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。     

汶川8.0级特大地震前的地磁垂直分量日变"双低点"异常

2008年5月9日,我国有13个地磁台(纳入国家地磁台网中心的台站)地磁垂直分量日变形态出现"双低点"异常.这些台站在空间上大致呈交汇的3个条带分布,其交汇处位于四川两部.异常出现3天后的5月12日,正好在四川西部的汶川发生了8.0级特大地震.地磁垂直分量日变"双低点"是客观存在的一种区域地磁异常现象.其成因可能是产生地磁静日变化Sq的外空涡旋电流体系发生变化,或可能是产生地磁静日变化的内源感应涡旋电流体系与外源涡旋电流体系产生数小时的滞后所引起.地磁垂直分量日变"双低点"异常与地震的关系,可能是前者反映了地球深部地震孕育状态的加速变化.     

地磁低点位移线两侧异常变化的反相位现象及其解释

本文通过部分震例研究发现,在地磁低点位移异常日及附近,分布于低点位移线两侧的地磁垂直分量日变化畸变异常部分具有反相位变化特征,而水平分量无类似的现象.作者依据Biot-Savart定律推测,在低点位移异常期间,在低点位移线下方有一引起地磁垂直分量日变化畸变的电流通过,且该电流为线状分布,或仅在垂直面内有分布,埋深一般认为几十千米.作者同时分析认为,当这种电流的分布形成闭合圈或有东西分量时,地磁基本场对其产生的作用力对地震的发生可能有触发作用.     

汶川8.0级特大地震前的地磁垂直分量日变ldquo;双低点rdquo;异常l

2008年5月9日,我国有13个地磁台（纳入国家地磁台网中心的台站）地磁垂直分量日变形态出现ldquo;双低点rdquo;异常．这些台站在空间上大致呈交汇的3个条带分布,其交汇处位于四川西部．异常出现3天后的5月12日,正好在四川西部的汶川发生了8.0级特大地震．地磁垂直分量日变ldquo;双低点rdquo;是客观存在的一种区域地磁异常现象．其成因可能是产生地磁静日变化Sq的外空涡旋电流体系发生变化,或可能是产生地磁静日变化的内源感应涡旋电流体系与外源涡旋电流体系产生数小时的滞后所引．地磁垂直分量日变ldquo;双低点rdquo;异常与地震的关系,可能是前者反映了地球深部地震孕育状态的加速变化.      

中国地区地磁垂直分量日变幅的空间分布及高空电流体系焦点位置的移动

本文利用我国部分台站地磁垂直分量日变幅的资料,采用局部地区日变场的分析方法,研究了地磁垂直分量日变幅在中国地区的空间分布特征.结果表明,在局部地区地磁日变场的研究中,考虑经度影响是必要的,本文所用方法是适宜的;结果还表明,垂直分量日变幅的空间分布呈现出明显的季节变化、逐月变化及逐日变化性.若粗略地把磁静日垂直分量日变幅极大值所处的纬度视为 Sq 高空电流体系的焦点所对应的纬度,则此焦点纬度夏季最高,冬季最低,春秋季居中,并显出明显的逐月及逐日变化性,在相邻的两个静日,焦点纬度的变化可达几度.      

地磁垂直分量日变反向与华北地区中强震的关系

在地震孕育过程中,可能伴随着地壳深部电导率的变化,从而使变化磁场的感应场产生某种异常反映到日变化上来,而此种异常在地磁垂直分量上反映最为明显。研究日变形态与地震的关系,是期望从中得到某种前兆信息,为地震予报服务。一、强震前的日变反向异常现象地磁静日变化是以一个太阳日为周期的依赖于地方时的变化,其中北半球垂直分量静日变化的一个显著特点是在地方时中午附近出现极小值,因此,12时的整点值通常要比当天的日均值小得多。以北京地区的垂直分量为例,12时的整点值与日均值之差值通     

甘肃中强震前地磁“低点位移”现象研究

利用甘肃及邻近地区地磁垂直分量日变化极小值时间(低点时间)资料,分析了1995～2003年地磁"低点时间"在空间分布上的异常特征,即地磁"低点位移"现象,发现地磁"低点位移"现象除了有其自身的变化规律外,还与该区中强震的发生存在较好的相关性.1995～2003年的9年间,甘肃省中强震前均出现地磁"低点位移"现象.这表明地磁"低点位移"对该区地震的短临预测预报有一定的参考价值.     

地磁垂直分量归零法及其初步应用

地磁垂直分量与地下介质的关系密切,地震发生之前地磁垂直分量日变化易于发生畸变使日均值发生改变,但是地磁受高空磁场扰动的影响很大,在磁暴和地磁扰动时日变化发生的畸变会掩盖地磁垂直分量日均值地震前的微小变化.本文提出一种新的地磁数据处理方法-地磁垂直分量归零法处理日均值,减少外空磁场对地磁垂直分量的影响,提取其地震前兆特征.     

