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。     

密云水库的构造磁实验

为探讨水库地区的构造磁效应,在密云水库周围布设了221个测点,测点间距为2——5km,测点离水库堤岸的距离为几十米至15km不等,使用G-816型与G-826型质子旋进磁力仪,在1983——1987年期间,每季度观测一次地磁场总强度.地磁与密云水库蓄水的资料分析得到,地磁变化与水库的水位变化、水容量变化的关系系数分别为-(0.280.22)nT/m与-(0.350.31)10-8nT/m3,表明地磁变化与该水库蓄水变化有着较强的负相关.这种较强的负相关可能是密云水库地区地下较强磁性岩石的压磁效应的反映.由于水库构造磁实验是地震磁现象的较好模拟,因此,根据实验结果可以相信,在地震活动区布设加密的高精度地磁观测,是能够捕捉到震磁前兆信息的.      

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。     

美国的震磁观测与研究

美国地质调查局(USGS)与各有关大学,在美国西部、特别在圣安德列斯断层及其临近地区布设了包括地磁在内的地球物理观测网,用以监测该地区的地震活动。地磁观测资料的分析结果显示:5.2~7.3级地震,在离震中3~50 km的观测点与台站上,得到地磁总强度的变化异常幅度为0.3~6 nT。震磁研究结果表明:某些地震存在震磁前兆信息,因此震磁效应的观测研究是探索地震预测的一种手段。深入分析了2004年9月28日帕克菲尔德6.0级地震前后7个台站的地磁数据,结果表明:该地震的同震震磁效应为-0.4~0.3 nT,这是由压磁机制引起的;而该地震较长时间的震磁异常为-5.0~1.0 nT,该异常与局部地质构造及其活动、应力变化状况、地下介质的电磁性质等因素有关。     

北极地区地磁总强度的测量与分析

2012年7月间,在北极地区布设了3个测区,共有33个地磁测点.在这些测点上,测量了地磁总强度,获得了宝贵的北极地区地磁数据.测量数据显示,地磁总强度最高为54978.1 nT,最低为54515.8 nT;所有测点地磁总强度的平均值为54750 nT.与第11代国际地磁参考场(IGRF-11)定量比较的结果表明,北极地区地磁总强度的测量值与IGRF-11相应计算值比较接近,但有差异;它们之间的差值△F,北极地区1号测区△F=-185.2 nT,其差异大;2号测区△F=-58.7 nT;3号测区△F=9.4nT,其差异小.北极地区地磁总强度与IGRF-11的差异是由IGRF-11的局限性、地磁局部异常与地磁观测误差等因素引起的.     

山洞内地磁观测的日交差异现象

在构造磁效应的实验观测中,笔者发现,山洞内测点与地面测点的地磁场总强度日变化存在差异现象。山洞内测点比地面测点的地磁场总强度日变化的幅度小,它们之间日变幅度的差值δf具有随其日变幅度ΔF增加而增加的趋势。实验观测结果表明,北京台地面测点与其山洞内测点的δf=0.45nT,δf/ΔF=0.013;滇西地区下关地面测点与洱源山洞内测点的δf=2.4nT,δf/ΔF=0.042。这两次实验结果的差异可能反映了它们地下介质的电磁性质有所不同。鉴于我国有些地方的地磁观测是在山洞内进行的,在利用这些资料从事地磁分析与震磁前兆探索研究时,应当考虑山洞所带来的影响,以便获得可靠的结果。     

福建沿海地区流动地磁测量对大于ML4．0级震的映震能力分析

利用1990年以来福建沿海地区流动地磁观测资料,以｜δfij｜≥3nT为异常指标,对同一期｜δfij｜≥3nT的测点数作统计,分析研究1990年以来发生在福建地区及其近海域的地震与地磁异常变化的关系,结果表明,福建沿海地区流动地磁变化与福建省东南沿海及其近海域〉ML4．0级的地震存在较好的对应关系,但对福建省中西部地区映震能力较差。     

京西地区地磁观测及其结果

为探索研究震磁前兆与地震预报,在京西地区布局了2×50个测点,使用 G—826与 G—816磁力仪,以2分钟采样率观测地磁总强度,每个季度观测1次。利用1987—1989年京西地区地磁观测资料,分析研究了该地区地磁总强度的时空变化,频谱特性及其幅比变化。结果表明,存在地磁变化的小尺度差异性,这种差异性与区域地质构造、地下介质电磁特性、局部应力状态等因素有关;在小区域范围内,地磁总强度频谱形态相当一致,但其频谱幅比的时空变化与周期、区域特征有关。分析探讨这种地磁时空变化与区域特征,可能是探索地磁预报地震方法的一条途径,今后应当加强观测研究。     

