1、地磁 Z 分量日变幅逐日比法在河北省的应用研究第 26 卷第 1 期2008 年 3 月华北地震科学NORTHCHINAEARTHQUAKESCIENCESVo!.26,No.1Mar.,2008文章编号:10031375(2008)01 000107地磁 Z 分量日变幅逐日比法在河北省的应用研究张建国 2,曹轶 3,闫俊岗 1,2,潘晖 4(1.河北省地震局邯郸地震中心台,河北邯郸 056006;2.吉林大学地球探测科学与技术学院,吉林长春 130026;3.福建省地震局,福建福州 350001;4.河北省地震局易县地震台,河北易县 074211)摘要:分析了河北省各地磁台站 1982200
2、6 年 z 分量日变幅逐日比值的高值异常与河北省及邻区 Ms5.0 地震之间的关系.发现它们之间有较好的对应关系;初步提出了适用于河北省的地震分析预报参数,并对其内检预报效能进行了评价,为今后河北省以磁报震提供了依据.关键词:地磁 Z 分量;日变幅逐日比;异常指标;地震预报 ;河北中图分类号:P318.6 文献标识码:A0 引言 1 台站概况地球磁场按来源可分为外源场和内源场.外源场是来源于外空电流体系产生的地球变化磁场,关于外源场与华北地震的关系已有人进行了研究,内源场主要部分是主磁场,其余部分是外源场的感应场.内源场的变化不仅与外源场的强度和分布有关,而且还取决于地球内部电导率的分布.由已
3、知外源场研究内源场与地下电导率分布关系的理论,可以找出地球磁场变化与地球内部电导率的关系.在地震孕育过程中,孕震区地下介质的物理性质将发生变化,这其中包括了地下介质电导率的变化.转换函数法及相应的帕金森矢量,威斯矢量法都是很好地提取地下介质电导率变化信息的方法【2.3,而磁测深以及大地电磁测深法也是提取深部介质电导率的手段之一J,同时地磁谐波振幅比法也能反映地下介质电导率变化的信息.6J.本文将地磁谐波振幅比法应用于河北省地磁台网.对省内各地磁台站 1982 年2006 年(某些台站无资料)的观测资料进行研究.发现地磁 Z 分量日变幅逐日比的高值异常与河北省及邻区 Ms5.0地震有较好的对应关
4、系,初步给出了映震指标,并对其内检预报效能进行了评价.目前,河北省境内共有 9 个地磁 Z 分量观测台站,其中包括 2 个国家类台(红山,昌黎)和 7 个省属区域台站.各台地理位置和 Ms5.0 的地震位置见图 1,所选地震的各个参数见表 1./_.,J/,.一._r,f/.事宁承 I 皇,/./-f/.,/少雾_:二 J-j.=-l,缪 =皇 ffT:_;-/谚:童-r-7/鬟 ff-4图 1 河北省地磁台站及震中位置图收稿日期:2007.06.19作者简介:张建国(1974 一),男(汉族), 河南省濮阳人,吉林大学地球探测科学与技术学院在读硕士研究生,河北省地震局广平地震台工程师.主要从
5、事地震监测工作.2 华北地震科学 26 卷表 I 地震基本统计参数统计表注:以上地震震例来源于中国地震局大华北交换目录2 原理与方法地球变化磁场 z 分量日变幅是地球变化磁场的外场及由地球内部电性介质感应生成的变化叠加而成,它的大小不但受外场的控制,同时也受内场的影响.地球内部电性介质的变化必定影响其感应生3艰平03昌黎03.承替成的内场,因此,地球磁场垂直分量的日变化幅度可以反映局部地区地球内部介质电性性质的变化【,.曾小苹等【.】分析了地磁场 z 分量日变幅极大值及其后极小值之比值与地震的关系,发现高比值与台站周边地震有良好的对应关系.在应用该法的过程中,我们发现下面这个简单比值的高值与其
6、台站周边地震也有良好的对应效果.Y=,式中:A(t)为地磁 Z 分量日变化幅度,t2=tl+1(t,为观测日期), 本文将 Y 取名为地磁 Z 分量日变化幅度逐日比值.3 震例选取与结果分析3.1 应用分析地磁 Z 分量日变幅逐日比方法是利用能较好反映地下介质导电性质的逐日比 Y(z)作为响应函数,以它在正常情况下的时间变化和空间分布作为背景,研究地震前由于地下电导率变化引起的地磁逐日比异常来预测地震.河北省地磁台网目前有地磁 z 分量相对观测台站 9 个(图 1),应用每日 z 分量日变幅度值,笔者计算了各台 1982 年 1 月 1 日2006 年 12 月 31 日的 Y(Z)值,将其变
7、化曲线绘成图 2.从地磁 z 分量日变幅逐日比变化曲线可知 ,在异常的判别时,阀值 Yo(z)的选取是关键.对河北省各台站 2O 多年的资料分析来看,Y(z)值大部分在 1.0-2.0 之间波动.笔者尝试依次选取不同的阀值进行对比分析,认为选取 Yo(Z)=2.8 作为5.0L 虚报 3.0l,.9漏报虚 jR 虚报 5.0Jl5.00.036辜宁0.0广3.6红山0.03.6黄壁庄0.03.61982198398 哇 19851986198719881989199019911992199319941995(a)198219951 期张建国等:地磁 Z 分量日变幅逐日比法在河北省的应用研究 3