地磁逐日比异常电磁学成因的进一步分析

基于地磁逐日比异常期间地磁垂直分量日变化幅度变大或变小的统计结果,发现地磁逐日比高值异常是由异常日的地磁垂直分量日变化幅度变小和异常前一天的日变化幅度变大所致。其中,异常日的日变化幅度变小可能是地磁逐日比异常的主要因素,但异常前一天的日变化幅度变大也是异常成立的重要因素。此外,引用前人感应电流假说,结合统计结果进行了机理解释,研究结论进一步证实了前人对该方法的机理推测。     

汶川M_S8.0地震前地磁短临异常与强震预测探索

强震前地磁垂直分量日变化异常主要表现在幅度与相位上的变化.利用中国地磁台网多年观测资料,研究了2008年5月12日四川汶川8.0级地震前,地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布上的异常特征,即低点位移现象;并用此方法预测了汶川8.0级地震6级余震平静2个月后的一组6级强余震.这种少见的异常现象与强震发生有较好的相关性.发震日期为异常出现后的第27天或第41天的前后4天,强震发生地区在低点位移突变分界线附近.此外,还研究了汶川8.0级地震临震前,震中周围出现的地磁日变幅异常现象.     

向家坝-上海特高压直流输电线路对地磁观测环境影响的试验研究

在向家坝上海±800 kV特高压直流输电线路2010年6月全电压全功率带电调试期间,进行多测点同步地磁观测试验.结果表明,只要直流线路在极导线上或大地里存在电流,就会对地磁观测产生影响,引起地磁垂直分量Z和水平分量H产生台阶型变化,且垂直分量Z影响更大.     

九寨沟MS7.0地震前地磁异常

分析距离九寨沟M_S7.0地震震中分别为65 km、254 km和238 km的松潘地磁台、成都地磁台和天水地磁台2017年连续观测结果,发现九寨沟地震前,松潘地磁台出现异常变化,主要表现为2017年5月开始,松潘地磁台长时间垂直分量累积变化量达40 nT。短时间内也存在地磁场突变,最高可达10 nT,而成都地磁台和天水地磁台地磁场无明显异常。通过对观测数据的详细检查发现松潘地磁台很多观测日的最后一个观测值与后一观测日的第一个观测值相差超过1 nT,因此认为九寨沟地震前观测数据的异常是由观测系统异常导致。对三个台站地磁场垂直分量日变化的统计分析发现垂直分量在不同时段相关性保持一致,说明地震前短时间内不存在地磁垂直分量的明显异常变化,三个台站地磁场日变化的差异是由地下介质性质不同导致。岩石圈磁场在震中西侧区域出现正负异常交替现象,这可能与九寨沟地震的孕育有关。     

滇西北地区地磁短周期变化特征研究

利用滇西北地磁台阵8个测点的秒采样观测数据,对短周期事件的地磁三分量变化幅度进行统计,得到不同周期的垂直分量和水平分量变化幅度比值ΔZ/ΔH在观测区的空间分布,由此推测地下存在一条NNW走向的高导带,从地壳延伸至上地幔,且位置随深度不断变化。     

地磁静日变化预测方法研究

地磁观测中及时了解地磁场日变化的扰动情况,可以帮助人们及时判断数据的可靠性,识别观测中的异常.研究地磁静日变化的预测方法在地磁观测数据分析处理中具有应用意义. 地磁日变化主要包含了地球外部空间电离层和磁层电流体系的变化信息,有静日变化和扰日变化之分.通常情况下人们利用每月中的5天静日变化的平均作为当月的Sq变化的估计.     

传导网络中的地磁灾害（一）

地磁扰动可以破坏传导网络的运行，如电力系统、管线和通讯电缆。在电力系统中，地磁感应电流(GIC)通过电力变压器传到地面，干扰变压器的运行，使变压器变热，增加无功功率需求，并产生导致继电器误操作的谐波。在极端情况下，这些效应能导致电力中断，如1989年3月地磁暴期间，魁北克电网中断供电长达9个小时，600万人受到影响。地磁扰动是由太阳喷发高能粒子流向地球空间传动的结果。当这些粒子到达地球时，与地球磁场产生相互作用，所激发的电流向下流动到地球电离层。大部分强电流伴随着极光出现在横跨加拿大的东西带上。它是由电离层电流产生的磁场在地面上所看到的一种磁扰现象。预防地磁对电力系统的影响主要是阻止电力系统中产生地磁感应电流。但是这种措施相当昂贵，许多设施欲在地磁扰动期运行还需依赖地磁活动预报。加拿大地磁预报服务局是由加拿大自然资源部设立的机构，从1974年开始运行，现在可以提供覆盖加拿大3个纬度带的长期和短期地磁预报服务。该项研究工作是全方位的，从用于改进预报的有关太阳爆发的新资料到了解电力系统对磁扰的反应。地磁扰动研究由加拿大地磁预报中心和许多加拿大大学研究小组负责进行，而地磁感应的研究是由一些受其影响的行业组织进行的，也经常与上述预报中心进行合作研究。     

