福建地区岩石圈磁异场的特征分析

利用2014—2015年福建地区4期流动地磁观测资料,得到该地区岩石圈磁场特征信息。经过5km、10km、20km、30km等不同高度的向上延拓处理,对福建地区岩石圈磁场特征信息进行浅部与深部异常场分离,提取深部异常。结果发现在福建长乐—诏安断裂带出现比较明显的磁异常,即在该断裂带南部和中北部发现磁场正负高值的交替变化,这些磁异常与地质构造的分布、地震活动性有一定的关系。     

喀什—乌恰地区流动地磁测量数据处理及初步分析

介绍了2008年在喀什—乌恰地区32个测点的流动地磁测量数据的处理方法。利用该数据建立了喀什—乌恰地区地磁场的曲面样条模型,绘制了区域地磁基本场分布图。以2005年中国地磁场球冠谐模型为参考场剥离了岩石圈磁场,绘制了喀什—乌恰地区岩石圈磁场局部异常分布图。表明岩石圈磁场局部异常与测区内地震在空间上有一定的对应关系。     

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。     

2018～2022年甘东南地区岩石圈磁场时空变化特征

利用2018～2022年流动地磁场三分量矢量数据,结合甘东南地区活动构造的特征分析了四期岩石圈磁场的年变化特征。研究结果显示：2018～2021年岩石圈磁场水平矢量在华南块体与巴颜喀拉块体和柴达木块体交汇区域以及柴达木块体内部的东昆仑断裂带东段北东向区域有转向、对冲及幅值减小的异常变化,岩石圈磁场磁偏角、总强度、垂直强度也有高梯度带或者明显的正负分区现象;2021～2022年岩石圈磁场模量整体减小,依据磁场与应力的关系可以推断2021～2022年甘东南地区应力处于加载状态,岩石圈磁异常区域迁移至西秦岭北缘断裂带西段至东昆仑断裂带东段之间,该地区地震危险性增强,应重点关注。     

四川长宁地区岩石圈磁场分布

基于四川长宁地区平均点距为2 km的952个地磁总强度测量数据,经过日变化改正、主磁场剥离以及曲面样条插值等数据处理,得到长宁背斜附近地区的岩石圈磁场分布。结果表明:岩石圈磁场总强度范围为-400～200 nT,中值约为-4.4 nT,90%的数据位于(-4.4±32)nT。长宁背斜内部对应岩石圈正值区域,背斜边界对应负值区。边界区域内最显著的负值区域位于长宁背斜的西北端,背斜东北侧以正值区域为主,背斜南侧以负值区域为主。罗场向斜与建武向斜之间的高地震活动区域对应岩石圈磁场的正值区域。岩石圈磁场空间分布说明长宁背斜东、西部之间存在岩石圈磁场的局部负值嵌入体,该嵌入体或许造成了背斜东、西两部分的地震活动性的差异,背斜东、西部的岩石圈磁场梯度呈现西高东低的差异性分布。     

川滇地区岩石圈磁场及其与强震关系研究

利用《2010中国地磁参考场模型》,计算川滇地区岩石圈磁场ΔX分量、ΔY分量及ΔZ分量,绘制岩石圈磁场图。将1970年以来川滇地区8次7级以上强震震中投影到岩石圈磁场图上,分析强震震中附近岩石圈磁场宏观分布特征。并对8次强震的震中岩石圈磁场强度进行了统计分析。结果表明,川滇地区块体分界与岩石圈磁场分布有着良好的对应关系,正负异常区的分界线大多沿断裂带分布;强震震中多位于岩石圈磁场负值区,大多沿正负异常区的分界线分布。     

2018年永清MW 4.3地震前后岩石圈磁场变化特征

选取华北部分地区2016—2019年流动地磁矢量资料,分析2018年2月12日永清M_W 4.3地震前后岩石圈磁场变化特征。结果表明,地震前岩石圈磁场变化异常特征显著,震后异常消失。在震前岩石圈磁场变化中,磁场的D、I、F、H、Z分量出现不同程度的异常特征,这些震前异常呈现出相同的、相似的变化趋势。在震前随着时间的不断累积,岩石圈磁场变化异常愈加显著,其中震前1.5年期各分量震磁异常显著。与震前相比,震后岩石圈磁场变化特征及趋势发生了较大改变。     

