地震前后地磁短周期异常变化的再研究

一、引言我们曾研究过短期地磁扰动△Z/△H在唐山地震和隆尧地震前后的异常变化。现在进一步研究包括菏泽5.9级地震在内的华北三次地震前后地磁短周期转换函数随时间变化情况,以便更广泛地考察不同地区和不同类型地震之前异常变化特征。地磁短周期是指磁暴急始、瞬时扰动及湾扰等,这些磁扰的幅度在三个分量Z、H、D之间有如下经验关系:     

岩性、含油气性、有效覆盖压力对纵、横波速度的影响

在具有代表性的正旋回砂砾岩储层中，８种不同岩性的典型样品，在５种含油（气）水饱和状态下测试了纵、横波速度（Ｖｐ和Ｖｓ）与有效覆盖压力（△Ｐ）变化关系曲线。结果表明：（１）Ｖｐ和Ｖｓ与△Ｐ呈指数递增，Ｖｐ和Ｖｓ随△Ｐ变化在低压范围比高压范围更敏感，而Ｖｐ比Ｖｓ的灵敏度高。（２）同一状态下，同一非均质单层内的岩性变化范围控制了不同的Ｖｐ－△Ｐ，Ｖｓ－△Ｐ曲线族的宽度。岩性由细到粗，Ｖｐ－△Ｐ曲线由低向高变化，含钙、含砾粗砂岩的Ｖｐ－△Ｐ曲线处于曲线族的上界，砾状砂岩的Ｖｐ－△Ｐ曲线低于含砾粗砂岩的Ｖｐ－△Ｐ曲线。Ｖｓ－△Ｐ曲线也有上述规律。（３）同一样品，研究５种不同饱和度状态下的Ｖｐ－△Ｐ和Ｖｓ－△Ｐ曲线，发现无论压力条件如何，波速与饱和度均呈线性关系。（４）在同一的非均质单层内，Ｖｐ－△Ｐ，Ｖｓ－△Ｐ变化曲线随着含油、气、水饱和状态的不同具有明显的分带性。气饱和Ｖｐ－△Ｐ曲线族在形态及幅度变化上明显区别于油、水饱和状态，束缚水、残余油状态的Ｖｐ－△Ｐ曲线族，Ｖｓ－△Ｐ曲线也有上述规律。气饱和状态的Ｖｐ和Ｖｓ随△Ｐ变化的敏感度高于油、水饱和状态，气饱和状态的Ｖｐ随△Ｐ变化的敏感度高于Ｖｓ。     

昌黎地磁台地磁变化异常初探

根据磁暴报告，得出昌黎地磁台与同一纬度各台垂直分量△Z的最大幅度差值从几nT到60多nT的差异，初步探讨了昌黎地磁台及其地域地磁变化异常现象。     

中国地区磁暴急始变化分布特征的初步分析

本文应用1970—1979年部分磁暴急始资料,对我国7个三分量地磁台站记录到的一些磁暴急始进行了统计分析。所得结果表明,在我国昌黎、兰州、佘山磁暴急始垂直分量的变化幅度明显偏大(急始的垂直分量变化△Z的平均值分别为:昌黎9.2nT、兰州4.9nT、佘山5.3nT,而长春、北京、武汉、广州等台站则为1.5—3.0nT,垂直分量与水平分量变化的比值△Z/△H的平均值分别为:昌黎0.22,兰州0.20,佘山0.16,其余台站为0.02—0.10)。初步认为,这可能是由于这些台站地下存在着局部电性构造异常引起的。     

赤道电集流的变化:它和S_q电流体系和半日潮的关系

对地磁△H分量的年均日变化和季节变化作了分析,发现赤道电集流中的半年变化在午后消失.这可能是由于S_q的电流焦点纬度在一天中的变化引起的.S_q焦点纬度变化则可能是由叠加半日波引起的这也可用来解释焦点附近台站的△H变化.     

长春台短周期地磁异常及其与地震的关系

本文选用长春台1957年至1978年观测的短周期地磁变化资料,研究短周期地磁变化参量△Z/△H、转换函数A及威斯(H. wiese)矢量?随时间变化特征.指出:榆树地震(Ms=5.8)、范家屯地震(Ms=5.2)之前有△Z/△H及A值明显的下降异常.wiese矢量的方位角逐年由北东东(NEE)向北北东(NNE)演变,其中矢量指向1962-1967年背向范家屯地震震中区;海城唐山震后日趋垂直并背向伊舒断裂带.感应矢量倾角较小,地下导体介石为缓解倾斜,近似水平分层.     