对成都地磁台磁静日变化场的分析

利用地磁日变形态异常预报地震是以磁报震的方法之一,其依据是感应磁效应.在地震孕育过程中,可能伴随着地下电导率的某种变化,从而使变化磁场的感应场产生一定异常.这种异常在垂直分量上表现尤为明显.一般说来,异常总是相对于正常背景规律的非随机偏离.目前,以磁报震工作的特点是从强背景变化信号中提取较弱的震磁信息,所以详细研究背景场的变化规律对判别地震前兆异常是极其重要的.利用长期积累的地磁日变化资料,主要是磁静日变化资料进行一些统计分析,可以找出一个正常的背景变化规律.众所周知,地磁日变化一般可分为磁静日变化(Sq)和磁扰日变化(Sd)两类.在一日之内,磁变图上的曲线升降起伏很平稳光滑,这一天就叫磁静日;反之,如果曲线急剧上下北在短时间内起伏次数很多,或升降幅度很大,则叫磁扰日.每月选取5天磁静日,5天磁扰日.我国现使用的是国际地磁指数服务机构——西德哥廷根大学     

汶川MemSsub8.0地震前地磁短临异常与强震预测探索l

强震前地磁垂直分量日变化异常主要表现在幅度与相位上的变化．利用中国地磁台网多年观测资料,研究了2008年5月12日四川汶川8.0级地震前,地磁垂直分量日变极小值出现的时间（低点时间）在空间分布上的异常特征,即低点位移现象;并用此方法预测了汶川8.0级地震6级余震平静2个月后的一组6级强余震．这种少见的异常现象与强震发生有较好的相关性．发震日期为异常出现后的第27天或第41天的前后4天,强震发生地区在低点位移突变分界线附近．此外,还研究了汶川8.0级地震临震前,震中周围出现的地磁日变幅异常现象．      

青藏高原东南缘深部地壳流与地磁日变化短时畸变源电流的联系

在青藏高原东南缘,前人使用大地电磁探测和地震学方法得出的结果都揭示了可能存在部分熔融状态的地壳流,而这种地下熔融体与周围物质的作用可能引起了地下强电流异常,进一步导致地表地磁响应.基于连续的地磁观测,发现2018年7月31日在川滇块体周边出现大范围的地磁Z分量日变化短时畸变,畸变发生后100天内发生了4次5级以上地震.为了定量研究这一现象,本文基于Biot-Savart定理和采用SVD （Singular Value Decomposition,奇异值分解）的阻尼最小二乘法对地磁日变化短时畸变数据开展反演.结果显示：（1）以大地电磁测深给出的电性模型作为初始条件,反演得到的电流强度为3700~5000 A,有效深度为25~60 km;（2）地下畸变电流的空间分布位置和深度和地下电性高导体分布一致,与前人给出的地壳流位置吻合;（3）地壳流偶然微小运动可能引起了大范围的强电流,这种短时存在的高强度电流沿高导带分布,可能是地磁日变化短时畸变的源电流;（4）推测深部地壳流的运动具有传递应力作用,参与诱发了100天内发生多次5级以上地震.对源电流进行反演的定量化工作,以地下电流的方式佐证了可能存在地壳流.     

琼州海峡地区地磁变化特征及其分析

在琼州海峡两岸布设一条测线, 进行地磁三分量短周期变化的同步观测。同步观测到的地磁短周期变化垂直分量在海峡两岸反向, 表示在该区域存在电流的异常集中。对该区域的地磁变化的空间分布, 利用SomPi谱分析方法进行空间波数域分析, 并对内外场进行区分。对其内源场部分利用基于SVD分解的广义道矩阵进行反演, 得到了该区域的地下电流密度分布。讨论指出, 这种异常电流分布来自于该区域良导电的第四纪沉积的电流通道效应。      

地磁垂直分量震磁异常

自1979年以来,江苏地磁垂直分量台网已进行了十年的连续观测和试验。在上述时间内发生的三次M_s>5.0级地震前都观测到地磁垂直分量异常变化。这种异常在平时是不出现的。 作者认为,在中低纬度地区,用较密集的连续观测垂直分量台网能更有效地捕捉到地震磁异常信息,以改善地磁方法预报地震的效果。