2017年全国地磁垂直强度极化方法震例研究

近年来已有研究表明,岩石破裂时ULF(超低频)频段的磁场会发生变化,且临近破裂时岩石附近磁场强度会出现短周期前兆变化,地磁垂直强度极化方法是目前地震磁扰动定量分析中机理明确、处理手段成熟且异常信息提取能力较强的方法之一.该方法基于谱分析,将磁场垂直分量Z和水平分量( H或G)的频谱振幅相比较.大量数值模拟结果表明,一次...     

2022年3月26日青海德令哈MS 6.0地震前地磁极化异常变化特征

<正>1研究背景众多岩石物理实验和震例研究发现,地震在孕育和发生过程中会伴随一定幅度的电磁波辐射异常（Molchanov et al,1992;汤吉等,2010）,但是这种由地震引起的地磁异常信号微弱,且容易受到空间电流体系和人为活动等因素的干扰。因此,有必要在提取震前地磁异常信号时突出震磁信号并抑制干扰源信号。Hayakawa等（1996）提出地磁极化法,并在1993年关岛8.0级地震前发现了地磁极化高值异常现象。该方法基于来源于地壳内部的磁场垂直分量幅度大于或接近水平分量幅度的理论基础,利用地磁垂直分量和水平分量幅度的比值来提取与地震有关的地磁异常信号。目前,该方法得到广泛应用并被不断完善,取得较好的应用效果。     

地磁加卸载响应比影响因素研究

<正>1研究背景地震孕育是非线性不可逆的过程。尹祥础等（1991）提出利用震源区介质加载与卸载的响应差别来定量刻画地震的孕育过程,定义新的参数为加卸载响应比。王文等（1995）利用磁静日地磁垂直分量白天最低值与夜间零点值的比值,首次探讨了地磁场的加卸载响应比与地震的关系;曾小苹等（1996）对该方法进行了延伸,提出将太阳风作为地磁场的加载和卸载,并利用1965—1991年北京地震台地磁垂直分量日变幅度来计算加卸载响应比,分析发现,响应比高值区域与台站周边中强震有较好的对应关系;冯志生等（2000）对1983—1997年江苏地区加卸载响应比异常与地震之间的关系进行了研究,     

论1993年关岛地震所报道的地磁前兆

Hayakawa等（1996）和Miyahara等（1999）利用距离震中67km处的磁力仪记录的1s间隔采样数据,通过极化分析（地磁场垂直分量与水平分量的比值）认定了1993年关岛Mw7．7级地震的前兆性超低频磁异常变化。为了检验他们的结果,我们将他们的数据（GAM）与取自日本柿冈观测台（KAK）的1s间隔数据以及全球地磁活动指数Kp进行了比较,并查看了由美国地质调查局在关岛地磁台的工作人员保存的目志记录。我们有以下发现：（1）Hayakawa等和Miyahara等的数据分析过程都存在问题;（2）GAM地磁台数据、KAK观测台数据和Kp数据之间显著相关;（3）这次地震之前不存在可识别的局部异常信号。我们在极化分析中发现的所谓异常变化只是正常的全球地磁活动的一部分,与这次地震并不相关。     

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。     

2022年青海门源6.9级地震前岩石圈磁场异常变化分析

基于青海及甘肃部分地区2020—2021年2期流动地磁测点的观测资料,获得该地区的岩石圈磁场异常变化,通过研究岩石圈磁场各个分量的变化特征,系统分析2022年1月8日青海门源6.9级地震前岩石圈磁场的异常变化特征。结果表明：(1)门源地震前,震中区域岩石圈磁场各个分量具有较为明显的异常显示。具体表现为：震中区域附近岩石圈磁场变化的水平矢量具有方向转向及幅值弱化的异常变化现象;垂直矢量方向出现明显的南向、北向对冲的异常现象;磁偏角在震中附近具有“0”变线和高梯级带分布;总强度和垂直分量在震中附近具有“0”变线分布,并发生弯曲。(2)依据压磁效应分析,冷龙岭断裂北部岩石圈磁场增大,应力变化主要以释放为主,应力变化应处于较低水平;冷龙岭断裂南部岩石圈磁场强度减小,应力变化主要以积累为主,应力变化应处于较高水平。门源地震前,冷龙岭断裂构造应力调整引起的压磁效应可能是造成震中区域岩石圈磁场异常变化的主要原因。     