南海大亚湾珊瑚1977～1998年核试验14C年际变化

通过南海大亚湾珊瑚1977～1998年22个年层样品14C浓度的测定和研究, 估算出气海交换速率和扩散层厚度, 它们分别为17mol@m-2@a-1和32 μm. 珊瑚△14C年际变化主要受控于海洋因素. 在ENSO年, 南海沿岸上升流加强, 珊瑚△14C出现低值. 珊瑚△14C对于太阳辐射能量变化没有明显响应, 20多年来, 在热带能量驱动下, 尽管存在气-海相互作用和上升流活动的年间变化, 但南海总的状况和海洋热结构仍然稳定.     

大同－阳高地震的地磁异常研究

对大同－阳高地震的地磁场△Ｆ时、空变化做了分析。认为６．１级地震前８个月山西北部地磁场△Ｆ出现异常，同年９月达高潮。６．１级地震后的１９９０年３月地磁场活动又出现了第２次高潮。２次高潮的异常幅度分别为１３．０ｎＴ和１３．２ｎＴ。大同－阳高地震的地磁异常具有时段长，连续性好，空间分布广的特点。     

关中地区地磁转换函数变化与地震关系初探

利用转换函数的方法对乾陵、泾阳、周至台1991—2002年地磁资料进行了计算处理,对关中各台地磁转换函数的变化特征进行了初步分析探讨。结果表明：不同周期的转换函数A、B以及总方差σz和△αρ在震前有明显变化;转换函数异常幅度不仅与周期有关,也和地震的震中距和震级有关。     

华北八次强震前区域地震单位平均能量迁移速率变化特征

在强震发生前，发现平均能量迁移速率Ｖ△Ｔ值是减少的，华北地区八次强震中有六次震前出现低值异常，有五次地震发生在Ｖ△Ｔ最低值出现并恢复合的一年左右。整个Ｖ△Ｔ低值异常持续时间和幅度与未来震级无明显的对应关系，笔认为Ｖ△Ｔ是与介质的时间平均强度相应的，与地震活动的时，空分布图像有相应关系的特征量。     

磁暴急始传递函数的初步分析

本文利用1979—1983年我国地磁台站磁暴急始资料,逐年计算了△Z/△H及传递函数a、b。结果表明,位于我国东部(佘山除外)台站的△Z/△H及a值,绝大多数在0.10之内。中部台站△Z/△H及a值较高,约在0.13—0.21范围内,其中兰州最大,银川次之,佘山、西安、成都为负值,数值也较大。各台的△Z/△H及a值未见明显趋势性变化,b值逐年变化起伏较大,无明显规律性。     

唐山井水温的同震变化及其物理解释

唐山市一口水井观测到多次同震水位振荡, 以及伴之的高精度测量到的深部层水温变化. 水温变化幅度与水位振荡幅度有关, 水位幅度变化数厘米到一米, 水温变化幅度为0.001℃~0.01℃,而且总是温度下降, 震后一到数小时内水温恢复正常. 我们进行了有限单元法模型计算, 认为井水垂直振荡时搅动井水引起的弥散效应, 是造成同震水温变化的主要原因, 后续的热传导作用可以解释水温的复原过程. 今后如果在不同深度同时进行高精度井水温度观测可以检验该模型.      

剪切和摩擦滑动大模型的视电阻率变化幅度和各向异性

用石英砂、河砂和水泥模压制成1m×1m×0.3m的均匀和非均匀介质模型，对模型进行剪切和摩擦滑动实验，观测模型不同位置和不同方位的视电阻率变化幅度和各向异性特征. 均匀介质模型实验结果为：电阻率变化与测线的位置有关，距裂隙近的测线，电阻率变化幅度大，从百分之几到百分之几十；距裂隙远的测线，电阻率变化幅度小，从百分之几到不变. 对于非均匀介质模型，电阻率变化幅度要小一些，最大也只有百分之几. 电阻率变化除与测线的位置有关外，还与测线的方位有关，同一测点不同方位的测线，电阻率变化幅度不同，有的差别很大. 剪切与摩擦滑动两种加载方式的电阻率变化幅度数量级相同. 裂隙穿过部位及其附近测点的电阻率变化各向异性主轴方位解与剪切和摩擦滑动的实际裂隙方位吻合较好.     

地球过渡带的热学特征

本文定义了参数△=■,由PREM模型得到各层中△的数值,知△只在过渡带中有很大变化,进一步找出△与■的关系,分析它们的关系得知过渡带中存在相变。     

根据生物礁定量计算茅口期全球海平面变化幅度

系统提出了根据生物礁结构相序列定量计算古代全球海平面变化幅度的方法, 特别是设计了一种去除沉积物载荷造成的基底沉降的新方法. 根据生物礁结构相序列计算全球海平面变化幅度在原始地层厚度恢复、基底载荷沉降幅度计算、古水深恢复等方面比用其他沉积物精度更高. 根据中国广西隆林生物礁计算出, 中二叠世茅口期(Neoschwagerina-Yabeina 带)全球海平面上升幅度为249.2 m, 而根据美国Guadalupe礁的资料计算出, 茅口期全球海平面变化幅度为247 m. 此方法使定量研究古代全球海平面变化真正成为可能, 从而使建立新一代、定量的全球海平面变化曲线成为可能.     

