佛子嶺地震臺(tái)電磁波數(shù)據(jù)變化初步探究

朱厚林 陸棟梁 應(yīng)允翔 陶方宇 周志 劉浩

摘? 要：該文描述了佛子嶺地震臺(tái)GS-2000-DC超低頻電磁擾動(dòng)儀的的基本情況、工作原理等，介紹了GS-2000-DC超低頻電磁擾動(dòng)儀在佛子嶺臺(tái)的運(yùn)行情況。通過(guò)收集佛子嶺臺(tái)近年來(lái)電磁波觀測(cè)資料的處理與映震分析，初步分析了GS-2000-DC電磁擾動(dòng)儀對(duì)近、遠(yuǎn)震的映震反應(yīng)以及人為干擾、環(huán)境因素對(duì)該套設(shè)備的影響。通過(guò)分析，佛子嶺臺(tái)電磁擾動(dòng)儀對(duì)近震有明顯的映震反應(yīng)，且對(duì)于遠(yuǎn)震映震反映也有映震效應(yīng)，但每當(dāng)震前數(shù)據(jù)有明顯變化，且震級(jí)越大，對(duì)應(yīng)的電磁波數(shù)據(jù)異常出現(xiàn)的時(shí)間越早，異常持續(xù)天數(shù)越多，大幅度突跳也更加明顯，對(duì)人為干擾，如人進(jìn)山洞對(duì)儀器的干擾性并不明顯，因電磁波所測(cè)的是電磁引起的電場(chǎng)變化、故不難理解，通過(guò)該文可知，佛子嶺水電站發(fā)電對(duì)電磁波數(shù)據(jù)變化的影響甚大。

關(guān)鍵詞：地震臺(tái)? 電磁波? 數(shù)據(jù)變化? 映震

中圖分類號(hào)：P315 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2020）07（c）-0051-04

Preliminary Study on the Changes of Electromagnetic Wave Data at Foziling Seismic Station

ZHU Houlin1，2? LU Dongliang2? YING Yunxiang3，4? TAO Fangyu2? ZHOU Zhi1，2? LIU Hao1，2

（1.Foziling Seismological Station of Anhui Province，Liu'an，Anhui Province，237200 China;2.Dabie Mountain Earthquake Monitoring and Forecasting Experimental field，liu'an，Anhui Province，237000 China;3.Seismological Station of Mengcheng，Bozhou，Anhui Province，233500 China;4.Anhui Mengcheng Geophysical National Field Scientific Observation and Research Station，bozhou，anhui province，233500 China）

Abstract： This article describes the basic situation， working principle and operation of GS-2000-DC ultra low frequency electromagnetic disturbance instrument on Foziling Seismic Station.By collecting data， this paper analyzes the electromagnetic disturbance of nearly， distant earthquake reflect reflect the influence on the set of equipment， and human disturbance has obvious reflect earthquake response to recent earthquakes， and is also at the reflect effect for distant earthquake， and the larger the magnitude， the corresponding anomaly in the earlier time， abnormal last days， the more greatly kick is more apparent， into the cave interference is not obvious to people.

Key Words： Seismic station; Electromagnetic waves; Data changes; Reflection

佛子嶺地震臺(tái)處于地處霍山地震窗口，位于大別山北麓北淮陽(yáng)斷褶帶內(nèi)。東北距梅山—龍河口斷裂17km、西南距青山—曉天斷裂1km、西北距落兒嶺—土地嶺斷裂8km，地層主要為下元古界大別山群變質(zhì)雜巖、震旦一志留系佛子嶺群片巖系及株羅系火山巖?；羯降貐^(qū)是小震高發(fā)區(qū)，并且經(jīng)常發(fā)生震群活動(dòng)，在小震群活動(dòng)的高峰時(shí)段內(nèi)，每日可記錄到幾十次甚至上百次地震、每年累計(jì)可記錄到幾百到上千次地方小震。自公元294年至今，霍山地區(qū)地震不斷，微震、震群頻繁。