河北省流动地磁观测异常特征分析

运用1986—2009年河北省流动地磁观测资料,分析其地磁总场强度测值时间变化与空间分布特征,找出流磁异常特征。结果表明:流动地磁变化与该区的地震活动存在一定关系,且震前异常多在震前1—2年出现,δ_F值存在"连续大幅上升—临震大幅转折下降"的异常变化特征。     

2013年3月3日洱源MS5.5地震前 地磁谐波振幅比异常研究

本文首先使用滇西北地磁台阵8个测点2012年6月1日—2013年5月31日记录的短周期地磁数据, 计算得到各测点的谐波振幅比时间序列变化曲线. 该曲线显示: 各测点的谐波振幅比Y_ZHy和Y_HD在2013年3月3日普洱M_S5.5地震前均呈显著高值, 发震前则刚好是由高转低再上升的一个转折点; 而谐波振幅比Y_ZHx没有出现类似的异常变化. 其次通过对台阵区地下电导率结构的定性分析, 对该计算结果予以解释. 对于地磁短周期垂直分量反相现象和威斯矢量分布的分析结果表明, 地下存在着近似南北走向的电导率异常带. 由于台阵区域Y_ZHy和Y_HD的异常变化代表南北向地下电导率变化和地下电导率不均匀, 因此谐波振幅比的变化与电导率异常带的分布一致, 表明谐波振幅比的变化与地下电性结构密切相关.      

2013年3月3日洱源MS5.5地震前地磁转换函数异常研究

利用有界影响估计地磁转换函数,分析了2013年3月3日云南洱源MS5.5地震前后滇西北地磁台阵各测点的地磁转换函数及地磁实感应矢量变化特征.结果显示,震前1—2个月云龙测点和洱源测点多个周期的转换函数实部绝对值存在变大—转折—恢复的过程,异常变化幅值超过1倍标准差,其余震中距较大或距离余震区较远的测点震前转换函数无明显...     

2013年芦山MS7.0地震同震地磁变化分析

同震地壳应力变化能够引起地磁场的变化。文中利用成都地磁台连续观测资料分析了芦山M_S7.0地震前后的地磁场变化特征,并根据芦山M_S7.0地震的同震破裂模型和岩石磁化强度-应力的线性模型,计算了芦山M_S7.0地震同震引起的稳定地磁场变化。分均值分析结果显示成都地磁台观测的同震稳定地磁变化非常微弱,以武汉台和兰州台为参考,同震稳定地磁变化分别为+0.09nT和+0.04nT;秒观测值分析结果显示同震稳定地磁场变化为+0.02nT。压磁效应计算结果显示,断裂带下盘磁场垂直分量以向下变化为主,断裂带上盘磁场垂直分量以向上变化为主,水平分量的变化则比较散乱。当应力响应系数为1×10^-3MPa^-1、岩石磁化强度为1A/m时,计算得到震中稳定地磁场总强度变化达5nT,而距离震中约15km处为1nT,在距离震中99km的成都地磁台处为+0.007nT。以上结果为同震地磁变化研究提供了新的数据。     

流动地磁测量中地震异常信息的探索

S方法将同一测期一条流动地磁测线各测点的变化叠加，可抑制单个测点的干扰，使可能存在的震磁异常信息凸现。本研究了安徽省流动地磁测线S异常与邻近地区小震震群活动频次和中强地震的关系；探讨了“震情窗”地区S异常与“震情窗”相关地区中强地震的相关性；讨论了同一测期流动地磁测线各测点δf“同向变化”现象。     

净化处理构造磁观测数据的多道约束维纳滤波法

本文提出一种能净化处理流动地磁观测所得的总强度数据的多道约束维纳滤波法。它只要求对测网中各测点进行一次总强度F、磁偏角D和磁倾角I的绝对测量,使其满足所需的约束条件,便能利用附近地磁台同时段的三分量数据精确地拟合得出各测点在各观测期间的三分量值。这样,就可算出相邻两点间总强度差矢量的大小和方向,排除地磁内、外源场的干扰。进而再利用该台的三分量扰动场数据,通过同样的滤波运算,可先后获得相邻两点间跟构造应力作用有关的感应场与剩余场。以台距为144～455公里的北京、静海、昌黎和红山四个地磁台的144个分量数据进行检验,结果表明:(1)各分量的拟合值与真值之差的标准差分别为σ_X=1.22～2.65nT,σ_Y=1.16～3.97nT,σ_Z=1.18～2.32nT,σ_F=1.18～2.34nT;(2)拟合值的均值与真值的均值之差则很小。X_f-X_o和Z_f-Z_o都是零,Y_f-Y_o=-0.2～-0.3nT,F_f-F_o=0.2～0.3nT;(3)所算出的总强度差矢量之均值的大小和方向与真值的几乎完全相等;(4)感应场不足1nT,远远小于剩余场。     

