突跳表现出一定程度的随机性、有限性.三种不同的分析方法,从地电场的构成中解析出自然电场、大地电场和高频电磁成分的特征,为地电场的物理解析提供了理论和方法上的基础.     

青海都兰地电场地震异常统计特征研究

在地震孕育发生过程中,不同频率地电场观测出现异常现象已有相关报道,但地电场不同频率成分与地震震级(能量)的相关性统计特征仍不清晰。文章基于小波变换对都兰台地电场观测资料进行分析处理,使用滑动相关性方法对地电场不同频率成分与台站周围400km范围内地震事件进行分析研究,并以青海玛多M_S7.4地震前后大地电场优势方位角计算结果进行回溯性检验。结果表明：(1)都兰地电场不同频率成分不仅在地震孕育发生过程中会出现异常现象,而且出现异常的频率与地震事件震级(能量)存在一定关联性：高频成分(3.4h和8h)与■及■两个地震序列的地震事件均有关联性,其中与■在震前约25(±5)天、10天和5天相关性异常显著,与■在震前约55天、35天、15天和5天相关性异常显著,而低频成分(24h)则仅与■地震序列中的地震事件在约55、35、20及5天左右出现较强的相关性;(2)玛多M_S7.4地震前,都兰地电场低频成分(24h)的大地电场优势方位角在地震前约55(±5)、20(±5)天左右出现明显异常现象,其出现的时间与相关性统计特征具有较高的一致性,原因可能是孕震断层与...     

黑龙江地电场方位角异常与中强地震的关系探讨

利用黑龙江省七个大地电场台站11年数据,计算黑龙江地电台站渗流方位角,并尝试利用渗流方位角进行映震分析,通过对黑龙江省及邻区中强地震前的渗流方位角变化特征进行细致研究和总结,结果显示,地电场方位角异常与映震范围内的M4.0以上地震有一定的对应关系,所以,对黑龙江地区开展渗流方位角变化特征分析具有一定意义。     

门源MS6.9地震前地电场优势方位角与加卸载响应比异常变化分析

2022年1月8日在青海门源县发生M_S6.9地震,基于震中300 km范围内地电场近5年观测资料,综合分析选取9个观测站,根据大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型计算其优势方位角,并尝试以地电场为响应量,通过库仑应力触发模型的加卸载响应比(LURR)计算方法,计算地电场LURR值。结果显示：(1)两种不同方法计算的地电场异常站在空间分布上具有一致性,其中古丰、黄羊川、寺滩和兰州站地电场优势方位角、LURR在震前皆出现异常变化,而山丹等其他站方位角、LURR均看不出明显的异常变化。(2)兰州和寺滩站两种计算方法的结果时序变化较为吻合,表现出准同步性。进一步结合震源机制解对异常观测站优势方位与区域主压应力P走向的关联进行分析,结果表明基本符合岩石物理学理论,这在一定程度上可增强地电场优势方位角方法在分析地震前兆异常中的可信度。地电场优势方位角以及LURR值两种计算方法在机理上具有关联性,综合分析其异常演化特征可能有助于进一步认知地震孕育的物理过程。     

中国大陆经纬链地电场日变化

本文应用中国大陆两条经度链和两条纬度链上共37个地电场台站的观测数据,研究了地电场日变化的时/频域特征,结果认为,绝大多数台站的日变化表现为两次起伏的半日波,紧临午前午后出现;按FFT振幅谱由大到小,其主要周期成分依次为12.4/12、8、24 h等,与潮汐调和分量周期一致;纬度效应主要表现为沿经度链的日变化幅度与纬度高/低有关,日变化相位差与当地时差吻合;Loyd季节的J季节日变化幅度最大、E季节其次、D季节最小.讨论了产生日变化主要周期成分的可能原因,认为月日引潮力引起的地面涡旋电流强度变化和太阳风引起的空间电磁活动共同产生了地电日变化的半日波周期成分.     

长宁MS6.0地震前后地电场秒数据变化特征研究

地电场是地球电磁场的重要组成部分。 本文利用传统的时间序列统计分析方法, 对重庆市所属仙女山地震台的地电场秒采样观测数据变化特性进行了研究和讨论。 结果显示: ① 长宁M_S6.0地震前后, 在距离震中390 km的仙女山地震台, 记录到了地电场异常变化; ② 仙女山台地电场异常变化的平均方位角为N77.55°E, 大约由长宁M_S6.0地震震中位置指向仙女山地震台方向; ③ 仙女山地震台的典型地电场异常变化为间歇性不定周期变化, 在长宁M_S6.0地震发震前8天开始密集出现, 震后第4天以后, 逐步转化为较高频率扰动变化; ④ 仙女山台地电场异常变化成簇出现, 每一簇变化由多组按照非线性规律衰减的阶跃变化信号组合叠加而成。 综合分析认为: 长宁M_S6.0地震前后地电场异常变化, 主要与发震构造裂隙突变和岩体微破裂过程中, 地下流体高压运移产生的过滤电动势有关。     

