探索地震前兆的地磁观测研究

1976年7月28日,河北唐山发生了强烈的唐山地震(M=7.8)。唐山地震前后积累了大量的地磁资料。分析结果表明,唐山地震之前存在地磁场长期、短期与短周期变化的异常。这意味着强烈地震可能伴随相当丰富的震磁信息,地磁方法在中期、短期地震预报中具有良好的应用前景。 为探索震磁前兆,我们做了几个构造磁实验。实验结果显示,地磁变化与密云水库水位变化的关系系数为-(0.28±0.22)nT/m;对于地下核试验,爆炸前后的地磁变化约为1—2nT,在爆炸时刻约为2—3nT。根据实验结果,震磁前兆信息是可以观测到的。 利用我国所观测到的震磁现象资料,综合分析了地磁前兆时间、异常幅度、震中距与地震震级之间的关系。这些关系有助于地磁方法预报地震的研究。     

新型地磁观测墩材料与结构的改进

海安地震台在地磁观测项目迁建过程中,对地磁观测墩体材料,尝试采用钢化玻璃替代弱磁性石材,取得良好效果,相关工作对今后地磁台站建设改造有一定借鉴作用。     

地磁观测干扰概况浅析

地震观测会遇到各种干扰,如果不能充分认识,将给数据分析带来严重后果.利用"十五"数字地磁台网2008年的数据资料,对数字地磁台网观测环境中各类干扰发生及分布情况进行了统计,就各类干扰产生的原理及典型形态初步分析,并由此给出一些认识.     

肇庆台数字化地磁观测资料震磁关系的分析研究

使用肇庆地磁台2003～2005年的高精度数字化地磁观测资料,采用地磁短周期转换函数、加卸载响应比等方法,系统地分析研究了肇庆地磁台周边地区在此期间的震磁异常对应关系。研究结果表明,在2004年9月17日阳江M_L 5．2级地震前,肇庆地磁台的地磁短周期转换函数A、B,加卸载响应比P(Z)均有比较明显的前兆异常。该异常具有中期异常特征,而对临震异常特征识别则不好区分和把握。     

兰州台地磁观测常见故障的判断与排除

在地磁观测中,当绝对观测磁力仪,相对记录磁变仪,辅助设备等发生故障以及观测所得不准或其它问题时,将如何快速判别及排除,作了较详细的叙述。     

国内外地磁台网观测能力评估

为了解中国地震局地磁台网的观测能力与国际上发达国家之间的优势和差距,本文从固定地磁台站和科学观测台阵两个方面对国内外地磁台网做了一个横向对比。结果表明,中国东部固定地磁台站的观测能力已达到国际先进水平,中国西部还需加强固定地磁台站的建设,而科学观测台阵也需在一些方面继续加强。     

高压直流输电对湖北省地磁观测的影响

本文研究2017—2022年湖北省地磁观测受高压直流输电干扰的情况,发现目前有14条线路造成干扰,干扰集中在新线路投运初期,年均受干扰天数约105天。此外,探讨了高压直流输电线路的发展特点和湖北地磁台站布局的合理性,归纳了缓变的4种基本形态,明确了各种干扰形式的处理思路和步骤,发现同一线路对不同台站的干扰幅度,以及对同一台站地磁Z、F分量干扰幅度均线性相关。研究结论有助于提高地磁高压直流干扰数据处理的精度和效率,为进一步开发自动化处理算法积累了理论基础。     

高压直流输电对地磁观测的干扰现状

随着经济的发展,城市化进程的加速,我国地磁观测受到的干扰日趋严重,近年来兴建的高压直流输电工程对地磁观测的影响尤其突出.笔者调研我国目前及将来高压直流输电工程的分布和影响范围,初步分析了高压直流输电对地磁观测的干扰原理和典型的干扰曲线形态,为地磁数据预处理和利用提供一定的参考.     