山西代县MS3.0地震地磁异常与构造的关系

2019年9月13日山西代县发生M_S3.0地震，通过对震区及周边2期流动地磁总强度观测数据进行处理，得到2019年4—8月岩石圈磁场总强度变化特征，发现震中刚好位于零值线上；震中东侧出现NE向展布的显著负异常区，和发震断层走向一致，沿此断裂分布的测点异常能量较强，同时震区外围靠近断裂的测点也出现了较明显的异常，说明外围构造存在应力状态改变的现象，晋北局部地区应力场背景复杂，异常幅值与测点至断裂的距离具有较好的相关性。     

IGRF-11描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化及其误差分析

第11代国际地磁参考场(IGRF-11)是国际地磁学与高空物理学联合会(IAGA)于2009年12月提出的最新与比较准确的IGRF.根据IGRF-11模型,计算了2005-2010年中国地区地磁长期变化(SVC).IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化与实际观测的地磁长期变化(SVO)是基本一致的,但亦有明显差异.分析比较了在中国地区34个台站上的SVO与SVC之间的差异,并得到了它们之间的差值及其均方误差σ,对于地磁偏角和倾角,σ分别为0.35′/a与0.53′/a;对于地磁总强度、水平分量、北向分量、东向分量与垂直分量,σ分别为5.12nT/a,8.91nT/a,8.89nT/a,3.27nT/a与3.59nT/a.引起IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化的误差原因是:中国地区的区域性与局部性的磁异常、IGRF忽略了外源场与IGRF模型的截断阶数、全球台站与测点的分布不均匀、地磁观测误差等因素.由于中国地磁模型(CGM)优于IGRF模型,并能比较准确地描述中国地区地磁场及其长期变化,故在实际应用中应选用CGM.     

山西流动地磁观测异常与中等地震关系研究

运用2007年以来山西流动地磁观测资料,分析研究2009年以来山西ML≥4.0以上中等地震与流动地磁异常变化的关系。结果表明,流动地磁变化与该区的地震存在一定的对应关系,震前异常持续时间最短1个月,最长9个月,且有2个或2个以上测点同时出现异常,异常特征为下降的负异常。     

CHAOS-6模型描述的中国地区地磁长期变化及误差分析

根据CHAOS-6模型,计算了2015年中国地区28个地磁台站的地磁年度变化以及2008.0—2016.5年成都、格尔木、兰州、泰安和通海5个地磁台站的地磁长期变化。分析比较了地磁台站实际观测值与CHAOS-6模型计算值之间的差异,得到两者差值的均值及均方误差。结果表明:CHAOS-6模型描述的中国地区地磁长期变化与地磁台站实际观测的地磁长期变化趋势基本一致,但存在一定的差异,28个台站的磁偏角(D)、磁倾角(I)、地磁总强度(F)、北向分量(X)、东向分量(Y)、水平分量(H)、垂直分量(Z)差值的均值和均方误差的平均值分别为-0.9'/1.7',-29.3'/0.8',-116.3 nT/10.2 nT,264.7 nT/13.6 nT,-27.7 nT/15.0 nT,265.2 nT/13.7 nT,-356.9 nT/8.0 nT。因此,在使用CHAOS-6模型研究中国地区区域问题时,应充分考虑模型的误差大小。     

青海地区地震磁扰动异常特征研究

以青海地区8个测点磁通门秒采样观测数据为研究对象,利用地磁垂直强度极化法结合该区域中强地震背景进行分析。基于极化背景场变化特征提取震磁异常在研究区实际应用中取得以下认识:多台站同步极化高值异常对于2个月以内青海地区5级左右及以上地震有一定映震能力,且异常具有一定信度;测点密度均匀分布情况下,震中位置基本位于极化高值区域。     

20世纪中国地震地磁观测与研究回顾

通过分析国内外现有磁震资料发现,对于M5.0~7.8地震,在距离震中3~246 km的测点与台站上,观测到了地磁总强度与垂直分量的震磁信息,其幅度为8~20 nT,而前兆时间为20 d~2 a,这种震磁前兆信息是探索地震预测的重要依据。描述并讨论了20世纪初以来中国地震地磁观测与研究,具体分析了唐山M7.8、海城M7.3等地震的磁震信息,说明震磁前兆信息对探索地震预测的重要意义。最后结合工程爆破、地下核试验、密云水库实验、紫荆关等活动断裂的地磁观测试验,模拟地震孕育发生过程当中每个阶段的地磁表现特征。