华北地震区岩石圈磁异常场零值线与中强震震中分布关系

通过对华北地震区岩石圈磁异常场各分量的零值线分布以30km为缓冲半径建立缓冲区,并对缓冲区内1900年以来MS4.0及以上大陆地震进行统计,探讨华北地区岩石圈磁异常场零值线分布与中强震震中位置关系,发现7.0级以上地震震中分布与岩石圈磁异常场磁偏角、N向分量、E向分量以及垂直分量零值线的分布位置关系密切,其中震中分布与磁偏角的相关性最高,达83.3%。     

双轴压力下岩样自电位变化实验的新结果

利用伺服控制双轴加载系统,采用阵列式布局的应变、自电位测量方法,对岩石样品弹性变形阶段和破坏过程中的应变和自电位进行了实验研究. 结果表明,在突然加卸载、黏滑和岩样破裂几种特定情况下,自电位和应变场均出现了互相关联的脉冲状突然变化,且具有相当大的空间展布. 尽管有时应力σ值相当高,但当应力变化率γ= dσ/ dt为零（恒载）且保持正、负常数（匀速加、卸载）时,自电位始终没有异常出现. 反之,无论γ的增量Δγ为正值或负值,当γ突变,即对样品进行突然加卸载的时刻则出现了脉冲状自电位信号ΔV,Δγ的正或负对ΔV的影响是相反的. 分析表明,应力突变时ΔV与Δγ的异常幅度成正比. 应力突变和岩石破裂过程中自电位明显的时空变化意味着,孕震区附近如果自电位有突变,就有可能观测到相关的自电位前兆和同震变化, 并可能出现同步的应变变化,这给地震的自电位和应变前兆方法提供了实验证据.     

中国大陆几次强地震长波辐射异常分析

大地震前存在长波辐射异常已被许多震例所证实,为进一步分析强地震前的长波辐射异常变化特征,提取其异常的判定指标。以多年静止卫星长波辐射资料（OLR）为基础,应用小波变换和功率谱估计方法对中国大陆6级以上地震进行分析研究。结果表明,6次强地震前三个月内均出现不同程度的长波辐射异常现象,与以前震例分析结果较为一致。空间上在震中及其附近区域异常整体呈现开始-增强-极值-减弱-消失过程,异常最大值时大于多年均值的1倍标准偏差的范围面积达数万到十几万km²,异常最大值时相对功率谱幅值均在10倍以上;时间上震中附近小区域相对功率谱幅值持续偏离多年均值的1倍标准偏差,持续偏离时间介于40~75天。这些强地震的异常判定指标具有短期预测指示意义。     

地震非均匀度物理意义的实验研究

资料表明某些强地震前中小地震的地震非均匀度（GL值）参数在强地震孕育进入中期或短期阶段出现明显异常变化, 显示出区域中小地震活动状态发生变化. 本文通过对含有障碍体的平直断层、 挤压型雁列式断层及Ⅲ型剪切裂纹等3种类型的岩石样本变形破坏过程声发射事件时间序列的分析, 讨论了GL值变化的物理意义. 计算结果表明, 这3种标本变形破坏过程中, 在应力应变处于非弹性阶段前夕或在岩石整体破裂失稳前破裂成核期间, GL值出现持续大于１的异常变化. 表明GL值能较好地刻画受压岩石破坏前的应变的非弹性变化, 具有一定的标本破裂指示意义.      

极化方法在分析地磁秒数据异常信息中的应用

采用极化分析方法处理地磁秒数据.对不同台站地磁秒数据进行分析发现,极化值在地震发生前约2个月内有明显异常,且在傅里叶频谱上表现不太明显.另外,不同地磁分量的极化值映震效果不同,大部分震例极化值升高、振幅增大,小部分震例极化值低值、平稳.研究认为,该方法可以用于地磁秒数据震磁异常信息提取.     

2008年汶川地震近断裂区域变形场的空间分布

应用Yoshimitsu Okada及Steketee静态断裂位错模型及目前汶川地震研究成果,理论上反演龙门山近断裂区域在汶川地震中从震源深处至地表的变形(应变)场分布.通过矢量合成及坐标变换方法将Yoshimitsu Okada单一静态断裂位错模型应用于龙门山断裂带错裂研究中,重点研究汶川地震中因龙门山中央主断裂中、北段和山前断裂中段共同错动形成的应变场.模拟揭示了应变场平面和垂直分量的空间分布特征.研究发现:应变场垂直分量的幅值在震源深处大于地表,但在地表分布范围较大;应变场沿断裂走向分量的幅值和影响范围由震源深度至地表均逐渐增加;应变场垂直于断裂走向分量的变化情况类似于垂直向应变场;震源深度附近的大变形可能为龙门山断裂在地震中强烈挤压形成的塑性变形.研究表明从震源至地表,所有应变场分量从断裂两侧附近位置至远离断裂,幅值均迅速衰减;其中地表部分的最大变形与现有计算成果近似,变形场的变化特征与地表科考近似,断裂两盘变形方向与震后InSAR资料揭示的情况一致.     