《地震地磁观测与研究》创刊30年

《地震地磁观测与研究》的三十年,一直伴随着我国地震地磁科学技术的进步与发展。这本杂志应用性很强,     

地埋式地磁观测装置的设计与实现

地埋式地磁观测方式具有占地面积小、无地面建筑物、施工简单、不受农田保护限制等特点,与传统的地磁台站观测方式相比,避免了征地和磁房建设的困难。将地磁观测场地建在观测环境优良的保护区内,有利于推广建造和开展大范围的地磁观测。本文针对现有地埋式地磁观测装置仍存在的保温不足、防水处理不当、稳定性低和使用周期短的问题,提出了一种新的装配式地埋式设计方案,从观测装置的材料使用、结构设计、建造布局、仓室保温等方面分别进行了理论计算和观测实验验证。计算和实验结果表明,该装置实际最大日温差小于0.2℃,理论年温差小于8℃,具有施工简单、稳定性高、防水性能好和保温良好等特点。     

中国地磁台观测的2014年地磁急变

地磁急变（jerk）是起源于地球外核并在导电地幔过滤效应后在地球表面观测到的一种地磁现象,其反映了地核内部某些动力学过程.Jerks在空间范围上既可以是区域性的,也可以是全球性的.中国地区地磁台能否检测到2014年jerk？针对这一问题,利用中国大陆10个地磁台的磁静日月均值和CHAOS-6全球磁场模型,分析了X、Y和Z分量2008—2018年期间的长期变化,估算了2014年前、后的长期加速度值,确定了2014年地磁jerk的时间和强度.研究表明中国地磁台Y分量的长期变化为"Λ"型,Z分量存在明显的"V"型,具有典型的jerk特点.Y分量jerk出现的时间大约在2014年6月,比非洲大陆的Algeria TAM台和南美洲French Guiana KOU台时间滞后大约4个月.这暗示着产生jerks的地核流体波动的时序特点.中国西部和东北部地磁台的长期变化形态有明显的差别,主要由非偶极磁场引起.CHAOS-6模型与地面台站的长期变化形态并非始终一致.本文结果有助于更好地理解和解释长期变化的时间演变和地理分布,并为深入探讨jerks的地核起源和驱动机制提供新的观测约束.     

中国地磁台观测的2014年地磁急变

地磁急变（jerk）是起源于地球外核并在导电地幔过滤效应后在地球表面观测到的一种地磁现象,其反映了地核内部某些动力学过程.Jerks在空间范围上既可以是区域性的,也可以是全球性的.中国地区地磁台能否检测到2014年jerk？针对这一问题,利用中国大陆10个地磁台的磁静日月均值和CHAOS-6全球磁场模型,分析了X、Y和Z分量2008—2018年期间的长期变化,估算了2014年前、后的长期加速度值,确定了2014年地磁jerk的时间和强度.研究表明中国地磁台Y分量的长期变化为"Λ"型,Z分量存在明显的"V"型,具有典型的jerk特点.Y分量jerk出现的时间大约在2014年6月,比非洲大陆的Algeria TAM台和南美洲French Guiana KOU台时间滞后大约4个月.这暗示着产生jerks的地核流体波动的时序特点.中国西部和东北部地磁台的长期变化形态有明显的差别,主要由非偶极磁场引起.CHAOS-6模型与地面台站的长期变化形态并非始终一致.本文结果有助于更好地理解和解释长期变化的时间演变和地理分布,并为深入探讨jerks的地核起源和驱动机制提供新的观测约束.     

