地磁Z分量日变幅加卸载响应比法在青海地区的应用

李霞，马玉虎，马震，赵玉红

(1.青海省地震局，青海 西宁　810001；2.青海省地震局都兰地震台，青海 都兰　816100)



地磁Z分量日变幅加卸载响应比法在青海地区的应用

李霞1，马玉虎1，马震1，赵玉红2

(1.青海省地震局，青海 西宁810001；2.青海省地震局都兰地震台，青海 都兰816100)

摘要：针对2007～2014年青海及临近地区(甘、川)部分地磁观测数据，运用垂直分量Z的日变幅加卸载响应比方法进行处理，结合实际震例分析方法的适用条件，初步给出了适用于青海地区震例特征的磁异常判别指标。

关键词：加卸载响应比；地磁Z分量；青海地区；异常指标

0引言

太阳以紫外线辐射和粒子流辐射2种方式影响地球磁场，形成变化磁场。前者主要形成Sq场，后者则为磁扰动场[1-10]。扰动场如式(1)：

D=Dst+Ds+Dp(B)

(1)

式中，Dst为暴时变化；Ds为扰日变化；Dp(B)为极区亚暴。

将磁扰过程作为地球磁场对太阳风加载和卸载响应的过程[4]。以垂直分量Z为例，取Z分量的日变幅度作为计算加卸载响应比的参量，定义响应比：

P(Z)=ΔZ+/ΔZ-

(2)

式中，下角标“+”和“-”分别代表加载和卸载。加卸载响应比值P(Z)在正常情况下，应该是测点位置和电导率的函数，如果某测点正处于孕震地区，由于地下物质(多为热流体)运动，必然会使地下电导率增加或改变，导致P(Z)值增大[3]。

本文将加卸载响应比方法应用于青海地区及邻区(包括甘肃、四川)，该区主要发育祁连、昆仑、巴颜喀拉、西秦岭等大型山脉，构造特征复杂，地震频发，因而针对中强以上地震的前兆特征展开研究工作，对区域震情判定具有参考价值，对区

域震情跟踪也具有现实意义。对研究区内部分台站2007～2014年地磁垂直分量日变幅资料进行分析，发现加卸载响应比值高值与邻区中强震有一定对应关系，初步给出了映震指标。

1资料概况

本文选取青海及邻区资料品质较好且相对记录连续的8个地磁台站(共12套仪器)的观测资料，其中包括：青海格尔木台(GM4、FHDZ-M15)，湟源台(FHD)，都兰台(FHD)；甘肃兰州台(FHD)，山丹台(FHD)，天水台(FHD、GM4)，嘉峪关台(FHD、GM4、FHDZ-M15)；四川成都台(GM4)。各台站地理位置见图1。

2应用分析结果

2.1对应震例效果

利用能较好反映地震磁效应的Z分量作为响应函数[5]，通过计算2007～2014年资料，结果如图2，从变化曲线可以看出，在判别异常时，阈值的选取是关键。笔者依次尝试选取不同的阈值进行对比分析，认为选取P(Z)=3.1作为异常的判别阈值比较合理(图中横直线)，即凡是P(Z)≥3.1则视为加卸载响应比异常。

图1　青海及邻区地磁台站地理位置

2个或2个以上测点均出现高于阈值，且异常间隔不超过2个月的情况划分为同一组异常[2]，按照这一标准将计算结果划分为14组异常(如图2)。结合实际震例分析，考虑震级、震中距以及台站与震中所处破裂带等因素，发现有9组异常出现后，最短97天(约3个月)，最长322天(约10个月)内发生了地震；虚报5次，漏报11次，大都出现在冬季，且漏报地震基本都发生在监测能力较弱区域；其中3次虚报、8次漏报都发生在2010年之前，也就是资料连续性较差时段。表1具体列出了2007年1月1日～2015年4月15日满足上述要求的异常及所对应的地震信息。

本中所用基础数据均来自磁通门磁力仪(GM4)、质子矢量磁力仪(FHD-2)和地磁总场与分量组合观测系统(FHDZ-M15)观测结果，由于仪器测量原理及采样率不同(GM4和FHDZ-M15为秒采样、FHD-2为分钟采样)等因素，导致不同仪器对地磁场变化的灵敏度程度不同，故使得同一台站的不同仪器存在不同步响应。

图2　Z日变幅加卸载响应比结果对应地震效果及异常划分情况(阈值3.1)

表1

加卸载响应比高值异常与地震对应关系

续表1

序号异常组号异常信息测点名幅度异常起始时间地震/Ms发震时间震中位置异常持续时间/天震中距km2010嘉峪关格尔木都兰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报2211兰州4.142012-12-10山丹8.52013-01-22天水3.242012-12-24嘉峪关6.352012-12-22格尔木3.72012-12-10湟源4.122013-01-136.62013-07-22甘肃省定西市岷县、漳县交界2241505401407808503502312兰州3.412013-06-30都兰3.192013-05-295.12013-09-20甘肃省张掖市肃南裕固族自治县、青海省海北藏族自治州门源回族自治县交界1122703402413兰州嘉峪关格尔木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乌兰县3225203502702514山丹3.82014-12-26天水3.562014-12-194.92015-04-15甘肃省定西市临洮县11820070

2.2异常高值区与震中关系

震磁前兆一般分布在震中及其附近的有限区域内，通常震级越大其展布范围越大，除在震中区出现集中的异常分布外，同时还存在部分远场异常点[4]。由于受限于资料完整度，本次讨论仅针对2011年之后的结果。对于上述分析结果中，部分地震震中集中在异常的高值区，如2012年5月11日甘肃肃南、天祝与青海门源交界Ms4.9级地震前，距离震中130 km的湟源地震台异常值为3.43，距离震中410 km的嘉峪关地震台异常值为3.17和3.39；但期间也有高值区远离震中的现象，如2013年7月22日甘肃珉县—漳县Ms6.6级地震，距离震中最近的天水地震台异常值为3.24，较其他异常台站值最小，这些可能是远场异常点。对于本次加卸载响应比高值区与震中位置关系不明显，可能与研究区地磁观测台站空间分布较稀疏有关，且资料品质对结果也有一定影响。

3认识与结论

(1)从分析结果中可以看出，部分震前台站地磁场有异常波动，可能反映孕震过程中地球介质深部电阻率下降；利用青海及临近省份地磁资料，通过加卸载响应比方法计算，初步提出异常判别阈值标准P(Z)为3.1，且至少有2个或2个以上地震台站的P(Z)≥3.1才能被认定为地震异常。

(2)研究区2007～2014年的14组加卸载响应比高值中，9组异常出现后10个月内发生了地震；虚报5次，漏报11次，大都出现在冬季。造成虚报、漏报次数较多原因与监测能力以及资料连续性有关。

(3)对于本次加卸载响应比高值区与震中位置关系不明显，可能与研究区地磁观测台站空间分布密度小有关，且资料品质对结果也有一定影响。

总之，上述震例研究结果表明，地磁Z分量日变幅加卸载响应比作为地震预测的中短期预报方法，在青海地区有一定应用效果，可为该地区今后地震预测工作提供依据。本文的研究只是初步性的探讨，最好能结合其他前兆手段进行综合研究，这样才能降低漏报、虚报，更好地为防震减灾事业服务。

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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

中图分类号：P315.72+1

文献标识码：A

文章编号：1005-586X(2016)01-0014-05

作者简介：李霞(1988—)，女，陕西丹凤人，硕士学历，研究实习员，现主要从事地震地磁前兆分析工作。

收稿日期：2015-10-19