地磁Z分量日變幅加卸載響應(yīng)比法在青海地區(qū)的應(yīng)用

李霞，馬玉虎，馬震，趙玉紅

(1.青海省地震局，青海 西寧　810001；2.青海省地震局都蘭地震臺(tái)，青海 都蘭　816100)

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地磁Z分量日變幅加卸載響應(yīng)比法在青海地區(qū)的應(yīng)用

李霞1，馬玉虎1，馬震1，趙玉紅2

(1.青海省地震局，青海 西寧810001；2.青海省地震局都蘭地震臺(tái)，青海 都蘭816100)

摘要：針對2007～2014年青海及臨近地區(qū)(甘、川)部分地磁觀測數(shù)據(jù)，運(yùn)用垂直分量Z的日變幅加卸載響應(yīng)比方法進(jìn)行處理，結(jié)合實(shí)際震例分析方法的適用條件，初步給出了適用于青海地區(qū)震例特征的磁異常判別指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：加卸載響應(yīng)比；地磁Z分量；青海地區(qū)；異常指標(biāo)

0引言

太陽以紫外線輻射和粒子流輻射2種方式影響地球磁場，形成變化磁場。前者主要形成Sq場，后者則為磁擾動(dòng)場[1-10]。擾動(dòng)場如式(1)：

D=Dst+Ds+Dp(B)

(1)

式中，Dst為暴時(shí)變化；Ds為擾日變化；Dp(B)為極區(qū)亞暴。

將磁擾過程作為地球磁場對太陽風(fēng)加載和卸載響應(yīng)的過程[4]。以垂直分量Z為例，取Z分量的日變幅度作為計(jì)算加卸載響應(yīng)比的參量，定義響應(yīng)比：

P(Z)=ΔZ+/ΔZ-

(2)

式中，下角標(biāo)“+”和“-”分別代表加載和卸載。加卸載響應(yīng)比值P(Z)在正常情況下，應(yīng)該是測點(diǎn)位置和電導(dǎo)率的函數(shù)，如果某測點(diǎn)正處于孕震地區(qū)，由于地下物質(zhì)(多為熱流體)運(yùn)動(dòng)，必然會(huì)使地下電導(dǎo)率增加或改變，導(dǎo)致P(Z)值增大[3]。

本文將加卸載響應(yīng)比方法應(yīng)用于青海地區(qū)及鄰區(qū)(包括甘肅、四川)，該區(qū)主要發(fā)育祁連、昆侖、巴顏喀拉、西秦嶺等大型山脈，構(gòu)造特征復(fù)雜，地震頻發(fā)，因而針對中強(qiáng)以上地震的前兆特征展開研究工作，對區(qū)域震情判定具有參考價(jià)值，對區(qū)

域震情跟蹤也具有現(xiàn)實(shí)意義。對研究區(qū)內(nèi)部分臺(tái)站2007～2014年地磁垂直分量日變幅資料進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)加卸載響應(yīng)比值高值與鄰區(qū)中強(qiáng)震有一定對應(yīng)關(guān)系，初步給出了映震指標(biāo)。

1資料概況

本文選取青海及鄰區(qū)資料品質(zhì)較好且相對記錄連續(xù)的8個(gè)地磁臺(tái)站(共12套儀器)的觀測資料，其中包括：青海格爾木臺(tái)(GM4、FHDZ-M15)，湟源臺(tái)(FHD)，都蘭臺(tái)(FHD)；甘肅蘭州臺(tái)(FHD)，山丹臺(tái)(FHD)，天水臺(tái)(FHD、GM4)，嘉峪關(guān)臺(tái)(FHD、GM4、FHDZ-M15)；四川成都臺(tái)(GM4)。各臺(tái)站地理位置見圖1。

2應(yīng)用分析結(jié)果

2.1對應(yīng)震例效果

利用能較好反映地震磁效應(yīng)的Z分量作為響應(yīng)函數(shù)[5]，通過計(jì)算2007～2014年資料，結(jié)果如圖2，從變化曲線可以看出，在判別異常時(shí)，閾值的選取是關(guān)鍵。筆者依次嘗試選取不同的閾值進(jìn)行對比分析，認(rèn)為選取P(Z)=3.1作為異常的判別閾值比較合理(圖中橫直線)，即凡是P(Z)≥3.1則視為加卸載響應(yīng)比異常。

