陕西及其邻近地区地磁短周期异常和上地幔高导层的初步研究

近年来,随着对地震孕育背景和上地幔地球物理特性的研究,人们日益注意用地磁短周期异常来研究地壳和上地幔的电性结构。在我国继陈伯舫提出渤海地区西部地磁短周期异常并推测其下存在电导率异常后,徐文耀等人分析了甘肃东部的地磁短周期异常,也提出该区存在一东西向高导带。最近,祁贵仲等人利用渤海地区25个台站的地磁资料,进一     

唐山地震与青光地磁台转换函数的时间变化

一、前言对唐山地震期间青光台的地磁短周期变化进行了分析,目的是检验在唐山地震前是否由于应力活动使地下物质的电导性质发生变化,为今后用地磁预报地震的工作探索一条途径。地球电离层、磁层外场引起的地磁短周期变化,可以反映地壳及上地幔的电磁性质-电导率的状态,或与之有关的水及热流的活动状态,这些状态可能和震前膨胀有关。本世纪初人们就用地磁短周期变化探查地壳及上地幔电导率的空间变化,研究地下     

二维磁力仪台阵磁测深——加拿大阿尔伯塔大学高夫教授磁测深工作简介

一、前言电导率是表示地球内部物质成份与物理状态的一个重要参数。研究地壳和上地幔电导率的横向变化,可以提供与地质构造有关的信息,它对研究地球内部的温度及其分布也具有重要意义,通过对电导率的测定和研究,能使我们更好地了解地壳及上地幔的热性质。探测地球内部电导率的方法主要有三种,即经典四电极电阻率测深法、大地电磁测深法和地磁测深法。经典四电极电阻率测深法在研究大陆地质方面有特殊的意义;大地电磁测深法主要用于大陆上,近年来也用于海洋上;磁测深能够测定地壳上地幔电导率分布的横向不均匀性,也能估算导电体的深度和相应的电导率。地壳和上地幔电性结构横向不均匀性的研究程度,取决于磁力仪的疏密程度。     

地震的感应磁效应（二）

本文是“地震的感应磁效应（一）--三维电磁感应的数值理论”一文的继续。首先从理论和实际计算两个方面证明了三维电磁感应数值方程解的唯一性、收敛性和稳定性,从而充实了作为研究地壳、上地幔电性结构横向不均匀性理论基础的“三维数值方法”。作为这一理论方法的实际应用,文中对不同源场周期和具有不同埋藏深度的三维电导率异常体进行了模拟计算,以研究地震感应磁效应的大小、空间分布特征和频率特性。模拟计算结果表明,对于周期从数秒到数分钟的地磁短周期变化,若电导率异常体的线度与5至7级地震的震源体积大体相当,其电导率较原背景电导率高近一个量级,其感应磁效应主要特征为:在异常体正上方,地面磁场的水平分量变化最大,相对变化量约30％;在异常体于源场方向一致的两侧,垂直分量变化最大,相对变化量约40-50％。因此,观测短周期地磁场的异常变化,有可能是监测地震孕育过程地下电性变化的一种试验途径。但由于上述异常强度在空间上衰减迅速,所以观测必须接近震源区,这对测点的选择是个不利的因素。     

唐山地震的震磁现象

唐山震区及其附近存在着上地幔高导层的隆起,这可能是唐山地震孕震构造特征之一,而地震前后的地磁场短周期变化的转换函数与Wiese矢量的异常变化,可能是震源区地下电导率变异的反映。震前地磁总强度在宁河、东堤头等测点存在8—10nT的变化异常,在北京测区显示了地磁总强度统计参数的异常信息。地磁垂直分量的变化异常,唐山约为-12nT,昌黎约为10nT。此外,在地磁垂直分量的功率谱、相关系数、日变幅、日变低点时间等方面均有异常显示。     

大地震发生前地球的深部过程及其在地震预报中的意义

在我国大陆发生的一些地震之前,曾观测到重力,远震 P 波及近震 Pn 波走时残差和上地幔电导率等异常,这些异常具有空间范围广、时间长和幅度大的特点。用已知的地震孕育模式和前兆模式解释这些异常是困难的。本文试用地球深部物质在温度、压力改变时介质物理性质的变化作为这类异常的可能原困。     

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。     

甘肃三个台地磁日变赫斯特指数的时序特征

选用甘肃嘉峪关、兰州和天水地磁台2011—2013年的观测数据,重点研究地磁垂直向日变化波形下行段的赫斯特指数变化的时序特征。结果表明,在此3年内,嘉峪关台和兰州台地磁垂直向日变化波形下行段的赫斯特指数变化范围分别是0.08和0.06,天水台在2012年存在一个赫斯特指数幅度超过正常变化范围的过程,在此过程完成后的2013年7月22日,在距离天水130km的漳县和岷县交界发生M6.6地震。结合其他学者的研究结果,认为这一赫斯特指数的异常变化过程可能反映了区域性地球深部(下地壳与上地幔)热物质运移变化而引起地球局部居里面变化,也可能是地震孕育过程在地磁日变中的表征。这一发现有益于进一步研究地磁日变异常的机理、震磁关系以及地震预报的探索。     

