大连台地磁秒数据强震响应探讨分析

查 楠，孙艺玫，殷轶娜，王晓睿

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）



大连台地磁秒数据强震响应探讨分析

查 楠，孙艺玫，殷轶娜，王晓睿

（辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034）

摘要：通过研究大连台地磁秒采样数据，发现在汶川M8.0和日本M8.6级地震中出现了同震响应，这一发现在辽宁地区地磁分钟值采样的朝阳、铁岭、营口台并未出现。经过同步对比等方法分析，得出响应延迟时间、响应幅度等特征与地震震中距有一定对应关系，并初步探讨了产生这种现象原因。

关键词：强震；地磁秒数据；响应特征

0 引言

2008年5月12日汶川M8.0级特大地震与2011年日本本州东海岸附近海域地区发生的8.6级地震是近三年来中国大陆及邻区发生的两次特大8级以上地震，都造成了重大的人员伤亡和经济损失［1］。这两次地震辽宁大连地磁观测记录到了在以前未曾记录到的地磁同震响应信息。

1 辽宁地区地磁同震响应

1.1 辽宁地磁数据及观测资料

辽宁省现有八个定点地磁观测台，南部有营口、大连，西部有朝阳、义县，北部有铁岭，东部有桓仁，中部有辽中和台安。其中营口、铁岭、朝阳、大连四个台站07年进行了数字化改造，大连台使用FHDZ-M15进行数字化秒采样观测，其它三个台使用FHD-2进行数字化分钟值观测。数字化改造以来资料连续可靠，周围无可知干扰源存在。因此，从全省范围来看，整个地磁观测点的分布较为合理，基本上控制了省内的主要断裂构造，为捕捉地震前震磁信息提供了良好的观测条件。

1.2 大连地磁台情况介绍

大连地震台是国家基准台。大连地磁台位于大连市西郊，在大连市甘井子区辛寨子镇，地磁台距市中心20公里。大连地磁场地位于北东向新华夏构造体系与东西向燕山构造带延伸复合部位。台址附近较大的断裂有金州断裂及庄河断裂，位于断裂带上的熊岳、盖县、金州等地，历史上均发生过5级左右地震。从地形地貌、岩性分析，大连地磁台背倚鞍子山，坐落在近东西走向的丘陵地带的南缘，丘陵海拔高在200～300米，附近最高峰为鞍子山，高度为342.4米，构成丘陵主体，岩性为震旦系白云灰质岩和石灰岩，比较适合地磁综合观测。

2 地磁同震响应与地震之间的关系及特征分析

2.1 地震概况

自2001年萨瓦尔多8.0级地震打破了全球8级地震长达10年的平静后，全球地震活动明显增强，特别是2004年12月26日苏门答腊9.0级地震打破了全球8.5级以上地震长达40年的平静，表明全球强震已进入一个新的活动状态［3，5］。2001年以来全球共发生7.5级以上地震60次，其中有47次发生在太平洋板块西边界和欧亚地震带中东段，印度—澳大利亚板块汇聚边界带上相对集中的现象尤为突出。在此背景下，中国大陆西部及周边地区先后发生了昆仑山口西8.1级地震、中俄蒙7.9级地震、巴基斯坦7.8级地震、新疆于田7.3级地震、四川汶川8.0级地震和青海玉树7.1级地震、日本本州东海岸附近海域地区发生 8.6级地震，地震活动水平明显增强。

在当前地震活动明显增强的形势下密切跟踪数字化地磁分钟值与秒值采样信息的变化情况，并注意到在以往的地磁模拟观测，数字化分钟值观测（朝阳台、铁岭台、营口台）都未曾记录到同震效应，只有大连台在汶川地震和日本本州东海岸地震地磁秒采样观测记录到了宝贵的同震响应信息。

2.2 日本本州东海岸海域8.6级地震时间与同震响应时间关系

中国数字测震台网2011-03-11到 2011-03-12的震相报告显示日本本州东海岸远海8.6级地震的发震时间是13：46：19.00，到达大连台的P波时间为13：50：10.20（图1、图2），延时3分51.20秒，S波时间为13：53：40.10，延时7 分21秒；而大连台地磁FHDZ-M15观测的秒采样的响应时间是世界时05：59：07—06：10：40，转换成北京时间是13：59：07—14：10：40，比到达大连台P波到时延时了8分57秒， 比S波到时延了5分27秒；并没有同步于地震波信号，而是滞后于地震波信号，且在FHDZ-M15的各分量观测中只有Z分量有显示（图3、图4），其它分量未见显示，辽宁地区的地磁模拟观测及“十五”数字化改造的FHD-2分钟值观测均未记录到响应信号。

图1　日本本州东海岸附近海域地区发生8.6级地震震相图Fig.1 The seismic facie map of the 8.6 earthquake of Japan

图2　汶川8.0 级地震震相图Fig.2 The seismic facie map of the 8.0 earthquake of Wenchuan

图3　大连地磁台FHDZ—M15观测D、H、Z、F各分量的响应曲线（日本）Fig.3 D， H， Z， F component of FHDZ-M15 of Dalian geomagnetic station（Japan）