圖1　青海及鄰區(qū)地磁臺(tái)站地理位置

2個(gè)或2個(gè)以上測點(diǎn)均出現(xiàn)高于閾值，且異常間隔不超過2個(gè)月的情況劃分為同一組異常[2]，按照這一標(biāo)準(zhǔn)將計(jì)算結(jié)果劃分為14組異常(如圖2)。結(jié)合實(shí)際震例分析，考慮震級、震中距以及臺(tái)站與震中所處破裂帶等因素，發(fā)現(xiàn)有9組異常出現(xiàn)后，最短97天(約3個(gè)月)，最長322天(約10個(gè)月)內(nèi)發(fā)生了地震；虛報(bào)5次，漏報(bào)11次，大都出現(xiàn)在冬季，且漏報(bào)地震基本都發(fā)生在監(jiān)測能力較弱區(qū)域；其中3次虛報(bào)、8次漏報(bào)都發(fā)生在2010年之前，也就是資料連續(xù)性較差時(shí)段。表1具體列出了2007年1月1日～2015年4月15日滿足上述要求的異常及所對應(yīng)的地震信息。

本中所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均來自磁通門磁力儀(GM4)、質(zhì)子矢量磁力儀(FHD-2)和地磁總場與分量組合觀測系統(tǒng)(FHDZ-M15)觀測結(jié)果，由于儀器測量原理及采樣率不同(GM4和FHDZ-M15為秒采樣、FHD-2為分鐘采樣)等因素，導(dǎo)致不同儀器對地磁場變化的靈敏度程度不同，故使得同一臺(tái)站的不同儀器存在不同步響應(yīng)。

圖2　Z日變幅加卸載響應(yīng)比結(jié)果對應(yīng)地震效果及異常劃分情況(閾值3.1)

表1

加卸載響應(yīng)比高值異常與地震對應(yīng)關(guān)系

續(xù)表1

序號(hào)異常組號(hào)異常信息測點(diǎn)名幅度異常起始時(shí)間地震/Ms發(fā)震時(shí)間震中位置異常持續(xù)時(shí)間/天震中距km2010嘉峪關(guān)格爾木都蘭3.162012-07-113.142012-07-214.442012-08-183.32012-07-284.42012-08-183.392012-08-305.12013-02-12青海省海西蒙古族藏族自治州212500290520215.02013-06-05青海省海西蒙古族藏族自治州漏報(bào)2211蘭州4.142012-12-10山丹8.52013-01-22天水3.242012-12-24嘉峪關(guān)6.352012-12-22格爾木3.72012-12-10湟源4.122013-01-136.62013-07-22甘肅省定西市岷縣、漳縣交界2241505401407808503502312蘭州3.412013-06-30都蘭3.192013-05-295.12013-09-20甘肅省張掖市肅南裕固族自治縣、青海省海北藏族自治州門源回族自治縣交界1122703402413蘭州嘉峪關(guān)格爾木3.222013-11-083.582013-09-143.252013-10-033.762013-09-243.272013-11-083.42013-10-055.12014-10-02青海省海西蒙古族自治州烏蘭縣3225203502702514山丹3.82014-12-26天水3.562014-12-194.92015-04-15甘肅省定西市臨洮縣11820070

2.2異常高值區(qū)與震中關(guān)系

震磁前兆一般分布在震中及其附近的有限區(qū)域內(nèi)，通常震級越大其展布范圍越大，除在震中區(qū)出現(xiàn)集中的異常分布外，同時(shí)還存在部分遠(yuǎn)場異常點(diǎn)[4]。由于受限于資料完整度，本次討論僅針對2011年之后的結(jié)果。對于上述分析結(jié)果中，部分地震震中集中在異常的高值區(qū)，如2012年5月11日甘肅肅南、天祝與青海門源交界Ms4.9級地震前，距離震中130 km的湟源地震臺(tái)異常值為3.43，距離震中410 km的嘉峪關(guān)地震臺(tái)異常值為3.17和3.39；但期間也有高值區(qū)遠(yuǎn)離震中的現(xiàn)象，如2013年7月22日甘肅珉縣—漳縣Ms6.6級地震，距離震中最近的天水地震臺(tái)異常值為3.24，較其他異常臺(tái)站值最小，這些可能是遠(yuǎn)場異常點(diǎn)。對于本次加卸載響應(yīng)比高值區(qū)與震中位置關(guān)系不明顯，可能與研究區(qū)地磁觀測臺(tái)站空間分布較稀疏有關(guān)，且資料品質(zhì)對結(jié)果也有一定影響。