南极上地幔结构异常对长周期自由振荡的影响

2012年发生的苏门答腊大地震激起了强烈的环形地球自由振荡,本文利用南极26个地震台站记录的此次大地震激发的₀T₁₀简正模,分析南极上地幔结构异常对长周期自由振荡的影响,我们将震后20 h的自由振荡观测数据与利用PREM地球模型模拟的结果进行比较,结果表明：在震后较短时间内区域性（区域的范围远远小于简正模的波长）上地幔结构异常能显著影响长周期自由振荡质点的偏振,引起简正模强烈的偏振异常.以往研究主要关注地球自转和全球范围的上地幔结构异常对长周期自由振荡简正模的影响,局部范围的上地幔结构异常对长周期自由振荡的影响并未被重视.对南极地区₀T₁₀垂向偏振异常的进一步分析表明：南极大陆上地幔存在方位各向异性,上地幔各向异性主要分布在横贯南极山脉下方,深度范围约为70~660 km.利用震后较短时间内的长周期地球自由振荡观测资料可以对局部区域上地幔的各向异性及其深度范围提供约束,可作为剪切波分裂和面波层析成像技术的补充.     

地震前后短期地磁扰动_(△H)~(△Z)的异常变化

一、引言短期地磁扰动是指磁暴急始、湾扰与地磁脉动等扰动时间较短的地磁变化。磁扰的源场来自磁层和电离层的电流体系,因而它们在较大范围内可看作均匀分布。但是,由于它们在地球内部所产生的感应磁场与地下电导率分布密切相关,所以,相距很近的两地往往观测到磁扰不一致。这就是说短期地磁扰动可以反映地下电导率的横向不均匀性,目前国内外均已发现了一些电导率异常区。一些作者还研究了短期地磁     

小江断裂带周边地区三维P波速度结构及其构造意义

作为青藏高原的东南边界,小江断裂带在高原物质的侧向逃逸中发挥着重要的作用.本文利用流动地震台阵及固定台站的走时观测资料,对小江断裂带及周边区域的壳幔三维P波速度结构进行了研究.结果表明,在中上地壳,小江断裂带内部主要为低速异常,其东侧主要为高速异常.在中下地壳,小江断裂带中部为低速异常,北部和南部主要为高速异常,其中北部的高速异常可延伸到地表附近,南部的高速异常可一直延伸到上地幔.我们推测,小江断裂带中部的低速异常与深部热作用有关;北部的高速异常可能是晚古生代地幔柱活动导致大量基性和超基性幔源物质侵入地壳引起的,它的存在对青藏高原物质向南逃逸起到了一定的阻挡作用,可能是导致川滇活动块体北部次级块体快速抬升的重要因素;南部顶界面向北倾斜的高速异常体对川滇活动块体向南滑移起到了进一步的阻挡作用,导致其上覆的中上地壳低速异常区发生较强的变形和强烈的地震活动,同时在上地幔深度范围起到了稳定的作用,使其南部区域的介质受青藏高原物质向南挤出的影响明显减小.     

地磁脉动预报地震的研究

阐述了利用数字化地磁脉动观测资料预报地震的研究工作及其结果．根据感应磁效应理论，地磁脉动比起常规的地磁观测方法，更能有效地反映震前地下介质电导率的异常变化，尤其是震前的短临异常变化．我们的研究结果也表明，震前地磁脉动传递函数，有明显的短临异常，且有典型的异常形态，并取得较好的预报震例．地磁脉动预报地震是很有前途的地震预报新方法，它将会使以磁报震的研究工作取得新的进展．      

上地幔电导率-温度关系及在大地电磁测深法中应用综述

上地幔热结构的研究对探索地球内部物质状态和岩石圈形成演化过程,评估自然资源的存储状况,监控火山区岩浆活动从而降低自然灾害风险等有着重要的意义.本文概述了基于不同岩石物理学高温高压实验得到的上地幔矿物电导率-温度关系.通过分析并对比前人的实验结果,讨论了不同实验得到的同一矿物的电导率-温度经验关系中参数差异产生的原因.大地电磁测深法(MT)以其探测深度大,受浅部高阻体影响较小且对低阻体分辨率较高等特点,在研究壳幔电性结构、热状态和地球动力学机制中得到了广泛的应用.以MT得到的上地幔电阻率模型为基础,结合岩石物理学实验标定的矿物电导率-温度经验关系,建立上地幔的温度和熔融百分比模型,这项工作在研究上地幔热状态中起着不可或缺的作用.笔者总结并讨论了前人以MT方法获得电性结构为基础,利用电导率-温度经验关系评价上地幔热状态的应用实例,并对未来的研究工作做了展望,同时对其可行性做了评估.     

