流動地磁通化使用自架日變與FHD數(shù)據(jù)對比分析

范　磊，閆美蓉，范玉俊，王新勝

(1.山西省地震局太原基準地震臺，山西　太原　030025；2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西　太原　030025；3.山西省地震局大同中心地震臺，山西　大同　037008)

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·觀測分析·

流動地磁通化使用自架日變與FHD數(shù)據(jù)對比分析

范磊1，2，閆美蓉2，3，范玉俊1，2，王新勝1，2

(1.山西省地震局太原基準地震臺，山西太原030025；2.太原大陸裂谷動力學(xué)國家野外科學(xué)觀測研究站，山西太原030025；3.山西省地震局大同中心地震臺，山西大同037008)

山西測區(qū)流動地磁測點共35個，分晉北、晉中、晉南3個測區(qū)。在以往的觀測中，一直采用自架通化臺的模式，使野外觀測受到一定程度的制約，導(dǎo)致觀測效率低，造成人員和資源的浪費。定襄、太原、臨汾地磁臺FHD數(shù)據(jù)是否可取代自架日變，以流動地磁的晉北、晉中、晉南地區(qū)通化數(shù)據(jù)為重點進行研究。

流動地磁；通化；FHD數(shù)據(jù)

0　引言

山西測區(qū)流動地磁測點共35個，分為晉北、晉中、晉南3個測區(qū)。其中晉北測區(qū)測點17個，通化臺站為定襄地震臺(以下簡稱定襄臺)；晉中測區(qū)測點8個，通化臺站為太原基準地震臺(以下簡稱太原臺)；晉南測區(qū)測點10個，通化臺站為臨汾中心地震臺(以下簡稱臨汾臺)。其測點分布在山西各斷陷盆地及邊緣地區(qū)，平行或垂直于構(gòu)造帶布設(shè)(見第2頁圖1)。北部測區(qū)測點分布于忻定盆地、大同盆地及蔚廣盆地；中部測區(qū)測點分布于太原盆地；南部測區(qū)測點分布于臨汾盆地和運城盆地。布局疏密合理，基本能控制盆地內(nèi)幾條北東向主要活動斷裂帶，在布設(shè)上，基本覆蓋山西地震帶，有效監(jiān)控山西測區(qū)地震的孕育和發(fā)展。每季度復(fù)測一期，即于3、6、9、11月初復(fù)測。在過去的流動地磁觀測中，一直采用自架通化臺的模式，造成人員和資源的浪費。定襄、太原、臨汾地磁臺的FHD數(shù)據(jù)是否可取代自架日變，分別對流動地磁的晉北、晉中、晉南地區(qū)通化數(shù)據(jù)展開研究分析。

1　資料的選取與分析方法

1.1資料選取

本文選取2014年11月至2015年11月共7期的資料進行分析總結(jié)。每次流動地磁野外觀測前，都分別與太原、定襄、臨汾3個臺站的FHD時間精確對時，時間誤差確保在5 s之內(nèi)。

1.2分析方法

對兩種通化數(shù)據(jù)的對比和評價采用通化差值方法和通化均方差兩個參數(shù)來衡量。

(1) 通化差值方法。

地磁場在局部區(qū)域(<200 km)范圍內(nèi)的變化是一致的，因此

Ft-F0=Fit-Fi0，

式中：Ft與F0分別表示在t與t0時刻通化臺地磁場總強度觀測值；t0表示通化時間；Fit表示第i個測點在t時刻的總強度觀測值；Fi0表示該測點在通化時間t0所對應(yīng)的地磁場總強度。由此可以推斷在局部范圍內(nèi)不同測點相臨兩期的變化應(yīng)該一致。

(2) 通化均方差。

測點的通化誤差是檢查測量數(shù)據(jù)經(jīng)過通化處理后數(shù)據(jù)可信度的主要指標之一。產(chǎn)生通化誤差的主要原因有：① 通化臺站與測點之間的距離較遠，地磁場變化不完全一致；② 測量時間處于地磁場變化較大時段，此時地磁場非均勻性需要加強，可能引起較大的測量數(shù)據(jù)誤差。