中强地震前地磁极化异常特征及其与后续地震的关系

基于国家地磁台网中心的地磁秒采样数据,采用地磁垂直强度极化法,计算了2019年1月1日至2020年7月31日全国各地磁台站的极化值,对2019年中国大陆西部(110°E以西)极化异常进行了分析,研究了2020年于田M_S6.4等中强地震前地磁极化异常变化特征及其与后续地震的关系。研究发现:(1)地磁极化异常具有空间成组特征,即空间上多个地区可以同时出现地磁极化异常;地磁极化异常一般被认为是震前震源区发生断层蠕动或岩石破裂导致的电磁辐射,这意味着震前可能会有多个地区同时发生断层蠕动或岩石破裂,这一现象似乎表明有一个"力源"在主导多区域同时发生断层蠕动或岩石破裂。(2)地磁极化异常的后续地震具有成组特征,即一个地区出现极化异常后可能发生多次地震。该现象对日常会商分析具有重要参考意义,即此类异常发生预期地震后可能还会有类似地震的发生。(3)以往的一些研究认为地磁极化异常一般在震前2—3个月出现,但本研究发现极化异常出现后10个月在异常区域仍然会发生地震,这表明电磁辐射异常可能不仅仅是短临异常,还可能具有中期指示意义,即断层蠕动或岩石破裂发生时间可能在震前近1年左右便已开始...     

地震前后岩石圈磁场变化特征分析

本文以九江—瑞昌M_s5.7级地震和汶川M_s8.0级地震为研究对象,根据两个震区地震后观测所得地磁场三分量数据和“2005.0中国地磁图”项目所积累的地磁场三分量数据,建立了两个震区的岩石圈磁场模型.通过对比分析两个震区岩石圈磁场总强度、磁偏角、磁倾角三个独立分量地震前后的时空变化特征,初步探讨地震与岩石圈磁场变化关系,寻找有效震磁变化信息.结果表明：（1）两次震中均位于岩石圈磁场的磁偏角和磁倾角零值线附近;（2）震后震中百公里范围内岩石圈磁场分量均出现了不同程度的异常变化;（3）震中附近岩石圈磁场出现了明显的与地震相关的变化,该变化在两个震区表现出相近的规律性.     

利用GPS与GRACE监测陆地水负荷导致的季节性水平形变：以喜马拉雅山地区为例

地表陆地水负荷变化是引起重力场和地壳形变呈现季节性特征的主要因素,并且能够利用地表及空间大地测量技术对其进行有效的监测.本文通过对质量负荷形变效应的理论模拟,描述了水平分量的形变指向以及垂直与水平分量的幅值比可以提高对负荷区域的辨别程度,并且联合GPS坐标时间序列及GRACE模型对喜马拉雅山地区的季节性负荷形变进行了详细对比分析,研究结果显示两者垂直分量的季节性变化具有较好的一致性,且GPS周年项幅值要大于GRACE.而由GRACE解算得到的水平分量结果表明该地区季节性形变主要受东南亚及印度东北部地区的陆地水负荷控制,位于喜马拉雅山地区多数GPS台站的垂直分量及北向分量的初相位与GRACE模型解算结果相近,而部分GPS台站的东向分量与GRACE模型存在明显不同,由此导致GPS与GRACE监测到的形变指向存在差异.通过对GRACE估算精度以及GPS垂直与水平分量幅值比的深入分析,发现GPS对局部周边地区的河流、谷地及农田灌溉等负荷变化造成的形变效应较为敏感,而GRACE由于截断阶次及平滑滤波等影响因素,不仅造成在水平分量上的分辨率远低于垂直分量,而且整体估算精度要低于GPS观测得到的形变信息.     

