0 引言

地震的孕育过程实质是孕震区介质的损伤演化过程，是一个力学过程(尹祥础，2004)，地震电磁学是研究震磁关系，特别是研究与地震有关的地磁现象的科学。地震磁效应是由于孕震阶段后期，断层的岩体进入非弹性变形阶段，岩体内产生微小裂缝并开始扩展，岩体应力下降、地下流体进入微小裂隙引起岩体的电磁性质发生变化(丁鉴海等，2009)。震磁关系理论研究始于20世纪50年代，由卡拉什尼科夫提出，斯特西(Stacey，1964)和永田武(Nagata，1972)发展得出“压磁效应”学说，随后在黑龙江地区地震分析预报工作中得到充分利用。追踪电磁数据变化，提取电磁数据的异常变化，是地震预报研究工作的主要内容之一(张建国等, 2012, 2013)。

2017年7月23日7时13分吉林省松原市宁江县(45.3°N，124.8°E)发生M 4.9地震，震源深度12 km。现场调查表明，此次地震灾区最高烈度为Ⅵ度，等震线总体呈NE向展布，与发震断层肇东—扶余断裂走向一致。该地震影响范围较大，长轴半径约10 km，短轴半径约4.5 km，Ⅵ度区面积约133 km²，在距本次地震约100 km的松原前郭地区曾发生2006年M 5.0、2013年M 5.8震群和2016年M 4.5地震，值得关注。

1 地质构造

吉林宁江M 4.9地震发生在松辽盆地中央区域。松辽盆地跨越吉林、辽宁和黑龙江三省，是被大、小兴安岭和长白山环绕的大型沉积盆地，其中央凹陷地区是盆地内沉降幅度最大、沉降速度最快、坳陷最深的区域。据历史资料记载，震源区外围强震频繁，是东北中强地震活跃的地区。大量研究结果(杨宝俊等，1996；傅维洲等，1998)表明，NE向或NW向断裂与NS向或EW向断裂交切区域是东北中强地震活动的主要场所，此次地震恰发生在NW向的扶余—肇东断裂与近EW向的第二松花江断裂的交切区域附近(图 1)。

选取东北三省范围(38°—53°N，115°—135°E)内分布的地磁台站和黑龙江省地电阻率台站作为研究台站，对2017年7月23日吉林松原宁江M 4.9地震前后电磁资料进行梳理，发现多种资料出现异常变化。

2 地磁异常表现 2.1 加卸载响应比异常

2017年吉林宁江M 4.9地震发生前，4月27日震中附近的三岗、哈尔滨和德都地震台出现地磁加卸载响应比高值异常，通河地震台出现“趋势同步升高”现象，见表 1、图 2，图 2中阈值P(Z)=3.5。

黑龙江省地震局分析预报中心发现异常后，于5月3日地震周会商后，将异常意见上报中国地震台网中心。会商意见为：本次只有黑龙江省和吉林省4个地磁台站出现异常，且位置较为集中，预示着东北地区未来6个月内异常台站合围处具有发生M 4左右地震的可能性。由图 3、表 2可见，历史上中强地震均发生在地磁异常高值台站合围区的边缘地带，需密切关注黑龙江北部及黑吉交界地区。

2017年7月23日黑吉交界区的吉林宁江发生M 4.9地震，时间、地点和震级与会商意见一致。冯志生等(2001)研究表明，地磁Z分量加卸载响应比方法具有一定的地震预报意义。由以往震例可知，利用该方法在东北地区进行地震预报，效果较好。

2.2 地磁F₂₁每日一值空间相关异常

利用地磁每日一值空间相关法进行震前异常提取是比较实用的方法。该方法采用地磁总场强度F分量或地磁垂直分量Z(我国北方地区通常采用地磁总场强度F值)的每日21整点值进行计算，选取江苏盐城地震台作为参考台，东北地区9个数据质量高、变化稳定的地磁台作为计算台进行计算，绘制宁江M4.9地震前地磁F₂₁分量空间相关异常曲线，见图 4。

由图 4可见，2016年1月至2017年4月各地磁台相关系数较为稳定，自2017年4月开始，震中附近各台F₂₁值均出现较为同步低值异常，4月末出现极小值，异常持续约10天，达到异常判定指标，呈现下降—转折—恢复的过程，5月初曲线形态恢复上升，直至正常形态。以上变化异常形态在时间上具有差异性，但前后相差不超过5天。李鸿宇等(2017)将这种整体的同步演化过程理解为在“震源”影响下的“趋同效应”。