2　采用自設(shè)日變站和用FHD資料通化對比分析

2.1通化差值對比

2015年3月對山西測區(qū)進行大量換點工作。其中晉北地區(qū)換點12個，晉中換點3個新增3個，晉南地區(qū)換點3個，差值無法比較(見第2頁圖2、第3頁表1)。由圖2可知，晉北地區(qū)通化差值自架日變與使用定襄FHD數(shù)據(jù)變化形態(tài)一致。晉中地區(qū)通化差值自架日變與使用太原FHD數(shù)據(jù)變化形態(tài)基本一致，2015年第1期祁縣測點通化差值偏大，第4、第5期FHD數(shù)據(jù)通化形態(tài)曲線與自架日變基本一致，但有臺階；晉南地區(qū)通化差值自架日變與使用臨汾FHD數(shù)據(jù)變化形態(tài)完全不一致，尤其是2014年11月至2015年3月連續(xù)3期臨汾臺FHD數(shù)據(jù)波動大，認為是FHD線圈所用的防潮玻璃罩潮濕凝結(jié)為水蒸氣，水蒸氣冷凝成水，通過線圈口使線圈浸濕所致。處理后，數(shù)據(jù)變化得到改善。

圖1　山西測區(qū)測點分布圖Fig.1　Distribution of observation points in Shanxi area

2.2通化均方差比較

流磁資料的好壞取決于通化差值和通化均方差兩個重要指標，第4頁表2為山西地區(qū)2014年11月至2015年11月共7期的通化均方差統(tǒng)計。

通過測區(qū)通化均方差曲線圖(見第5頁圖3)可直觀地看出，晉北、晉中地區(qū)自架日變與FHD數(shù)據(jù)通化后的均方差變化一致，晉南地區(qū)變化相差較大，認為與臨汾臺FHD臺站觀測環(huán)境有關(guān)。臨汾臺FHD磁房受背景噪聲干擾影響，為防潮將FHD線圈安裝防潮玻璃罩，但線圈與玻璃防潮罩之間口徑較低，防潮玻璃罩潮濕凝結(jié)為水蒸氣后冷凝成水，通過線圈口浸濕線圈，從而造成201411期、201501期、201503期FHD數(shù)據(jù)變化波動較大。在采取抬高口徑、防水膠帶纏繞等措施后，數(shù)據(jù)變化波動降低。

3　討論與結(jié)論

(1) 晉北地區(qū)流動地磁測點使用定襄臺FHD數(shù)據(jù)通化，通化差值和通化均方差形態(tài)較自架日變基本一致，略偏大，但符合規(guī)范要求，可以使用。

