流动地磁监测数据处理流程

2017-11-06陈斌袁洁浩王粲徐如刚王振东

地震研究 2017年3期

陈斌+袁洁浩+王粲+徐如刚+王振东

摘要：阐述了中国地震局流动地磁团队现在采用的数据处理流程，包括最近台站替代法的日变通化和自然正交分量模型的长期变化改正。并采用该流程对野外地磁测量数据进行了日变通化和长期变化改正，得到岩石圈磁场年度变化数值，残差分析表明误差不大于10 nT，一般在5 nT之内。

关键词：流动地磁监测；数据处理流程；日变通化；长期变化改正；误差分析

中图分类号：P318文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）03-0335-05

0引言

地震的孕育及发生过程中，地下能量的积累与释放过程必然会引起岩石圈介质性质，如温度、应力等状态的改变。这一性质的改变将通过各种震磁效应引起岩石磁化率的改变（黄平章等，1990；郝锦绮等，1992，1993；侯登录等，2003；李海燕，张世红，2005），从而在地面产生能观测到的岩石圈磁场异常变化。因此通过监测地面的岩石圈磁场异常变化研究地震活动性是地磁学科主要研究方向之一。我国的地震学者通过监测地磁台站的连续观测数据，发现了某些可能的地震地磁异常现象，取得了如“低点位移”“转换函数”等理论（冯志生等，2000，2004；刘哲，2002；史勇军等，2002；王亶文，2003；陈伯舫，2003；丁鉴海等，2004；王世昌等，2004；张淑兰，江在森，2004；吴小平等，2004；李树华，2004；李琪等，2005；张继红，乔惠珍，2005；蒋延林等，2005；杨涛等，2005），但由于地磁台站的空间间隔较大，这一类研究对空间的辨识率不高。流动地磁研究者也使用空间高分辨率的流动地磁数据进行了地震地磁相关性的分析（解用明等，2001，2002，2005；詹景立，黄健，2004），但仅重点分析以震中为中心的某一段时间-空间区域的变化，缺乏全时间-空间尺度的辨析，且不同地区、不同时间的地震活动对应的地磁变化形态并不一致，这可归因于其中的某些变化是磁场的正常变化。自2010年初以来，中国地震局流动地磁技术团队在大华北、南北地震带和南北天山3个区域持续开展了年尺度的矢量地磁复测，发现了一些与地震相关地磁异常现象，如围绕地震震中出现高梯度分布或者磁偏角零变线等现象（顾春雷等，2010，2012；倪喆等，2014a，b，c；苏树鹏等，2016）。本文主要阐述了流动地磁技术团队采用的的数据处理过程，并分析数据处理过程中误差的可能数值范围。

1监测目标

按照来源的不同，地球磁场可分为内源磁场和外源磁场。内源磁场可细分为源于地球液体外核磁流体动力学过程的主磁场和源于地壳及上地幔物质磁性的岩石圈磁场。外源场可细分为源于固体地球之外的各种电流体系产生的磁场和固体地球内部产生的感应磁场。

由于岩石圈磁场包含了地壳和上地幔物质状态和结构的丰富信息，因此通过对岩石圈磁场的研究可以推进对地球演化、地质构造演变及成矿研究等相关领域的基础研究。从地震监测预报目的来看，发生在地表60 km范围内的浅源地震往往比同级别的深源地震会带来更大破坏（傅淑芳等，1980；许忠淮，2014），所以地磁场的地震监测目标重点应为对应浅源地震深度的岩石圈磁场。岩石磁学的实验室研究表明：岩石的状态，如温度、应力状态、岩石颗粒度及铁磁性物质含量等发生改变时，其磁性会发生相应的改变，即产生如压磁效应、膨胀磁效应、感應磁效应、热磁效应等震磁效应。地震的孕育及发生过程中，地下能量的积累与释放过程必然会引起岩石圈介质性质状态的改变，并产生能观测到的磁场异常变化。因此通过监测岩石圈磁场的空间分布及时间变化的异常特征来研究地震活动性是我们的目标。

合理、准确地描述岩石圈磁场的空间分布及时间变化需要尽可能精准地从观测数据中消除各种外源磁场以及地球主磁场的影响。因此，中国地震局制定了观测技术规范中国地震局监测预报司.2015.关于印发《流动地磁测量基本技术要求（试行）》的通知.以及日变通化、长期变化改正的数据处理流程，以便得到尽可能精确的岩石圈磁场数据。

2日变通化

本文阐述了中国地震局流动地磁团队现有的数据处理流程，该流程依据地磁学的相关知识，利用台站连续观测数据，建立了独立的地磁学日通化和长期变化模型，形成了稳定可靠的数据处理流程，得到了高精度的岩石圈磁场年度变化数据。

选用测点最近地磁台日变通化和自然正交模型长期变化改正的数据处理方法过程中需要有诸多特别需要注意的地方。该处理流程带来的整体误差小于10 nT，大部分数据误差保持在5 nT之内。但该流程仍然有诸多可以改进的地方，如日变通化处理过程中运用的三点近似处理方法和长期变化改正过程中对数据的强烈依赖性都是今后值得仔细思考和改进之处。

本文是中国地震局流动地磁团队集体工作成果的阐述，所用流动地磁测量数据为全团队的工作结果，在此向全体团队成员表示感谢。日变通化和长期变化改正所使用的地磁台站数据来自国家地磁台网中心，感谢台网中心和全国地磁台站工作人员对流动地磁团队的长期大力支持。中国地震局流动地磁技术团队希望各位审者和读者给我们提出宝贵的意见和建议，以促进我们团队的健康进步，促进流动地磁监测乃至地磁学科的科学研究水平的提高，促进我国的防震减灾事业长远稳固发展，在此再次感谢。

参考文献：

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傅淑芳，刘宝成，李文艺.1980.地震学教程[M].北京：地震出版社.

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