2010—2016年南北地震带岩石圈磁场变化分析

利用小波分解对2010—2016年南北地震带(21°N—37°N,97°E—109°E)区域6期岩石圈磁场年变化数据进行处理,并对2011年6月以来该区域发生的M_S≥5.0强震震中区的岩石圈磁场变化空间分布及时间演化特征进行了系统分析。结果显示:震级与岩石圈磁场ΔX,ΔY,ΔZ分量变化的相关系数分别为0.26,-0.26,0.15,即二者无显著相关性;震中处岩石圈磁场分量变化的最大幅值分别为18.46,14.98,-15.54 nT。对岩石圈磁场变化进行小波分解的结果表明:MS7.0地震前两年出现显著基底异常,其尺度可能达到上千千米;M_S6.0地震前一年也出现显著基底异常,但异常尺度较小;M_S5.0地震前尚未观测到明确的基底或中层异常。     

龙门山断裂带南段岩石圈磁场变化分析

根据巴颜喀拉块体东部2011—2014年3期岩石圈磁场年变化情况,结合地壳应力资料,重点分析龙门山断裂带南段的岩石圈磁场变化与应力积累的关系。该区域2011—2012年和2012—2013年岩石圈磁场变化明显弱于周边区域,实测地壳应力结果反映汶川M_S8.0地震震后应力积累水平很高。压磁效应分析认为汶川M_S8.0地震后该区域高应力积累、低应变率的动力学背景是控制该区域岩石圈磁场弱变化的主要因素。此外,芦山M_S7.0地震及康定M_S6.3地震前震中区存在局部岩石圈磁场水平矢量的弱变化现象,尤其是2012—2013年水平矢量大小和方向均与周边区域相比存在明显差异,这可能是两次地震的前兆异常。     

东大别构造带地震地磁监测试验区岩石圈磁场特征分析

本文利用东大别构造带地震地磁监测试验区的地磁三分量观测数据,建立了试验区的岩石圈磁场模型,并将其与2005.0年代该区域的岩石圈磁场进行对比分析,研究试验区岩石圈磁场的时空变化特征.结果显示试验区内岩石圈磁场的分布从河南商城、安徽金寨、霍山至六安之间围绕梅山-龙河口、青山-晓天等断裂存在异常变化.     

河北及邻区震前岩石圈磁场异常变化分析

利用河北及邻区2018、2019和2020年3期流动地磁矢量资料,经数据处理获得了“2018—2019”和“2019—2020”2期岩石圈磁场年变化模型。并结合2019年12月唐山丰南4.5级地震和2020年7月唐山古冶5.1级地震震中分布,对震中区域岩石圈磁场变化空间分布及时间演化特征进行了系统分析。研究结果显示：2期岩石圈磁场年变化空间分布并无一致性或继承性特征,相对于“2018—2019”岩石圈磁场,“2019—2020”岩石圈磁场各要素的年变化量呈现减小的趋势。2019年12月唐山丰南4.5级地震和2020年7月唐山古冶5.1级地震前,震中附近岩石圈磁场呈现明显异常变化。具体表现为：震中附近岩石圈磁场水平矢量均存在局部弱化和转向的现象;震中处有磁偏角“0”值线和高梯级带通过。这可能是两次地震的前兆异常。     

基于航空磁测数据和全球模型的适用于中国地区的岩石圈磁场模型初步研究

基于最新的全球模型LCS-1的近地面模拟值,结合中国地区1970—2011年测量的航磁数据,通过三维曲面Spline(3DSS）模型建立了适用于中国地区的全球三维岩石圈磁场模型,重点考察中国地区的岩石圈磁场分布及几个磁异常极值点随高度的变化情况,并将所得结果与LCS-1进行分布特征的比验分析．结果显示两种模型的磁场分布基本一致,尤其是俄罗斯的库尔斯克磁异常和中非的Bangui磁异常等区域,但在局部地区存在差异,在高空0.5 km处能明显地展示中国地区的岩石圈磁场分布情况,并在1 km处展示处更多的分布细节．模型最大的特点是可以反映研究区域的大、中、小尺度的岩石圈磁场分布,几个显著的正负极值点随着高度而出现近似线性下降和上升的趋势．3DSS模型不仅能够兼顾全球磁场的大尺度变化,还能突出显示研究区域磁异常的复杂分布形态．     