图4　大连地磁台FHDZ—M15观测Z分量在地震时的响应曲线（日本）Fig.4 The response curve of Z component of Dalian geomagnetic station（Japan）

2.3 汶川8.0级地震时间与同震响应时间关系

中国数字测震台网2008-05-11到 2008-05-12的震相报告显示汶川8.0级地震的发震时间是14：28：07.24，到达大连台的P波时间为14：32：10.00（图1、图2），延时4分03秒，S波时间为14：35：57.6，延时7分50.36秒；而大连台地磁FHDZ-M15观测的秒采样的响应时间是世界时06：37：54—06：51：40，转换成北京时间是14：37：54—14：51：40，比地震波P波到时延时了5分44秒，比S波到时延时1分56秒；也没有同步于地震波信号，而是滞后于地震波信号，且在FHDZ-M15的各分量观测中D、H、Z分量都有显示 （图5、图6），辽宁地区的地磁模拟观测及“十五”数字化改造的FHD-2分钟值观测均未记录到响应信号。

图5　大连地磁台FHDZ—M15观测D、H、Z、F各分量的响应曲线（汶川）Fig.5 D， H， Z， F component of FHDZ-M15 of Dalian geomagnetic station（Wenchuan）

图6　大连地磁台FHDZ—M15观测Z分量在地震时的响应曲线（汶川）Fig.6 The response curve of Z component of Dalian geomagnetic station（Wenchuan）

3 讨论与结论

（1）从地震响应的特征分析，大连地震台距两次地震震中距离都在1850km左右，都属浅源地震，破坏力度都较大，震级都在M8.0级以上，汶川地震的响应时间要比日本地震的响应时间长3分13秒，汶川地震的响应幅度比日本地震幅度大0.7nt，汶川地震在D、H、Z三个分量都有响应信号，而日本地震只有Z分量有响应信号（表1）。这可能是由于这次汶川地震是中国大陆内部地震，是印度板块向亚洲板块俯冲，造成青藏高原快速隆升导致的，是逆冲、右旋、挤压型断层地震［2， 4］，震源深度为10～20千米，属于浅源地震，持续时间较长，其破坏力度较大，因此不论从响应的幅度和响应的持续时间上都反映的比较大［6］。

表1　大连地磁台同震响应与地震关系表

（2）从地磁观测系统的技术特点出发分析这种影响，大连地磁台所采用的仪器中，FHDZ-M15仪器中观测HDZ的探头是悬挂式的，因此在地震波到达台站时，悬挂系统的响应是解释这类现象首要思考的问题；由于悬挂系统的特性，可以解释为地震波的滞后。

致谢：感谢辽宁省地震局监测中心潘科及预报中心李广平、李芳的大力协助！

参考文献：

［1］汤吉，詹艳，王立凤.5月12日汶川8.0级地震强余震观测的电磁同震效应［J］.地震地质，2008，30（3）：739-745.

［2］汤吉，詹艳.汶川地震强余震的电磁同震效应［J］.地球物理学报，2010，53（3）：379-385.

［3］范小平，杨从杰，李清河，等.震电效应研究进展与前景展望［J］.西北地震学报，2006， 28（4）：364-376.

［4］苏巍，刘财，陈晨.震电效应理论及其研究进展［J］.地球物理学进展，2006， 21（2）：379-385

［5］Kinoshita M， Uyeshima M and Uyeda S.Eaahquake prediction research by means of telluric potential monitoring，progress report No.1：Installation of monitoring network［J］. Bull Earthq Res Inst，Univ Tokyo，1989， 64：255-3l1.

［6］Haartsen M W and Pride S R.Electroseismic waves from point sourcesi n layered media［J］. J Geophys Res， 1997，102：24745-24769.

THE GEOMAGNETIC COSEISMIC EFFECT OF STRONG EARTHQUAKE OF DALIAN GEOMAGNETIC STATION IN LIAONING

CHA Nan， SUN Yi-mei， YIN Yi-na， WANG Xiao-rui
（Earthquake Administration of Liaoning Province，Liaoning Shenyang 110034，China）

Abstract：Many coseismic effects of strong earthquake on fluid and deformation were observed in Liaoning province which have never observed on electromagnetism until the the M8.0 earthquake of Wenchuan and the M8.6 earthquake of Japan. In this research， we analyzed the second sampled data of Dalian seismic station and the results showed that： The second sampled data of the existing digital geomagnetic observation recorded the coseismic effects in Liaoning， while the minute sampled data of Chaoyang， Tieling， Yingkou seismic station recorded nothing. Meanwhile we gave the relations between characteristic of earthquake surface wave response delay time， response range， conseismic signal duration and distance of epicenter， earthquake magnitude， and then we discussed the physical significance of the coseismic effect of electromagnetism.

Key words：strong earthquake； geomagnetic second sampled data； coseismic effect

中图分类号：P315

文献标志码：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.005

文章编号：1674-8565（2016）02-0028-04

基金项目：地震科技星火计划项目 （项目编号：XH15012）

收稿日期：2016-01-27

修订日期：2016-04-26

作者简介：查楠（1983-），女，2009年毕业于渤海大学，工程师，现主要从事地震监测与研究工作。E-mail：183821743@qq.com