刘长生等(2015)研究了每日一值空间相关异常与黑龙江及邻近地区地震三要素的关系，认为异常出现后半年内发生中等强度地震的可能性较大，本次吉林宁江M 4.9地震三要素基本符合上述结论。

3 地电阻率异常 3.1 绥化地电阻率EW向反向异常变化

地电阻率中短期异常主要集中在震源区及周围活动构造上，位于活动构造上的地电台站，对同一构造上300 km范围内发生的4—5级地震可能有异常显示(罗兰格等，2002；宁亚灵等，2017)。吉林宁江M4.9地震发生前，距震中约210 km的绥化地电台地电阻率数据出现较为显著的变化，EW向电阻率出现与正常变化相反方向的异常，具体表现为：2017年7月15日绥化地电台地电阻率EW向打破同时期正常上升变化趋势，出现转折下降，与NS向呈相反形态，下降幅度为0.23%，异常持续17天(图 5中虚线框所示)，8月2日因该地区强降雨，EW向数据转为大幅度上升，与NS向同步变化，异常结束。

3.2 林甸电阻率整点值异常簇

吉林宁江M 4.9地震发生前，距震中230 km的林甸地电台ZD8B地电阻率仪地电阻率数据出现较为显著变化，NS、EW分量观测曲线形态差异较大，整点值出现正交变化，见图 6。由图 6可见，2017年6月11日以前时段内，地电阻率EW分量变化较平稳，电阻率值在25—26 Ω·m，变化幅度约0.019 Ω·m；6月12日开始，整点值曲线变化显著，出现明显的地电阻率整点值异常簇(图中虚线框所示)，持续至7月23日吉林宁江M 4.9地震发生，异常持续时间长达43天，峰—峰值平均达0.25 Ω·m左右，是正常变化幅度的13倍；7月28日整点值异常簇消失，恢复正常变化形态，可能意味着震后应力释放后的调整过程。毛桐恩等(1999)在1998年张北M6.3地震前大地电场、刘素珍等(2016)在地电阻率观测分析中均发现类似现象。

3.3 地电阻率异常可能机理

Zhao等(1983)做了电阻率原位测试，利用千斤顶对均质土进行压力测量(图 7)，认为与主应力P方向垂直的电阻率方向受力最大，受影响的可能性较大，与主应力方向夹角角度小于π/2的受影响次之，而与主应力方向平行的受影响可能性最小。

Zhang等(2017)利用汶川、玉树2次强震前震中区7个地电阻率台站的观测数据，分析强震时各向异性变化与震源机制解最大主压应力之间的关系，发现地震断层分布与电阻率各向异性异常变化相关联；Lu等(2016)对汶川M 8.0地震前震中附近3个电阻率台站数据进行异常变化分析，认为郫县地电台距震中35 km，台站NE向与主应力方向近乎垂直，其变化幅度最大，而NW向近乎平行于主压应力，变化幅度较小，基本不受主压应力影响。李永生等(2017)利用H-C(Zahradnik et al，2008)方法，对宁江M 4.9地震震源机制解进行分析，判定该地震属纯走滑性质，发震断层为肇东—扶余断裂。绥化和林甸地电台分别位于该断裂的两侧压缩区和拉张区内，发震断层与2台地电阻率NS向近乎平行，与EW向近乎垂直，说明二者EW向电阻率数据变化主要受发震断层控制，可能由此导致EW测向出现不同形式的异常变化。

4 结论

对吉林宁江M 4.9地震前后电磁异常进行归纳和分析，分析4项电磁手段异常的产生原因，总结得到以下结论。

(1) 地震影响范围内的地磁台站，Z分量日变幅加卸载响应比在地震发生前出现明显阶跃异常，靠近震中异常幅度增大。黑龙江及邻区出现地磁加卸载响应比高值异常后，预示着半年内该区域存在发生M 4.5以上地震背景，且发生地点多为异常台站集中区的边缘地区。

(2) 该地震发生前，东北三省地磁台站F分量总场强度每日一值空间相关出现异常，多台出现同步下降—转折—上升的异常过程，且异常持续时间不同。

(3) 绥化、林甸地电台NS向电阻率未见异常，EW向分别出现2种不同形式的变化现象，可能是由于2个台站分别位于该断裂的两侧压缩区和拉张区内，受肇东—扶余断裂控制的结果。

(4) 从异常可靠性看，使用地磁方法提取异常的可靠性更高，尤其是地磁Z分量加卸载响应比方法，从文中给出的历史地震经验总结可知，每次异常出现后半年均有中等强度地震发生，未来利用该方法预测地震显得尤为重要。