2. 中国河北 074211 易县地震台
2. Yixian Seismic Station, Hebei Province 074211, China
众多研究者致力于地震监测预报,采用不同方法、手段探索地震的孕育和发生。目前利用地磁手段进行地震预报的方法越来越多,例:地磁低点位移、加卸载响应比、转换函数等方法。
地球的磁场分为稳定磁场和变化磁场2部分,变化磁场内场强弱既与外场有关,又与地下物质电导率的分布、大小有关(傅承义等,1985)。地震的孕育、发展和发生是一个复杂的过程,强震发生前,应力增强引起孕震体环境中介质电导率等电磁性质发生改变,可观测到与地震有关的局部或区域性磁异常。研究表明:多次强震发生前,区域地磁垂直分量日变出现相位和幅度变化,即出现低点位移现象,而这种少见的地磁异常现象确实与较大地震的发生有一定相关性(丁鉴海等,1994)。目前,地磁低点位移已成为一种预报地震的常用方法,在地震短临预报中起到一定作用,如2012年扬州4.9级地震前出现地磁垂直分量日变异常。
1 地磁双低点异常识别地磁Z分量正常情况下只在中午出现一个极小值,但有时会出现2个极小值,二者间隔数10 min至3个多小时。在地磁台所观测到的地磁垂直分量日变双低点异常形态中2个低点间隔不小于3小时,幅值不超过3 nT,偏角和水平分量日变在同时段未对应磁扰(胡久常等,2009),由此推知,低点位移异常是由地磁Z分量太阳静日变化的异常引起。如:2012年6月13日Z分量日变双低点异常曲线见图 1,正常Z分量日变曲线见图 2。
从低点位移异常的定义可以看出,其最明显的空间分布特征是出现明确的日变低点时间突变分界线。陈绍明(1989)、胡久常(2009)等分析发现,在某些低点位移异常日,处于日变低点时间突变分界线附近的地磁台站,可观测到日变形态呈现前后相差2个小时以上的双低点特征(图 3),随着远离分界线,逐渐过渡到单低点形态,其中一侧向前一低点过渡,而另一侧则向后一低点过渡(陈绍明等,1987)。通过对地磁观测台站加密,将有更多台站观测到地震前地磁Z分量低点位移异常日中的双低点异常形态,从而划分出双低点异常分布带,有助于进一步缩小预测地震的可能发生区域。若某日某区域地磁台站观测到地磁垂直分量日变化在地方时中午前后出现2个低点的异常形态(即双低点异常),可预测该区域在未来45天内有发生4.8级及以上地震的可能(胡久常等,2009)。
2012年7月20日,在江苏扬州高邮市和宝应县交界发生4.9级地震。为捕捉此次地震的地磁短临前兆异常,重新分析华东地区(安徽、江苏、山东、浙江)地磁台在地震前后1年多时间内的地磁垂直分量日变形态,结果发现,仅存在2次双低点异常,对应时间为2012年6月13日和7月10日。利用地磁垂直分量日变双低点异常预测地震方法(胡久常等,2009),预测在6月13日后45天内,即7月28日前在华东地区可能发生5级左右地震,结果于7月20日在江苏扬州市高邮、宝应县交界发生4.9级地震(图 4)。预测与实际发生的地震三要素基本吻合。
根据地磁垂直分量日变双低点异常的时空演化特征与地震三要素的关系,画出异常分界线,见图 4,可见在分界线两侧,低点时间相差2 h以上(黄雪香等,2000)。
2012年6月13日和7月10日,华东地区各地磁台地磁垂直分量日变曲线出现双低点异常,见图 5、图 6。经分析,认为以江苏境内的高邮、海安等地磁台双低点异常形态较为典型,2个低点极值相差最小,说明地磁台站距震中较近。鉴于同一天地磁Z分量日变形态双低点异常,以江苏为中心向外围(华北、华中、华南)很快演变为正常单个低点日变形态,说明异常范围较小,由此估计地震大小在5级左右。
地震短临预报是世界性科学难题。据统计,采用低点位移方法预报地震有震异常占总异常的35%,异常出现后45天内发生地震的占48%,震级越大,异常出现越早,对于M 5左右地震,准确预报发震地点相当困难。本次M 4.9地震前出现双低点异常比较罕见,且在异常出现后45天内对应地震(丁鉴海等,2003),对今后地震短临预报具有宝贵的参考价值。
3 结论综上所述,可以得到以下结论。
(1)地磁垂直分量日变形态双低点现象是客观存在且罕见的,2012年7月20日江苏扬州4.9级地震前研究区域内能普遍观测到地磁Z分量日变形态双低点异常,证明该异常可作为地震短临预测的一项重要前兆依据。
(2)异常出现37天后,在地磁低点时间分界线右侧的扬州发生4.9级地震,符合41天加减4天的跨越式预报特点,与地磁场周期性因素密切相关。对该震例进行分析,可为今后地震短临预报提供宝贵的参考资料。采用地磁低点位移预报地震还存在较多问题,造成虚报、误报次数较多,如何突破技术瓶颈,有待进一步探索。
(3)双低点分界线两侧区域,内外侧低点时间差在2小时以上,区域内部时间基本一致,从而导致区域之间有明显的突变分界线。
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