电磁异常研究开始较早，相关文献较多（Stacey，1964；Rikitake，1976；林云芳等，1982；李琪等，2006；张建国等，2013；曾小苹等，2014；Zhang et al，2017, 2018）。在国内外诸多震例分析中，地磁异常得到明显验证。如：马钦忠等（2008）分析发现，地磁Z分量日变相关性与地震的关系，在4级地震中得到较好检验；王亶文等（2003）分析发现，2001年11月14日昆仑山8.1级地震前，震中距400 km的格尔木台地磁Z分量日变形态异常，且在1998年1月10日张北M_S 6.2地震前，北京台和静海台Z分量日变形态也有异常出现；冯志生等（2001）研究了地磁Z分量日变幅逐日比值的高值异常与其后地震的关系，发现二者对应性较好；李琪等（2006）应用小波分析方法，提取地磁观测数据异常。

华北及东北地区震情与东部环太平洋地震带活动具有相关性，如：吴佳翼等（1979）研究认为，华北地区大地震与日本海西部深震有较好相关性；曾小苹等（2014）分析认为，日本和中国东北部地区受环太平洋地震带影响，多发生中强震，且日本强震对中国东北部中等地震具有指示意义。文中依据小波分析方法，选取吉林省（三岗台）、辽宁省（大连台、营口台、铁岭台）、河北省（昌黎台）、天津（静海台）及山东省（安丘台、大山台）部分地磁台站2009年—2014年地磁Z分量日变幅数据，对华北—东北地区M ≥ 4.3地震及日本海沟M ≥ 6.5地震进行震磁分析，以期寻找两地同期所发生地震的关联性。

据中国地震台网中心地震目录（http://www.ceic.ac.cn/history），2009—2014年华北—东北地区（115°—127.5°E；35°— 45°N）共发生M ≥4.3地震12次（图 1，表 1），其中M 4.3—M 4.9地震10次，M 5.0—M 5.9地震1次，M 6.0—M 6.9地震1次。统计发现，4级地震主要分布在华北、东北地区，5级地震分布在黄海至东北122°—125°E条带上，6级地震位于中俄边界，为距日本最近的最大地震。

图 1(Fig. 1)

图 1 地磁台站及M ≥ 4.3地震空间分布 Fig.1 Geomagnetism station and space distribution of earthquakes with M ≥ 4.3

表 1(Tab. 1

表 1 地震参数及震源机制解Tab. 1 Selected seismic parameters and source mechanism solutions 时间 地点 M λE/(°) φN/(°) 应力结构（断层面A） P轴/（°） T轴/（°） N轴/（°） 方位角 倾角 方位角 倾角 方位角 倾角 2009-07-19 海城 4.3 122.67 40.69               2009-08-09 日本 7.6 138.20 33.15 左旋逆断 293 39 80 46 189 17 2009-12-21 科尔沁 4.5 123.01 44.49               2010-03-06 滦县 4.3 118.50 39.70               2010-03-14 日本 6.5 141.58 37.76 逆断 112 22 292 68 202 0 2011-01-08 珲春 5.6 131.10 43.00               2011-03-09 日本 7.3 142.85 38.50 右旋逆断 111 38 294 52 202 2 2011-03-11 日本 9.1 142.57 38.10 逆断 115 35 295 55 205 0 2011-04-07 日本 7.2 142.10 38.20 右旋逆断 295 8 147 80 25 5 2011-05-10 中俄交界 6.1 131.20 43.30               2011-06-22 日本 7.0 142.60 39.85 右旋逆断 97 23 280 66 187 1 2011-07-10 日本 7.3 143.50 38.10 右旋逆断 19 6 287 21 124 68 2012-01-01 日本 7.0 138.25 31.45 左旋正断 295 48 82 37 185 17 2012-03-14 日本 7.0 144.95 41.00 右旋正断 295 88 177 1 87 2 2012-05-28 唐山 4.8 118.50 39.70               2012-12-07 日本 7.4 144.20 37.75 正断层 285 0 17 77 195 13 2013-01-23 灯塔 5.1 123.20 41.50               2013-04-21 南黄海 5.0 124.55 35.18               2013-04-22 科尔沁 5.3 122.35 42.90               2013-10-25 日本 7.1 144.75 37.20 左旋正断 311 81 92 7 183 6 2013-11-23 前郭尔罗斯 5.8 124.10 44.60               2013-11-23 莱州 4.5 120.02 37.10               2014-04-01 南黄海 4.7 124.42 36.87               2014-07-11 日本 6.6 142.43 36.96 左旋正断 302 66 108 24 200 5