圖2　山西測區(qū)通化差值曲線圖Fig.2　Normalization difference in Shanxi area

測點2015年1月(2015年第1期)2015年3月(2015年第2期)2015年6月(2015年第3期)2015年8月(2015年第4期)2015年9月(2015年第5期)2015年11月(2015年第6期)自架日變通化差值FHD通化差值自架日變通化差值FHD通化差值自架日變通化差值FHD通化差值自架日變通化差值FHD通化差值自架日變通化差值FHD通化差值自架日變通化差值FHD通化差值陽高-3.8-4.3-4.0-5.21.41.20.40.6-1.1-0.2西坪30.80.40.60.3-3.6-4.5-1.2-1.00.50.5-0.80.3西坪4-2.3-2.8-1.0-2.3-0.8-0.9-0.30.2-0.80.0西坪2-0.10.14.23.9-5.7-7.80.60.9-2.2-1.6-2.4-1.5懷仁0.1-0.2-2.8-5.04.24.3-1.8-0.8-0.5-0.3廣靈-2.2-2.6-1.6-2.6-0.8-1.02.63.4-4.9-4.1渾源-1.8-2.0-0.5-0.8-1.5-3.10.00.11.72.6-3.0-2.4恒山-2.4-3.51.1-1.3-1.4-0.61.42.5-1.6-1.2山陰-2.2-2.40.1-1.4-0.1-0.6-1.2-0.50.11.2靈丘-1.5-1.7-1.6-3.0-1.5-2.01.62.6-2.4-1.8應(yīng)縣-2.5-2.8-0.9-0.80.80.0-1.0-2.2-0.80.10.20.9朔州-0.6-0.5-1.4-3.50.70.6-0.50.20.31.3繁峙0.30.2-3.3-4.31.31.2-0.30.4-1.2-0.4代縣-0.9-1.5-1.0-1.2-1.6-3.30.51.1-0.9-0.5-0.10.9原平0.0-0.3-0.3-2.71.10.90.10.9-1.4-0.3忻州0.1-0.5-0.7-2.4-0.6-0.70.31.1-0.20.6定襄0.20.0-0.6-2.20.20.00.31.50.40.8太原0.30.60.10.4-1.4-1.50.3-1.70.9-0.30.31.1文水2.02.20.30.00.8-1.01.10.31.01.7祁縣0.85.5-0.1-4.7-0.1-0.20.0-1.61.80.40.91.7介休1.30.8-0.1-0.30.9-0.60.2-0.32.93.1汾陽1.62.01.01.11.5-1.3-2.1-2.12.73.6太谷0.7-0.21.80.41.40.60.00.7榆次0.60.50.90.0-0.2-1.21.51.3陽曲-1.9-1.82.41.1-0.4-1.51.92.4洪洞-0.1-5.11.11.9-1.5-2.30.02.5-0.7-4.9臨汾臺0.38.9-1.0-10.80.80.3-0.12.30.0-5.7襄汾0.7-19.5-0.220.30.2-2.80.71.50.43.50.1-4.9絳縣1.2-27.4-0.927.5-0.50.20.3-0.50.11.6-0.2-4.4侯馬-1.6-27.10.625.6-0.7-0.50.60.5-0.70.30.3-4.5稷山-0.6-14.2-0.61.50.2-1.3-0.12.2-0.2-5.4聞喜0.9-9.90.01.2-0.9-3.40.02.70.2-5.4萬榮-1.4-17.22.915.7-3.6-0.22.30.3-0.3-4.5夏縣-1.83.26.21.50.8-3.6-1.82.1-3.3臨猗-3.2-12.61.69.0-1.1-3.02.55.2-0.12.4-2.3-7.6

表2　山西地區(qū)通化均方差統(tǒng)計表

圖3　山西測區(qū)通化均方差曲線圖Fig.3　Normalization mean square deviation in Shanxi area

(2) 晉中地區(qū)流動地磁測點使用太原臺FHD數(shù)據(jù)通化，通化差值和通化均方差形態(tài)與自架日變基本一致，但略偏大。目前，太原臺日變點與東圍墻相距太近，磁場環(huán)境受到外界車輛干擾，日變點需向西遷移20米左右。

(3) 晉南地區(qū)流動地磁測點使用臨汾臺FHD數(shù)據(jù)通化，通化差值與通化均方差較自架日變觀測結(jié)果差，通化結(jié)果不符合規(guī)范要求，不可使用。分析認為應(yīng)是臨汾臺FHD臺站觀測環(huán)境潮濕所致，待該問題解決后，可繼續(xù)用作日變觀測。

綜上所述，晉北及晉中地區(qū)流動地磁測點可以使用定襄臺、太原臺FHD數(shù)據(jù)通化，晉南地區(qū)流動地磁測點現(xiàn)階段暫不能使用臨汾臺FHD數(shù)據(jù)進行通化。

Comparative Analysis of Mobile Geomagnetic Data-normalizing by Own Diurnal Variation and by FHD

FAN Lei1,2, YAN Mei-rong2,3, FAN Yu-jun1,2, WANG Xin-sheng1,2

(1.Taiyuan Reference Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030025, China;2. State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China;3. Datong Central Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Datong, Shanxi 037008, China)

35 mobile geomagnetic observation points of Shanxi observation area are respectively located in the north, the middle and the south. In previous observations, the field observation model of the own normalizing stations has been subject to a certain degree of constraints, resulting in the observation efficiency is not high. This situation caused waste of personnel and resources. The research focus of this paper is whether the FHD data of Dingxiang, Taiyuan, Linfen geomagnetic station can replace the own diurnal variation data, as the mobile geomagnetic normalized data of the north, the middle and the south of Shanxi respectively.

Mobile geomagnetism; Normalization; FHD data

1000-6265(2016)03-0001-05

2016-06-16

范磊(1986—)，男，山西省運城人。2009年畢業(yè)于山西大學(xué)商務(wù)學(xué)院，太原理工大學(xué)地質(zhì)工程在讀碩士研究生，助理工程師。

P318.8

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