8、3.6顺平0.03.6昌黎0.03.6承镶0.03.6丰宁0.03.6粤广平0.03,6红山003.6黄壁庄0.03.6涉县0.03.6文安0.01996199“/199819992000.o01200:200320049.0O52006(h)19962006图 2 河北省各台站地磁 Z 分量日变幅逐日比 Y(Z)变化曲线图(图中横线为 Yo(Z)=2.8)异常的判别阀值比较合理,即凡是 Yo(z)2.8 则视为异常指标,来对应河北省及其邻近地区 1 年内所发生的 Ms-5.0 地震.但是我们发现满足异常判别标准的 Y(Z)比较多,而其后 1 年内无地震发生的也有不少.因此,如果只是简单地将阀
9、值定为 Yo(z):2.8,势必产生许多虚报和错报 ,从而失去了地震预报的意义所在,所以我们必须对异常标准做出修正.3.2 异常指标修正河北省地磁台网地磁 z 分量 El 变幅逐 El 比异常指标修正如下:(1)Y(z)的阈值 Yo(z)=2.8(图 2 中的横实线).(2)必须至少有 2 个或 2 个以上台站同时满足Y(Z)Yo(Z).(3)如果二次异常时间前后相距在 4 个月以内,则视为一组异常;反之,则为另一组异常.(4)从一组异常内的第一次异常发生 El 开始计算,在其后的 12 个月内,在最后一次异常高值点附近半径 400km 的范围内有发生 Ms5.0 地震的可能性.表 2 列出了
10、 1982 年 1 月 1 日2006 年 12 月31 日满足上述要求的异常及所对应的地震,图 2 标出了这些异常.按照以上异常判定指标,共出现了19 组异常,对应地震 12 次,虚报 3 次,漏报 3 次,这说明地磁 z 分量 El 变幅逐 El 比异常信度是较高的.3.3 异常高值区与震中的关系丁鉴海等 ulJ 指出,除在震中区出现集中异常分布外,同时还存在部分远场异常点,但在远场地区的异常台站与正常台站的比例远小于异常集中区.图3 给出了表 2 中对应地震的异常值空间等值线分布及与地震震中位置关系(有多次异常的,选取最后一组).由表 2 和图 3 可以看出,大部分地震震中集中在异常的高
11、值区,但期间也有高值区远离震中的现象,这些可能是远场异常点.3.4 异常高值与磁暴的关系从地磁磁照图记录曲线上可以看出,磁暴对 z分量曲线的影响过程一般是先突然上升及其后迅速下降,然后再缓慢上升而恢复正常形态(整个过程大dr,概持续 3-4 天 ),算法 Y=及 t2=t1 十 1 保证12,了磁暴期间不会突然增大.因为若 A(t2)为磁暴 El的 z 分量的日变幅度 ,其值将较大 ,A(t1)/A(t2)的值将减小,依次类推,可以确信在磁暴期间 Y 值是不会突然增大的.对此,冯志生等 J 已进行了详细的论述.为了更确凿地说明问题,笔者详细分析了中国地震局地球物理所磁暴基础数据库的磁暴报告(参
12、考北京地磁台的磁暴报告),从 19822004 年的 23年问(2005,2006 年数据库中无磁暴报告)共发生各种类型的磁暴 422 个,表 2 中 15 组(19822004年)异常高值点发生在磁暴 El 的仅为 2 组,其它 134 华北地震科学 26 卷?9970516?99705173.44.6s.83.s3.83.sz.7z.7z.933o3?19971216199712173.22.73.33.43.23.32.72.73.015注:“异常提前时间 “为从第一次异常出现至地震发生; “震中距“为从最后一次异常的极大值台站至震中距离;“空白处“ 表示缺观测资料;唐山,苍山两次异常震
13、中距不同是因为选用了不同的异常台站(因为两个台站的异常极大值相同).1 期张建国等:地磁 Z 分量日变幅逐日比法在河北省的应用研究 5.,.,.,曳,s-/.蜘 5.“_19B3.I1-7(a)1982-05-061982.10-19(b)1983-04-291983.1】.07(c)1985-Ol?091985-l】.30115E120.I15.120.“5ot2o510/一 5./,/1/,一- 一/一I 厂/,.1 一一,./5.0予,垮1995.9-(d)1988-Ol-151988.07.23(e)1989-03-131989.10-19(f)1995-03-021995.09.20I15.E12o.I15.1I1165 玉99B.I蜘 3.I1/,f 一,LI,/f,/,/,:l 奄 ,一一以(g)1995-03?021995.1O6(11)l997-12-301998-01.10(i)1998 一 O8-181999.03-106 华北地震科学 26 卷5.E111.11 铲 120o5.6/l一 999 一1 一,-/,l,/以 2.,(j)1998?1I-291999.11.01(/f./厂一/|1-一/(k)2002?03-052004.04.22