南海西南海盆构造演化的热模拟研究

南海西南海盆的张裂和海底扩张是白垩纪末至中始新世南海形成过程中最重要的构造事件.本文采用三维有限单元法对该区的热演化过程进行了模拟计算.通过对变形、温度结构的计算,研究了西南海盆张裂变形、海底扩张持续时间、地幔物质上升、地壳岩墙沿扩张中心的挤入扩张活力、岩浆活动等.计算结果表明：由于其深部动力学条件不足,海盆一次扩张持续时间在10～15Ma之间,其后地幔物质的上升活动逐渐停止,地壳失去扩张动力,使得扩张中心成为残留扩张中心的死亡裂谷,而未构成中脊或中隆带.虽然该处地幔物质上升的潜力不足,但伴随局部的断裂,尤其是盆、缘边界的拆离拉张,仍能产生相当强烈的岩浆喷溢活动,导致此区海盆成型之后的海山崛起.     

地磁扰动的时空变化规律和产生原因：统计和模拟研究

地磁感应电流（Geomagnetically Induced Currents,GICs）是发生在地球表面的一种空间天气现象,对石油管道、电缆等长距离地面基础设施会产生不利影响.研究GICs的产生原因及其与太阳风驱动条件的关系对于预报灾害性空间天气具有重要意义.由于GICs的产生与地磁场扰动紧密相关,本文利用北半球100多个地磁台站的长期监测数据,统计分析了地磁扰动及其时间变化率（磁扰率）与各种太阳风参数/地磁指数之间的相关性,并以2013年3月17日的磁暴事件为例,采用全球空间天气模型框架（space weather modeling framework,SWMF）模拟了磁暴期间地磁场扰动在北半球的分布以及日地空间中各电流体系对地磁扰动的作用.研究结果表明：（1）中低纬度的地磁扰动北向分量B_x与表征环电流强度的SYM-H指数呈现较高的正相关性（相关系数CC=0.75）,高于它与亚暴AE指数以及其他太阳风参数的相关性,说明磁暴期间环电流是导致中低纬度北向磁场减弱的主因,而在平静期间东向的磁层顶电流是中低纬度北向磁场增强的原因;（2）地磁扰动率与太阳风动压、行星际磁场IMF B_z、亚暴AE指数或者磁暴SYM-H指数均没有强相关性;（3）高纬地区的磁扰率通常大于低纬地区,而较强的磁扰率倾向于出现在中等磁暴或者中等-强亚暴期间的中高纬地区;（4）SWMF模型能较好地反演地磁平静时的北向地磁扰动和磁暴时的东向地磁扰动;（5）磁暴期间,磁层电流对中低纬度北向地磁扰动的贡献最大,而电离层霍尔电流对高纬地区的北向地磁扰动有着很强的支配地位;另外,高纬地区的东向地磁扰动主要由霍尔电流控制,而中低纬地区则受制于场向电流.

     

中国地区地磁急变特征对地磁场长期加速度的响应

研究中国地区地磁急变（jerks）和地磁长期加速度（secular acceleration,SA）的响应关系,有助于深入了解地磁急变区域特征,并为地磁急变的地核动力学起源研究提供有用信息.本文利用中国地磁台站观测数据和CHAOS-7磁场模型,研究了自2000年以来中国地区地磁急变和地磁长期加速度的时空响应关系.结果表明,地磁长期加速度在东半球和西半球有不同的变化特征.西半球加速度斑块主要出现在赤道附近,并呈现明显的西向漂移特征;而东半球加速度斑块则在南北和东西方向上来回运动.地磁急变与长期加速度斑块的强度和位置密切相关,地磁急变通常发生在地磁长期加速度强度（secular acceleration intensity,SAI）的极小值时期.自2000年以来,全球长期加速度强度大约在2006年、2009年、2012.5年和2016年达到极大值,而在2003年、2007年、2011年和2014年附近达到极小值.中国地区在2003年和2014年出现地磁急变,这两个年份既是东半球长期加速度强度的极小值时期,也是长期加速度正负斑块反极性的过渡时期.然而,在2007年和2011年,中国地区没有发生地磁急变现象,主要原因可能是这两个年份附近中国地区长期加速度正负斑块没有发生反极性变化,同时东半球长期加速度脉冲斑块主要分布在南半球,远离中国地区.这些脉冲斑块对中国地区地磁长期变化的影响主要表现为引起长期变化的小幅波动.