3認(rèn)識(shí)與結(jié)論

(1)從分析結(jié)果中可以看出，部分震前臺(tái)站地磁場有異常波動(dòng)，可能反映孕震過程中地球介質(zhì)深部電阻率下降；利用青海及臨近省份地磁資料，通過加卸載響應(yīng)比方法計(jì)算，初步提出異常判別閾值標(biāo)準(zhǔn)P(Z)為3.1，且至少有2個(gè)或2個(gè)以上地震臺(tái)站的P(Z)≥3.1才能被認(rèn)定為地震異常。

(2)研究區(qū)2007～2014年的14組加卸載響應(yīng)比高值中，9組異常出現(xiàn)后10個(gè)月內(nèi)發(fā)生了地震；虛報(bào)5次，漏報(bào)11次，大都出現(xiàn)在冬季。造成虛報(bào)、漏報(bào)次數(shù)較多原因與監(jiān)測能力以及資料連續(xù)性有關(guān)。

(3)對于本次加卸載響應(yīng)比高值區(qū)與震中位置關(guān)系不明顯，可能與研究區(qū)地磁觀測臺(tái)站空間分布密度小有關(guān)，且資料品質(zhì)對結(jié)果也有一定影響。

總之，上述震例研究結(jié)果表明，地磁Z分量日變幅加卸載響應(yīng)比作為地震預(yù)測的中短期預(yù)報(bào)方法，在青海地區(qū)有一定應(yīng)用效果，可為該地區(qū)今后地震預(yù)測工作提供依據(jù)。本文的研究只是初步性的探討，最好能結(jié)合其他前兆手段進(jìn)行綜合研究，這樣才能降低漏報(bào)、虛報(bào)，更好地為防震減災(zāi)事業(yè)服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司.地震電磁學(xué)理論基礎(chǔ)與觀測技術(shù)(試用本)[M].北京：地震出版社，2010：209-220.

[2]馮志生，林云芳，王建宇，等.江蘇地磁加卸載響應(yīng)比的異常標(biāo)志體系[J].地震，2000，20(2)：61-68.

[3]夏孝田.高淳臺(tái)地磁異常與地震關(guān)系[J].華北地震科學(xué)，2011，29(2)：49-52.

[4]丁鑒海，盧振業(yè)，黃雪香.地震地磁學(xué)[M].北京：地震出版社，1994：237-245.

[5]侯永駿，于政軒，王治業(yè)，等.地磁加卸載響應(yīng)比與大連地區(qū)地震[J].東北地震研究，2000，14(4)：40-43.

[6]曾小平，續(xù)春榮，趙明，等.地球磁場對太陽風(fēng)的加卸載響應(yīng)與地震[J].地震地磁觀測與研究，1996，17(1)：49-53.

[7]張建國，曹軼，閆俊崗，等.地磁Z分量日變幅逐日比法在河北省的應(yīng)用研究[J].華北地震科學(xué)，2008，26(1)：1-7.

[8]國家地震局預(yù)測預(yù)防司.電磁學(xué)分析預(yù)報(bào)方法[M].北京：地震出版社，1998：129-157.

[9]馬玉虎，吳海燕，馬曉蘭.昆侖山口西8.1級地震前青海省內(nèi)電磁前兆異常特性分析[J].高原地震，2002，14(1)：62-69.

[10]馮志生，王建宇，蔣延林，等.地磁垂直分量日變幅逐日比及其與地震關(guān)系的探討[J].華南地震，2001，21(2)：20-27.

APPLICATION OFZCOMPONENT GEOMAGNETIC LOAD-UNLOADING RESPONSE RATIO IN QINGHAI AREA

LI Xia1, MA Yuhu1, MA Zhen1, ZHAO Yuhong2

(1.EarthquakeAdministrationOfQinghaiProvince,Xining810001,China;2.DulanSeismicStation,EarthquakeAdministrationOfQinghaiProvince,Dulan816100,China)

Abstract：Using the data of Geomagnetic Z component load-unloading response ration in Qinghai and neighboring area from 2007 to 2014, the applicability of the method though combining with earthquake cases are analyzed. The anomaly evaluation index which is appropriate for study area is presented preliminarily, and the anomaly index for earthquake prediction in Qinghai area are given out in the paper.

Key words：Ratio of load-unload response; Geonagnetic Z component; Qinghai area; Anomaly index

中圖分類號(hào)：P315.72+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005-586X(2016)01-0014-05

作者簡介：李霞(1988—)，女，陜西丹鳳人，碩士學(xué)歷，研究實(shí)習(xí)員，現(xiàn)主要從事地震地磁前兆分析工作。

收稿日期：2015-10-19