地磁多项异常指标及其在地震预报中的应用

本文在近几年用地磁特征线法预报地震的基础上进而探讨了地磁“Z分量和向量T的27日滑动差”异常时间跨越式预报地震的两种方法及相应的预报指标。在一般情况下,地磁Z分量和向量T的27日滑动差△Z与△T在基线值附近无规则地跳动。但在南北地震带的南坪至吴忠地段的中强地震前,兰州地磁台的△Z与△T出现异常,其异常幅度分别为,△Z>0.2NT;△T<=0.1。异常时间△t≥14天。据此可按异常时间跨越式法预测未来4.5级以上地震的发震日期;t=n×△t±1天,(n=1,2)。在近两年地震监视预报中应用上述方法的预报指标对1984年灵武5.2级地震和1985年宕昌5.0级地震作了较好的短临预报。     

磁暴特性统计分析

本文使用柿岗(1924—1981年)女满别和鹿屋(1958—1981年)的磁暴资料,对磁暴的各种特性,进行了统计分析。为进一步验证这些结果,又用IAGA1968—1981年的SSC资料进行了对比分析,其主要研究成果如下: 1)柿岗SSC的发生频次的日变化,早晨5—7点最小,9点开始急剧增加,并且在白天18点以前多,夜间至清晨少。与IAGA资料中同期的日变化相比,两者的变化基本相似。 2)柿岗SC的幅度△H(nT)的日变化,夜间大,上午8—10点最小。而且在女满别最大的幅度比柿岗和鹿屋的都大,最小的幅度比柿岗和鹿屋的又都小。也就是说,越往北,日变化小,幅度越大。因此,可看作是由在高纬度地区的两个急始涡旋电流带来的影响。     

气温变化对唐山地震台跨断层形变观测的影响

利用三维热一弹性模型有限元方法,模拟了唐山地震台及其周边地区在地表温度呈不同幅度的周期性变化的情况下,对台站短基线观测的影响,并对由于地表温度变化产生的应变进行了估算.计算结果表明,由于温度差异造成的观测桩距离的年变化幅度达到2mm左右,这与目前台站观测数据的年变化幅度基本一致,表明台站观测数据包含了温度的重要影响.另外,台站各基线桩的位移序列相对于温度变化滞后了1 ～1.5个月的时间.同时发现,台站短基线各测段的实际观测数据存在着同步的趋势性变化,这不是稳定年变化的温度变化能解释的,因此这种趋势变化可能与局部应力场调整或者断层活动有关.     

地球自转十年尺度变化的分析和预测

本文用窄带滤波器处理了1800年以来的日长变化（△LOD）的年均值序列,得到在十年尺度上的各频率分量的时变过程.结果表明,仅61年、43年和32年三个分量是较稳定的周期变化,比过去所报告的数量少得多.在此基础上,对未来50年中的△LOD的变化趋势作出预测,认为从70年代初开始的十年尺度上的自转加速过程,可能将持续到本世纪90年代前期,而后将进入一个减速期.     

西北太平洋海气界面湍流热通量低频振荡强度的特征

利用美国伍兹霍尔海洋研究所客观分析海气通量项目提供的1985～2006年日平均的湍流热通量及相关基本变量数据,通过小扰动方法和相关分析,详细讨论了西北太平洋湍流热通量低频振荡强度的特征．结果表明：（1）西北太平洋潜热低频振荡强度的空间分布主要受海气比湿差低频振荡强度（△q＇）和海气比湿差平均值（△q^-）的空间分布影响;感热低频振荡强度的空间分布主要受海气温差低频振荡强度（△T）的空间分布影响．（2）湍流热通量低频振荡强度冬季最强,夏季最弱．潜热低频振荡强度的季节变化受△q＇强度季节变化、海表面风速低频振荡强度（U＇）季节变化、△q^-季节变化和风速平均值U^-季节变化共同影响;感热低频振荡强度的季节变化主要受△T强度季节变化和U^-季节变化的影响．（3）20°N以北海域和热带西太平洋,潜热（感热）低频振荡主要受大气变量q＇a（Ta＇）和U＇的影响,表现为海洋对大气强迫的响应;20°N以南的热带中东太平洋,qs＇（Ts＇）的变化对潜热（感热）的低频振荡也有较大影响．