基于岩石变形声发射实验结果讨论岩石失稳的可预测性

根据室内岩石变形声发射实验结果,计算了声发射序列的地震非均匀度GL值,并以此探讨了岩石破裂失稳的可预测性。在双轴压缩、等速率加载条件下,含障碍体断层、挤压雁列断层和Ⅲ型剪切断层等非连续岩石标本在临近滑动失稳前,声发射活动均出现了显著的均匀—非均匀的状态变化,表现为GL值出现持续大于1的异常变化,GL值异常的位置与破裂成核部位相重合,并与断层走向一致;改变统计窗长、窗内分割数及能级统计下限计算声发射序列的GL值,结果表明,GL值计算结果具有一定的稳定性。综合分析认为,地震非均匀度(GL值)可以较好地刻画岩石失稳前夕因破裂成核导致的声发射活动在时间分布上的状态变化,GL值持续异常是岩石失稳的显著性标志,对预测岩石失稳具有较好的指示意义。     

地磁加卸载响应比与地震对应系关系研究

通过对浙、沪、苏邻近４个地磁观测点的近十年的资料,及邻近区域１０个地震进行了每日Ｚ分量日变加卸载响应比随时间变化和响应比月均值的相关研究。结果表明：加卸载响应比阈值ＰＯ（Ｚ）和响应比月均值ＰＭ（Ｚ）的大小与地震的震级、震中距及异常出现的早晚并非完全呈线性相关;当响应比值大于某一阈值时,有可能发生一定震级的地震;按该方法结果综合分析?载止１９９８年９月底,未来１年左右的时间内在该研究区域或更大范围（     

汶川8.0级特大地震的断裂特性与强地面运动的关系

2008年汶川8级地震的发震构造是高角度铲形逆冲断层,伴随这种类型地震的远近场强地面运动在中国是第1次被记录到。综合汶川地震发震构造、破裂过程和强地面运动峰值加速度的资料,探讨高角度铲形逆冲断裂作用与强地面运动的关系。结果显示,龙门山断裂带内强地面运动峰值加速度明显大于断裂带外的台站,前者可达后者的2倍多。同时,该地震强地面运动具有很大的垂直分量,近断层垂直分量大于水平分量。结合远场资料,发现龙门山断裂带上盘峰值加速度垂直分量总体上大于下盘,上盘垂直分量的衰减比下盘慢。不考虑远场的高值异常,水平分量似乎也存在上盘效应,但目前无证据表明这些异常应该被剔除。另外,远场地面运动特征显示,相对于反方向,沿同震断层扩展方向(NNE)的峰值加速度水平分量衰减较慢,垂直分量的这种方向效应不明显。考虑到汶川地震破裂浅、断面陡和以垂直形变为主这3个显著的同震构造特性,近场和远场地面运动记录反映出位错类型和台站的实际断层距的控制作用。正因为汶川地震高角度铲形逆冲断裂结构的特殊性,导致其地面运动与普通逆断型地震强地面运动的同震效应在某些分量上相同,其他分量存在差异。     

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力垂向识别能力研究

重、磁勘探具有效率高、成本低、工作范围广等优点,已在地球物理勘探中得到了广泛应用.前人大多在不考虑重、磁勘探观测精度的条件下进行了垂向识别能力的研究,但在考虑重、磁观测精度条件下,重力（重力异常、重力张量）与磁力（磁力异常、磁力三分量、磁力张量）对孤立异常的垂向识别能力如何则需要进行深入的理论研究.本文从重、磁场正演理论出发,以球体（点源模型）和无限延伸水平圆柱体（线源模型）为例,考虑给定观测精度条件下,以重力和磁力幅值大小与观测精度的关系来研究垂向识别能力,从而消除了背景场的影响,提高了研究结果的可靠度.通过研究表明,对于孤立异常,重力张量在浅部一定深度内比重力异常的垂向识别能力强,该深度与重力异常和重力张量观测精度的比值成正比;垂直磁化磁力张量在浅部一定深度内比化极磁力异常的垂向识别能力强,该深度与磁力异常与磁力张量观测精度的比值成正比;磁力在浅部一定深度内比重力的垂向识别能力强,该深度与地质体的磁化强度和剩余密度比值、重力观测精度和磁力观测精度比值成正比.通过重力和磁力垂向识别能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.     

汶川8.0级地震前后全国倾斜场变化初步分析

由于岩石介质的不均匀型,在易破区域会出现应力积累,伴随着倾斜会出现较大的变化。由岩石破裂实验可以看出破裂区在破裂前出现了体积变大（鼓包）或变小（凹坑）现象,如果在岩石表面放置倾斜仪器,我们不难得出各仪器的倾斜方向指向或背向破裂点。本文采用全国前兆台网地倾斜（水管）数据,使用5次曲面函数区域插值的方法,拟合出地倾斜场（图1）。