多台FHD-2B仪器实时监控软件

通过分析各种人为干扰（高压直流电、车辆、施工等）和磁暴、磁扰等磁场自然变化造成的地磁观测数据异常变化,研发一套用于地磁观测的多台FHD-2B仪器实时监控报警软件,以便能够快速、准确区分人为干扰和磁场自然变化,为地震预报研究提供真实、可靠的资料。     

上地幔低速高导层成因的探讨-水和熔体的作用

上地幔中广泛存在低速高导层,对这些低速高导层成因的研究可以帮助我们了解上地幔物质的组成、分布以及地幔动力学过程.目前,地球科学家把上地幔低速高导层的主要成因归结为水或熔体的作用.本文主要介绍了水和熔体在上地幔中的赋存状况、对地震波速的衰减作用以及对电导率的影响.最后本文评述了含水模型和含熔体模型,并对电导率研究进行了展望.     

非洲南部地壳与上地幔地震波速度与径向各向异性特征及其对克拉通岩石圈中部不连续面的启示

克拉通地区发育的岩石圈中部不连续面(Mid-Lithosphere Discontinuity, MLD)对于理解克拉通的形成与演化有着重要的意义.非洲南部的卡普瓦尔克拉通(Kaavpvaal craton)较为稳定,是研究MLD地震学特征及其成因机制的一个重点区域.本研究基于多个地震台网105个台站记录的700多个地震事件的面波波形,通过Rayleigh波和Love波成像,构建了非洲南部地壳与上地幔的三维剪切波速度与径向各向异性模型.研究结果表明,卡普瓦尔克拉通的地壳与上地幔呈现相对高速异常,其岩石圈与软流圈界面(LAB)出现在约220 km深.另外,我们在卡普瓦尔克拉通岩石圈内部约100 km深观测到一个速度突变面,可解释为MLD,并在MLD下方观测到低速层.而各向异性在上地幔的垂直方向上并未显示明显的区域性突变,似乎暗示MLD的地震各向异性特征更为复杂.结合前人的研究成果,我们推测卡普瓦尔克拉通MLD与上地幔低速层的成因可能与温度密切相关.而镁值成分异常或岩浆侵入则会局部的改变该克拉通(尤其是其北部)上地幔速度.针对MLD与上地幔低速成因的研究还需结合更多的地球物理数据和岩石实验...     

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.     

利用动力学数值模拟实验探讨上地幔地震波速度结构图像的时效性

地震波速度是认识地球深部状态和过程的主要观测参数.利用地震观测获得的速度结构图像讨论地球深部动力学过程,首先需要确定地震波速度图像能反映哪个时期构造事件的影响,这是地震波速度结构图像的时效性问题.立足于岩石物理实验依据,本文建立了上地幔温度-速度对应关系模型,利用数值方法模拟上地幔高温和低温异常的演化过程,并对中国东部上地幔动力学过程进行探讨.模拟结果显示,高温异常体的演化时间受异常体尺寸和上地幔黏滞系数控制,而低温异常的演化时间受尺度控制,与上地幔黏滞系数几乎无关.温度异常尺度越大,可被追溯的时间越久;但高温异常的保留时间远小于低温异常.考虑地震学观测的分辨率为100km,尺度为500km×300km的高温异常能持续被地震学观测20Myr,表明中国东部上地幔地震波低速异常可能反应新生代以来的热事件;而300km×120km尺度的低温异常持续时间可达~192Myr,表明中国东部地幔转换带地震波高速异常可能代表停滞的古太平洋俯冲板片.     

Sq外源和内源电流体系的经度效应和UT变化

根据ＩＧＹ／ＩＧＣ期间全球地磁台网以及中国地磁台站的资料，计算出每－ＵＴ小时的Ｓ_ｑ外源和内源电流体系．对Ｓ_ｑ电流体系ＵＴ变化和经度效应的分析研究表明，Ｓ_ｑ外源电流体系的空间图案没有显著的ＵＴ变化，电流涡焦点的地理纬度与磁赤道有密切关系，其变化范围，北半球为２５°－３５°Ｎ，南半球为３０°－４２．５°Ｓ．外源电流总强度的平均值为２２９ｋＡ（北半球）和１７３ｋＡ（南半球），其变化范围为±５０ｋＡ（北半球）和±４０ｋＡ（南半球）．Ｓ_ｑ内源电流体系的图案和强度有显著的ＵＴ变化，电流体系焦点纬度有类似于外源电流系的变化．在大西洋、印度洋、北太平洋地区，内源电流体系的总强度明显小于大陆地区的内源电流强度，表明这些大洋地区上地幔电导率低于大陆地区．     

河西走廊东部地区的大地电磁测深研究

本文给出了河西走廊东部地区十个大地电磁测深点结果。我们发现,在横穿走廊的方向上,地壳、上地幔的电导率分布发生了明显的横向变化,显示出某种带状特征。走廊盆地的下部地壳内存在一异常低阻层,其表面深度在45-50公里之间,电阻率为数个欧姆·米,厚度在5公里以内。讨论了横穿青藏高原东北缘和东缘上地幔第一个低阻层埋深的变化。并初步探讨了某些电性特征层的成因和作用。