表 1 地震参数及震源机制解 Tab.1 Selected seismic parameters and source mechanism solutions

根据美国哈佛大学地震数据（http://www.globalcmt.org/CMTfiles.html），整理得到日本同期（138°— 145°E，31°—40°N）范围内发生的12次M ≥6.5地震目录及震源机制解，其中震群型地震取1—3个较大震级的地震。根据发震时间，发现每次（或每组）日本强震前后，一般中国东北或华北地区有中等地震发生，但频次不等。所选12次地震参数及震源机制解见表 1。

环渤海地区分布静海、昌黎、大山、安丘、大连、营口、铁岭、三岗地磁台（图 1），地磁数据预处理和产品数据质量经国家地磁台网中心严格把关，地磁观测数据连续、稳定、可靠。选取8个地磁台站2009—2014年地磁观测数据，采用日变幅小波分析方法，分析所选地震发生前后出现的地磁异常。

小波分析可对高频与低频信息进行分解，还可提取低频信息中的地震趋势异常。利用小波分析方法，计算所选8个地磁台站2009—2014年地磁观测数据日变幅，提取小波细节6阶，结果见图 2。

图 2(Fig. 2)

图 2 地磁Z分量日变幅小波细节6阶曲线 Fig.2 Wavelet details 6-order curves of geomagnetic Z component diurnal variation

由图 2可见，小波细节6阶消除了各台站记录的地磁数据年变，且高频信息随时间的演变较为同步，但震磁异常信号不明显。为了突出同一观测手段不同空间的综合效应，对此小波细节6阶结果进行算数平均合成，计算公式为

式中，f_ji为细节6阶，j为各时间序列编号，i为时间序列内部时元序号，n为时间序列总数，m为时元总数。

采用式（1），对图 2中高频成分（或异常信号）进行合成放大，结果见图 3。由图 3可见，2009年7—11月、2010年3—6月、2011年2—5月、2012年3—7月、2012年11月—2013年5月、2013年10月—12月、2014年3—6月地磁观测数据出现相对高值，一般持续2—6个月（在图 2中不易发现）。与华北—东北地区12个中等地震发生时间进行对应，发现在地磁异常高值出现前后约6个月内（尤其低值期），均有1—2次地震发生，但异常幅度与震级无线性关系，如：2013年10月31日—11月23日吉林省松原市前郭尔罗斯发生5次M ≥5.0震群，其中M 5.8震群，是华北2006年7月4日文安M 5.1地震、东北2006年3月31日松原M 5.0地震以来，发生的震级最大的典型主—余型震群，从地震能量孕育角度分析，该组地震释放的应变能应该最大，地球物理观测捕捉的异常信号应该更强，但在图 3所示高值阶段并未达到最高值，而高值异常期主要出现在2009年下半年、2010年上半年、2013年上半年，均对应发生孤立型中等地震，且震后相应区域的地震活动水平未发生明显改变。

图 3(Fig. 3)

图 3 小波细节6阶算数平均合成曲线与日本M ≥ 6.5强震对应关系 Fig.3 Corresponding relations between arithmetic average synthesis with wavelet detail 6-order curve and strong earthquakes with M ≥ 6.5 in Japan

2009—2014年发生在日本海沟的12次M ≥ 6.5强震，震中均位于日本东侧邻近海域。据http://www.globalcmt.org/CMTfiles.html，以节面A为断层面（表 1），绘制日本12次地震的震源机制解及部分参数归一频数分布，结果见图 4，结合表 1可知：①2009—2011年发生的7次地震受压应力作用，属逆断层活动。2012—2014年发生的5次地震受张应力作用，属正断层活动；②各地震节面A走向优势分布在20°—25°、187°—208°范围内，相对分散；③节面倾角相对集中，分布在46°—86°范围内；④P轴方位58%分布在285°—311°范围内，33%分布在97°—115°范围内，整体走势呈NWW—SEE向，与构造应力场方向基本一致，体现了太平洋板块向西俯冲、挤压的作用（邓晋福，2000；万天丰，2011）。

图 4(Fig. 4)

图 4 日本地震震源机制解及部分参数玫瑰图 （源自：http://www.globalcmt.org/CMTfles.html的参数） Fig.4 The focal mechanism solution of the earthquakes occurred in Japan and rose diagram of some parameters

由表 1、图 4可知，2011年日本M 9.1地震之后，日本海沟地区发生5次正断层活动地震，可见该区域构造应力场在此次地震后由压应力转为张应力，说明此次巨震能量释放显著，5次地震可能是在能量释放大于积累的背景下发生的。据研究，日本M 9.1地震后一到几年内，中国华北区域应变积累没有促进，积累速率反而呈减缓趋势（张希等，2014）。从华北地区实际震情看，也未出现震级或频次增强现象。