云南地区岩石圈磁场特征及震磁特性

利用NGDC-720模型计算云南地区岩石圈磁场X,Y,Z分量,分析岩石圈磁场分布特征,并从空间分布及强度统计两方面研究1970—2019年云南省内31次M_S≥6.0地震与岩石圈磁场分布之间的关系。结果表明:云南地区主要断裂的展布与岩石圈磁场分布有着较好的对应关系,且研究区内M_S≥6.0地震大多分布在负值异常区或正负异常区的分界处。     

岩石圈磁场异常变化与岩石圈结构的关系

概述芦山M7.0地震和景谷M6.6地震前,震中及周边区域岩石圈磁场水平矢量分布特征,并对这2次地震震中及周边区域岩石圈结构和介质性质进行分析讨论。结果显示:芦山M7.0地震岩石圈磁场水平矢量方向并不完全一致,但表现出较好的趋势性,仅呈现出震中区域矢量值小的特征,这可能与该地区岩石圈结构相对均匀有关;景谷M6.6地震震中岩石圈磁场水平矢量方向散乱且量值很小,近场区域岩石圈磁场水平矢量方向依然散乱,这可能与该区域复杂的岩石圈结构和地质构造有关。     

2019—2021年门源MS6.9地震岩石圈磁场异常回溯分析

分析了2019—2021年门源MS6.9地震周边岩石圈磁场部分要素的时空演化特征,结果表明：岩石圈磁场要素异常在震前1～2年比较明显,其中震中均位于磁偏角D模量、总强度F模量、垂直分量Z模量的正负交界地带,距离“0”值线10～50 km,震中位于水平分量模量的高梯度带,水平矢量方向和幅值在震中东南100 km范围内转向、回旋和减小,垂直矢量的方向和幅值在震中及东南100 km范围内出现对冲、发散和减小;震前1～2年水平矢量幅值、垂直矢量幅值在发震断层冷龙岭断裂带东段南北两侧呈现出北高南低的态势,依据压磁效应分析可知,冷龙岭断裂带东段北侧岩石圈磁场较大,应力变化主要以释放为主,南侧岩石圈磁场较小,应力变化主要以加载为主,反之该区域应力场的变化导致了岩石圈磁场的异常变化。     

冀鲁豫交界区岩石圈磁场异常分布与磁化率结构分析

利用重磁反演软件,对2017年8月冀鲁豫交界区流动地磁总强度数据进行处理并解析延拓,研究该区岩石圈磁场及其深部、浅表磁场异常分布特征与地下介质磁化率结构的性质。结果表明:冀鲁豫交界区岩石圈磁场异常分布是岩石圈浅表与深部磁异常综合叠加的结果,岩石圈地下介质的浅表与深部磁化率结构具有一定差异性,且受断裂控制呈分段性特征,可能与该区域复杂的岩石圈磁化率结构及地质构造有关。     

华北中部岩石圈磁场变化与岩石圈结构间的关系

对2016—2019年华北中部地区（34.7°—41.1°N,110.3°—119.7°E）流动地磁矢量观测数据进行处理,得到连续3期岩石圈磁场年变化数据,并对岩石圈磁场空间分布形态进行分析。研究发现,磁异常分布与岩石圈结构之间有一定相关性,在太行山隆起以西、临清坳陷、鲁西断隆和鲁西断隆以东等主要结构单元表现出不同程度的差异性,但在各自单元内却呈现出较好的整体性,岩石圈磁场水平矢量H和东向分量ΔY要素分区特征较明显。从H矢量空间分布形态可以看出,高能量区多分布在太行山隆起以西和鲁西断隆周边。文水—日照ΔY要素剖面幅值变化形态与结构分区间对应较好,对主要结构单元ΔX、ΔY、ΔZ要素异常幅度均值和极值进行统计,结果表明,太行山隆起以西近期岩石圈磁场变化幅度最大,异常能量最强,其次为鲁西断隆及以东地区,而临清坳陷周边磁场变化相对较平稳。     