     

中国地区地磁长期变化研究

采用2000~2004年中国地区34个台站的地磁日均值数据, 计算了通日和静日的平均年变率,以及静日的拟合年变率.应用上述年变率, 建立了2000.0~2005.0年代中国地区地磁场长期变化泰勒多项式模型和曲面样条模型.分析讨论了该泰勒多项式模型和曲面样条模型与国际地磁参考场长期变化模型(IGRF-SV)的异同, 结果表明,中国地区地磁长期变化的泰勒多项式模型与曲面样条模型的形态与数值是一致的,而且与IGRF-SV长期变化的趋势也是一致的,但中国地区地磁长期变化具有区域特征.     

成灌高铁运行对成都地磁台观测数据干扰测试

成都地磁台距成灌高铁运行线路垂直距离约1.5 km,使用数字化磁通门磁力仪GM4,在轨道沿线不同距离处进行野外测试。测试结果表明,轨道交通的运行对周围地磁观测环境产生干扰,干扰距离约6 km,干扰主要来自轨道泄露电流及输电线路产生的磁场。     

2000年中国地区地磁场长期变化的区域特征

本文用中国地磁场复测点和地磁台站资料,建立了2000年代中国参考地磁场长期变化模型CGRF-SV2000.模型显示,中国地区地磁场变化比较平缓,X、Y、Z、H、D、I、F七个地磁要素的“无符号平均年变率”分别为12.2 nT/a、8.2 nT/a、43.8 nT/a、11.8 nT/a、0.96(′)/a、2.99(′)/a、22.4 nT/a,比国际参考地磁场IGRF给出的全球年变率约小1/3到1/2.各地磁要素的变化显示,地磁北极正在向中国移近,或者说,中国正在向高地磁纬度方向移动,平均移动速度约为3(′)/a.磁偏角变化还显示,中国地区东西部偏角差异继续扩大.作为检验和对比研究,本文利用第8代国际参考地磁场（IGRF）模型,分析了全球地磁场长期变化的时空特征,讨论了全球长期变模型IGRF_SV与中国长期变模型CGRF_SV的异同点.对比分析表明,中国地区地磁场的长期变化与全球长期变化总趋势基本符合,但是,CGRF_SV也表现出一些特有的局部异常特征.     

环境变化干扰影响地磁台观测问题分析与探讨

整理泉州白水营地磁台历史资料时发现数据不正常,摘例分析1999年日均值差值曲线异常突跳的问题,查找环境变化干扰因素;再溯1988～1989年初鱼池铁丝影响磁变仪基线值突变及相关试验分析研究、剔除影响工作,强调地磁观测环境净化保护.     

基于深度神经网络的地磁观测数据高压直流输电干扰事件识别

随着越来越多高压直流输电线路的投入运行, 地磁观测数据质量受到了严重影响.现有以人工或半人工方法识别高压直流输电干扰事件的工作量也随着受干扰范围的不断扩大和地磁观测仪器的增多而成倍增加.为了高效、准确地识别地磁观测数据中的高压直流干扰事件, 本文基于卷积神经网络和长短期记忆神经网络, 提出了一种高压直流输电干扰事件自动识别深度学习模型.利用2012年1月1日至2014年12月31日地磁台站原始观测数据, 结合专家标注的持续时间在2 h内的高压直流输电干扰事件记录, 制作高压直流输电干扰样本34360条, 正常样本34360条.模型在训练集上的准确率达到了94.12%, 验证集上的准确率达到了92.94%, 测试集上的准确率达到了92.86%.初步研究表明深度学习方法在识别地磁观测数据中的高压直流输电干扰事件中具有较高的准确率, 为下一步自动识别地磁观测数据中的车辆干扰、基建工程干扰、轻轨干扰等其他干扰事件提供了一种新的思路.