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1、地震地磁观测与研究SEISMOLOGICALANDGEOMAGNETICOBSERVATIONANDRESEARCH第20卷第6期1999年12月Vol20No6Dec1999地磁方法在地震预报中的应用林云芳1)曾小苹1)续春荣2)明1)琪1)赵李1)中国北京100081中国地震局地球物理研究所2)中国北京100085中国地震局地壳应力研究所摘要1989年以来,我们陆续提出转换函数法,空间相关和加权差分法,以及加卸载响应比法等3种地磁方法,将其用于200多个震例分析,其中有106个地震作了正式的年度预报,在97个次危险区预报中,有15个地震的时间、地点和震级三要素的预报较为成功。关
2、键词地磁方法;地震预报;预报评估引言地磁现象可反映上自日地空间,下至大气层和固体地球中发生的与电磁有联系的各种物理过程。对主磁场及其变化的研究,是了解地球深部地幔和地核内发生的物理过程的重要途径。利用变化磁场在地球内部的电磁感应现象,是研究地球内部电性结构及其变化的一种好方法。地震磁现象的观测研究,迄今已有近百年的历史。本世纪50年代末,精度高,稳定性好的质子旋进式磁力仪(又简称“核旋仪”)的问世和广泛使用,改变了对地震磁现象的观测状况,获得了较为准确的地震磁现象的观测数据和较为可信的震例结果。近年来,震磁关系的研究取得了一些进展。1987年以来,我们通过对中国地区地球磁场局部异常
3、现象的研究,一边探索震磁关系,一边进行实验性的地震预报。1989年开始,我们陆续选用转换函数法,空间相关和加权差分法,以及加卸载响应比法等3种地磁方法,分析了1966年以来的200多个震例。对其中106个地震进行了年度预报,在97个次危险区趋势预报中,有15个地震的时空强三要素与实际发生的情况比较接近。1地磁转换函数法1955年Rikitake&Yokuyama(1955),1959年Parkinson证实了地磁短周期变化的垂直分量∃Z,水平分量∃H和磁偏角∃D具有以下稳定线性关系∃Z=A∃H+B∃D(1)其中A和B就是转换函数。中国地震局地球物理研究所论著编号99AC2060利用
4、天然磁场作为入射信号,其特点是频带宽,分布广,地面各测点记录到的天然磁场信号的分析得到的转换函数A近似平面波,有穿透力。对和B,是地点(Κ,Υ),深度(h),频率(Ξ)或周期(T)和时间(t)的函数,即A=A(Κ,Υ,h,Ξ,t)B=B(Κ,Υ,h,Ξ,t)(2)由电磁波理论的趋肤效应可知,某一测点处(Κ0,Υ0)某一频率Ξj的磁场F(Ξj)的穿透深度为hj=(2ƒΞjΛΡ)1ƒ2(3)此处Λ和Ρ分别为介质的磁导率和电导率。不同频率的电磁波对地球的穿透深度不同,因此,可以利用各种不同频率的变化场的电磁感应获得地下不同深度的电导率的信息。分析和研究A和B及其参量随时间t的变化,则可了
5、解和监视地震活动区地下电性结构和环境的变化,以期在地震发生前捕捉到这种变化,进行地震危险区的预报。1987年以来,通过分析100多个震例后,我们认为复转换函数的模
6、A
7、和
8、B
9、,解矩阵方程(1)的总方差Ρz,以及Parkinson矢量的磁方位角Αp及其变化等几个参量的变化异常与测点附近发生的地震有关。这些参量的定义为A=Ar+iAiiBiB=Br+(4)下角标r和i分别表示实部和虚部。
10、A
11、=(A2+A2)1ƒ2ri
12、B
13、=(B2+B2)1ƒ2(5)(6)riΑp=arctan(BrƒAr)n1ƒ2∑m=1Ρzj=(7)n∃Z∑(∃Zjmƒn)(8)m=1其中m为第j周期的事件个数
14、。计算了全国30多个地磁台周期T=9～200min的转换函数及其参量的逐月变化,分析和预报试验100多个震例后,曾小苹和林云芳(1995)初步总结以下几点。(1)转换函数的模
15、A
16、和
17、B
18、的频率响应在震前两年至地震当月有增大趋势。个别周期的
19、A
20、或
21、B
22、有明显的偏离。(2)T=9～200min的
23、A
24、和ƒ或
25、B
26、在震前有明显的增大或波动,其异常值超过(2～3)S,S为均方差(图1)。(3)T=9～200min的总方差Ρz的波动在震前3年至地震当月超过(2～3)S(图1)。(4)构造断裂处(如海岸、河床和南北断裂带附近等处),Parkinson矢量在震前指向震中,多数在震后回到正常方
27、位。(5)多数地震前,
28、A
29、,
30、B
31、和Ρz的异常波动由深层(地幔)开始,逐渐“传播”到浅层地壳(曾小苹,林云芳等,1999)。(6)未来6～12个月的地震震中位于地磁转换函数异常变化空间分布的“奇点”处,或(∃Z-∃Zjm)2(n-1)等变线密集的中心处。图1是崇明地磁台转换函数
32、A
33、,
34、B
35、及Ρz消除了长期变化和年变化影响后,变化幅度超过(2～3)S的异常与地震的关系。其中P为预报效果总评分的分数。(a)(b)图11982～1998年崇明地磁台转换函数变化异常与地震