大华北地区岩石圈磁场空间分布与地震地质特征

应用大华北地区最新流动地磁观测资料,对该地区2015.0年代岩石圈磁场空间分布及地震地质特征进行了分析与讨论。结果表明:大华北地区岩石圈磁场具备较强的局部异常特征,其空间分布形态与测区内主要板块具有一定程度的对应关系,而历史地震多发生于一些特殊的岩石圈磁场部位。     

小江断裂带及邻区岩石圈磁场变化特征分析

利用小江断裂及其邻区2015年和2016年共4期地磁总强度观测资料,获得了相邻期岩石圈磁场的深部、浅表和居里面变化,分析其变化特征。结果表明:(1)2015年8月—2016年3月该区域岩石圈磁场总体表现为磁场能量从南段、中段到北段逐渐增强;(2)在个旧附近,岩石圈磁场变化特征明显,在时间域上,磁场变化表现出增强、减弱、再增强的特征;(3)2015年8月—2016年3月,在岩石圈磁场的深部、浅表变化中,个旧附近都出现了磁场增强和减弱的明显边界。在岩石圈磁场的居里面变化中,个旧附近也出现了居里面起伏变化的明显边界。     

区域地磁场谐和样条模型研究

地震过程是岩石圈能量积累、聚集和释放的过程。伴随此过程,岩石圈磁场会出现异常变化。近年来,我国的地震预报研究实践证明,岩石圈磁场异常变化与地震发生地点有很好的对应关系,并取得了良好效果。准确提取地震引起的岩石圈磁场变化的主要途径是建立高分辨率的岩石圈磁场模型。由于针对地震预报的观测都是区域性的,因此,模型计算方法应同时具备3个方面的优点:一是适合区域分析;二是能准确剔除或剥离地磁主磁场;三是能精细刻画岩石圈磁场细微变化。可能的话,模型还应能采用卫星数据与地面数据联合运算,以弥补我国西部无人区地面观测数据稀疏的不足及控制边界畸变,即模型应能径向延拓。但在实际工作中,许多模型很难三者兼顾,更别说兼具径向延拓。该论文从模型比较开始,精心选择模型,经过模型设计和程序实现、模型调优和模型验证等,初步获得了能四者兼顾的中国地区区域地磁场"谐和样条"模型及其计算方法。论文最后将中国地区区域地磁场"谐和样条"模型与其他模型进行了对比分析,发现该模型初步达到了设计目标。(1)模型选择:论文调研和对比分析了球谐分析、矩谐分析、球冠谐模型、修正球冠模型、等效源、多项式拟合、样条函数拟合、双调和拟合、谐和样条拟合。论文分析认为,调和样条拟合具备前述的4个方面优点。(2)模型设计和程序实现:论文完成了对"谐和样条"方法的数学公式推导、代数公式构建以及matlab程序编写等工作。(3)模型调优:论文完成了"谐和样条"模型定解过程中的"本征值截断"以及球谐阶数问题分析讨论,发现"谐和样条"方法定解线性方程组本征值可能对应"谐和样条"模型所描述场分布的空间特征尺度。因此,通过本征值截断阶数的选择,能够实现对不同空间特征尺度磁场成分的剥离。(4)模型验证:论文基于大量的计算实验,选择了球谐截断阶数L=90阶,并分别利用地面测量数据以及卫星数据的组合分别定解,计算对比分析了"中国及周边区域谐和样条模型"。结果表明:与球谐方法相比,"谐和样条"模型具有更高的"效率",引入卫星数据确能改善计算结果。此外,当"谐和样条"方法用于全球模型和区域模型计算时,发现球谐截断阶数的确定是影响模型计算正确性的关键因素之一。(5)与其他模型对比分析:论文分别以1~15阶EMM2010模型和"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"20阶本征值模型作为中国区域地磁正常场,从90阶"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"中分别剔除两种算法得到的中国区域地磁正常场,获得2个中国区域地磁异常场模型,对比分析了其差异性和优劣性,论文最后采用"2010.0中国及周边区域谐和样条模型"地磁异常场、EMM2010模型、MF6模型和CGRF模型的岩石圈磁场Z分量,与中国区域地质构造进行了联合对比分析,达到了论文初期目标。