佛子嶺臺(tái)于2014年8月29日安裝GS-2000-DC電磁擾動(dòng)儀，運(yùn)行至今已有3年。數(shù)據(jù)庫(kù)僅有2016年之后的部分?jǐn)?shù)據(jù)。其探頭放置于形變山洞內(nèi)，目前總體情況良好。此系統(tǒng)的新建，對(duì)于霍山地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力有所提高。

1? GS-2000-DC電磁擾動(dòng)儀概述及工作原理

GS-2000-DC電磁擾動(dòng)儀主要由磁擾動(dòng)傳感器、電磁擾動(dòng)監(jiān)測(cè)儀、數(shù)據(jù)采集儀和前兆儀器專用充電機(jī)等設(shè)備構(gòu)成，該儀器把深井傳感器上感應(yīng)到的Z分量電磁擾動(dòng)信號(hào)進(jìn)行放大處理、轉(zhuǎn)換為電信號(hào)用于記錄地震孕育、能量聚集、釋放過(guò)程、震源產(chǎn)生的電磁輻射的異常變化等情況，進(jìn)行臨震預(yù)報(bào)，電磁擾動(dòng)儀還具有對(duì)低頻弱磁場(chǎng)的放大作用。

電磁擾動(dòng)儀的磁擾動(dòng)傳感器是根據(jù)“磁感應(yīng)”原理設(shè)計(jì)而成，其結(jié)構(gòu)上具有對(duì)低頻弱磁場(chǎng)放大作用，材料上采用低頻敏感磁芯，在制作成的磁芯上繞制一定數(shù)量的線圈，并有嚴(yán)格的靜電屏蔽層，提高了抗干擾能力。磁傳感器安裝在一個(gè)壓力容器內(nèi)，達(dá)到了防潮和減少熱噪音的作用。電磁擾動(dòng)儀把傳感器上感應(yīng)到的電磁擾動(dòng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，并進(jìn)行分頻率段處理，在不同波段上輸出的電磁擾動(dòng)強(qiáng)度。波段劃分3個(gè)通道：通道1為0.01～1Hz，甚低頻段反映巖石擠壓脈沖輻射;通道2為1～10Hz，超低頻段反映巖石微破裂輻射;通道3為10～20Hz。低頻觀測(cè)通道，其主要作用是檢測(cè)是否有工業(yè)及其他環(huán)境電磁干擾。3個(gè)通道可以起到互相對(duì)比、相互印證的作用。

2? 安徽電磁擾動(dòng)臺(tái)站分布

2008年以來(lái)增上淮北、淮南、滁州、肥西、合肥5個(gè)電磁波?！笆濉毙略錾辖鹫⒘?、肥東、白山、安慶、池州6個(gè)電磁波。2014-2015年，相繼發(fā)生了長(zhǎng)豐震群，霍山4.3級(jí)地震，金寨震群，阜陽(yáng)4.2級(jí)地震。短臨跟蹤的有金寨、佛子嶺、桐城3個(gè)臺(tái)（鄭州GS-2000）。

3? 佛子嶺地震臺(tái)觀測(cè)資料數(shù)據(jù)分析與映震分析

3.1 觀測(cè)資料數(shù)據(jù)分析

選取了2016年4月至2018年12月三通道數(shù)據(jù)。通道1是0.0～1Hz的甚低頻段，反映巖石擠壓脈沖輻射，通道2為1～10Hz超低頻段，反映巖石微破裂輻射，通道3為10～20Hz低頻觀測(cè)通道，檢測(cè)是否有工業(yè)及其他環(huán)境電磁干擾。3個(gè)通道可以起到互相對(duì)比、相互印證的作用。其中通道一受到時(shí)常受到干擾，2017年1月21日繼安慶樅陽(yáng)ML3.1級(jí)地震、青海門源Ms6.7級(jí)地震（據(jù)佛子嶺臺(tái)測(cè)震單臺(tái)系統(tǒng)測(cè)定）后，三通道均發(fā)生數(shù)據(jù)突跳，極為一致性。