2018年松原MS 5.7地震地电场变化特征

<正>1研究背景地电场主要包括大地电场和自然电场,大地电场的场源是高空电离层、磁层、对流层的电流体系的电磁感应,其影响分布于整个地表。20世纪70年代后,希腊、法国、日本等国家把地电场应用于地震等自然灾害的监测预警。我国地电场观测与地震预测研究始于1966年3月22日邢台M_S 7.2地震后,并记录到不少震前异常变化。例如：1975年辽宁海城地震前,海城虎庄邮电支队和冶金102队应用观测地面两点间地电流异常,成功预报此次地震;20世纪80年代希腊学者Varotsos(1984)应用多极距观测法,解决了地电场观测系统噪声问题;席继楼等(2020)应用传统的时间序列统计法,分析了2019年四川长宁M_S 6.0地震前后仙女台方位角异常变化。     

2021年青海玛多MS7.4地震前大武台地电场优势方位角异常特征分析

为了深入了解2021年5月22日青海省玛多M_S7.4地震前是否存在地震电信号,本文利用地电场优势方位角方法对大武地电场的原始资料进行了分析,获得了玛多地震前震中附近场地的岩体裂隙结构变化特征,并结合本次地震震中500 km范围内八个地电场台站的岩体裂隙结构变化和该台记录到的以往震例中大武台地电场优势方位角异常变化与中强地震之间的关系进行了综合分析。结果显示：大武台新旧两套地电场数据的地电场优势方位角在震前11个月出现了显著的同步偏转现象,其中大武旧台在震前两个月优势方位角再次出现大幅度上升,异常特征主要表现为优势方位角出现同步快速偏转,最大偏转达到45°—90°;处于同一次级地块的甘孜台、玛曲台与大武台出现准同步异常现象,而其它次级地块上的台站均无异常出现,表明异常响应受到区域构造的影响。再结合大武台地电场使用该方法分析的以往震例表明：大武台的地电场优势方位角异常在中强地震前具有较好的中短期指示意义。     

区域地电观测网地电场日变化模型研究

应用泰勒多项式和曲面样条函数法建立了我国地电场观测台网中华东、 华北两个区域台网的地电场日变化(K_p≤5)模型,并对拟合结果进行了对比分析. 结果表明: ① 尽管地电场变化复杂,但用这两种方法建立的日变化模型相当吻合,模型曲线随时间的变化符合样本曲线随时间的变化; ② 用模型曲线可以描述其它年份同农历日期、 同等磁情时实测的地电场日变化; ③ 用模型曲线描述实测地电场日变化时,低磁情时得出的结果要优于高磁情时的结果; ④ 用多日样本曲线得到的模型曲线更能清晰地展示出地电场日变化的两次起伏波形、 幅度以及极值集中在午前午后等变化特点. 今后建立全国各区域台网不同磁情、 不同农历日期的地电场日变化模型可定量评价区域台网的地电场观测资料的质量,同时根据该模型能够分离出地电场的非正常变化,进而研判真实的异常,以服务于地震等灾害事件的预测以及地球电磁环境变化的监测等方面.      

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.     

江苏地区渗流方位角变化特征分析

利用谐波振幅和峰谷值2种方法,计算江苏地电台站渗流方位角,并尝试利用渗流方位角进行映震分析,结果表明：①使用2种方法计算的渗流方位角相差不大,由此所得地震对应关系应基本可靠;②高邮地电台渗流方位角与高邮-宝应M_S 4.9地震对应关系较好。因此,对江苏地区开展渗流方位角变化特征分析具有一定意义。     

典型干扰环境中的大地电场优势方位角应用探讨

高压直流输电故障、地电暴、地电阻率观测人工供电、地铁等通常会对地电场观测带来较大干扰,对观测资料的应用、地震异常信息的提取识别等带来了很大困扰。选取陵阳、瓜州等13个观测系统较好的地电场台站,基于大地电场岩体裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,计算实际观测中这些典型干扰下各场地大地电场优势方位角α的变化情况。结果表明：通常的地电暴、高压直流输电、地电阻率观测人工供电、城市轨道交通等干扰,计算的α值受影响不明显,但持续多日的大幅度、剧烈干扰可能导致部分场地出现影响。通过对2018年9月陕西宁强M_S5.3震例分析,其结果表明复杂环境中周边场地强震前的α值异常可能也显著。研究结果对地电场数据应用可能有一定参考意义。     

夏县中心地震台地电场观测数据质量评价与特征分析

选取夏县中心地震台新建观测场地2019年正式观测以来的地电场数据,从连续率、完整率、相关系数、归零差值和分量合成效果五方面对观测数据进行质量评价,分析了日变形态、极化和干扰特征。结果表明,该台地电场观测系统运行稳定,观测场地周边未发现持续干扰源,观测数据质量较高;地电场日变形态呈"峰-谷"型,极化特征为线极化,极化方位角为北偏东20°,干扰特征主要为阶变、漂移和突跳等。