3.2? 觀測(cè)資料映震分析

3.2.1? 2017年4月29日安徽金寨Ms3.0級(jí)地震

2017年4月29日，安徽金寨Ms3.0級(jí)地震，由于金寨地震與臺(tái)站距離近，可以看到第二通道和第三通道有明顯數(shù)據(jù)變化，具體見圖1。

3.2.2? 2017年8月8日四川九寨溝Ms7.0級(jí)地震

2017年8月8號(hào)，四川九寨溝Ms7.0級(jí)地震，震中距離臺(tái)站1189km，佛子嶺臺(tái)形變儀器清晰記錄到地震所導(dǎo)致的形變變化，GS-2000-DC可以看到三通道有明顯數(shù)據(jù)變化，具體見圖2。

由圖3可知，四川九寨溝Ms7.0級(jí)地震前電磁擾動(dòng)儀卻有明顯異常，且當(dāng)天未有發(fā)生人進(jìn)山洞情況，佛子嶺水庫(kù)未發(fā)生水庫(kù)泄洪，但不排除電站發(fā)電的疊加性的可能。

4? GS-2000-DC與人為干擾、環(huán)境變化之間的相關(guān)性

2016年3月8日人進(jìn)山洞維修儀器敘述如下。

2016年3月8日08：40～22：06，NS分量（2221）、EW分量（2222）因武漢所劉軍和省局趙希磊、陳勝，及臺(tái)站人員進(jìn)山洞維修VP擺造成錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，按學(xué)科組要求作缺數(shù)處理;二分量數(shù)據(jù)于22：07恢復(fù)，對(duì)GS-2000-DC無(wú)影響，具體見圖4。

5? 結(jié)語(yǔ)

GS-2000-DC超低頻電磁觀測(cè)擾動(dòng)儀在佛子嶺地震臺(tái)已運(yùn)行3年多，電磁波觀測(cè)數(shù)據(jù)一直十分穩(wěn)定。通過(guò)以上示例，初步分析，干擾數(shù)據(jù)規(guī)律可人工排除，記錄的數(shù)據(jù)較完整。

對(duì)于近震，佛子嶺臺(tái)電磁波數(shù)據(jù)有明顯的映震反應(yīng)，比如2017年4月29號(hào)，安徽金寨Ms3.0級(jí)地震，并且對(duì)于遠(yuǎn)震映震反應(yīng)也有映震效應(yīng)，再比如2017年8月8日四川九寨溝Ms7.0級(jí)地震，但每當(dāng)震前數(shù)據(jù)有明顯變化，且震級(jí)越大，對(duì)應(yīng)的電磁波數(shù)據(jù)異常出現(xiàn)的時(shí)間越早，異常持續(xù)天數(shù)越多，大幅度突跳也更加明顯。

通過(guò)第四節(jié)對(duì)于人為干擾，如人進(jìn)山洞對(duì)儀器的干擾性并不影響，因電磁波所測(cè)的是電磁引起的電場(chǎng)變化，故不難理解，但是顯然可以看出，佛子嶺電站的發(fā)電對(duì)電磁波數(shù)據(jù)變化的影響尤其之大，且發(fā)電是長(zhǎng)期的、持續(xù)的，受此長(zhǎng)期影響，由所繪圖件可知數(shù)值時(shí)常達(dá)到2500mv。

對(duì)GS-2000-DC研究前景廣泛，目前尚未有成熟的研究分析系統(tǒng)支撐，尚有很多未知領(lǐng)域及可探究之處，因筆者能力有限及所有臺(tái)站電磁波數(shù)據(jù)資料時(shí)間是不同步的，具有局限性和個(gè)別差異性，暫初步探究于此，下一步計(jì)劃將皖西地區(qū)乃至全省所有電磁波設(shè)備進(jìn)行綜合對(duì)比分析，深入探究超低頻電磁波對(duì)未來(lái)短臨預(yù)報(bào)的重要意義。

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