（1）影响范围。据统计，在36.5°—40.5°N之间发生的日本海沟M ≥7.5地震，主要对中国东北的松辽盆地及周边浅震产生影响；40.9°—44.9°N之间发生的日本强震，主要对中国郯庐断裂带及附近地震产生影响（孙文斌，2015）。据1900年以来中国东北M≥ 5.0地震活动，日本海沟8级左右大震发生后3—5年，东北地区将出现7级或7级以上地震，之后出现5级以上浅源地震，短期1—2年，长则3—4年（孙文斌, 2004, 2005）。本次统计的12个强震分布在31°—41°N之间，而M 9.1巨震位于38.10°N，由此推断，2011年5月10日中俄交界M 6.1地震、2013年11月23日前郭尔罗斯M 5.8震群，由日本M 9.1地震触发作用引起，中俄交界M 6.1地震震源深度达到560 km。同理，2012年12月7日日本7.4级强震则可能引发了之后2年内中国黄海、山东、辽宁及周边地区的5个中等浅震，震中基本位于郯庐断裂带中北段。

（2）影响频次。由图 3可知：①历次日本强震前后，华北—东北地区均有4—5级地震出现，间隔几天至5个月左右，频次一般为1—3（震群型除外），若把震级下限调整为M 4.0，则频次一般为2—5次，在此未作图展示；②2011年3月11日日本M 9.1震后，东北地区中等地震震级水平由M 4上升至M 5，距日本最近的中俄交界甚至出现M 6.1地震。华北地区的唐山老震区出现1次M 4.8地震，震级接近M 5，是该区10多年来最大地震；③每次日本强震出现后几天至2个月，各地磁台小波细节6阶算数合成曲线均出现高值，但幅度大小与强震震级无明显规律可循，而中国华北或东北地区的中等地震多在地磁异常高值前后的低值附近发生。

综上可知，华北—东北地区8个地磁台站Z分量日变幅经小波处理及合成计算，异常突显，可看作日本强震引起的震磁效应，持续时间为2—6个月。

早期震磁理论研究具有指导性意义，如：Stacey（1964）用压磁效应理论计算断层地区的长期异常；Rikitake（1976）提出压磁效应量级为10 nT；Parkinson（1983）简述当时10多年的考察和震磁关系；林云芳等（1988）对1970—1979年东亚及邻区50个地磁台站和观测分量逐年变化研究表明，地磁场三要素及总强度的逐年变化在（37°— 40° N，123°—126°E）范围内1—13万km²区域存在负异常，并与1975年海城M 7.3地震和1976年唐山M 7.8地震有关；徐如刚（2009）分析2005年11月26日江西九江和瑞昌交界发生M_S 5.7地震、2008年5月12日汶川发的M_S 8.0地震时发现，虽然2个地震的震中区地质构造及发震背景不同、发震时间不同，但地震前后岩石圈磁场变化却有相同或相似之处，即：地震前后，震中百千米范围内岩石圈磁场均出现不同程度的异常变化，震中位于岩石圈磁场磁偏角（D分量）、磁倾角（I分量）正负异常交界区的零值线附近，而震中区以外区域无明显改变。

华北—东北地区中、浅源地震与西太平洋板块的俯冲运动密切相关。太平洋板块以26°的角度向西俯冲（张立敏，1983），在日本海沟一带经常引起浅源大震，俯冲带前端深入中国东北地区的汪清和穆棱一带，影响了珲春一带震情和东北地区浅源地震的发生（孙文斌，2004）。西太平洋板块俯冲与东北地区地震活动具有成因上的联系，具有统一的构造应力场（高立新，2011），该构造应力场的不断变化是东北地区深浅地震的孕震机制（臧绍先等，1989；张凤鸣等，2007）。产生磁异常的主要原因可能是，在太平洋板块俯冲运动中，上地幔中某种物质的流动路径在地面的投影，以球面大圆弧为中心线，以一定宽度从日本海沟通向东北—华北地区，消减带受强烈挤压和磨擦发生破裂和部分熔融，同时造成地慢上拱，使上地慢物质沿大陆内岩石圈断裂带涌入地壳，从而造成岩石圈层磁效应的改变（Wu et al，1979；赵文峰，1985），此类变化可能导致局部磁场异常，并被一定范围的地磁监测网记录。

选取2009—2014年华北—东北地区发生的12次中等地震，对该区8个地磁台站记录的地磁Z分量日变幅进行小波分析及合成计算，与日本海沟同期发生的12次M ≥6.5强震进行关联性分析，发现日本强震对中国华北—东北地区中等地震活动具有连带作用，即：①日本强震发生前后，中国华北或东北地区均有4—5级地震出现，间隔几天至5个月左右，频次一般为1—3；②2011年3月10日日本M 9.1地震后，华北、东北地区中等地震震级有所升高，其中东北地区由M 4升至M 5，距日本最近的中俄交界甚至出现M 6.1地震，华北地区的唐山老震区出现1次M 4.8地震，震级接近5；③每次日本强震出现后几天至2个月内，8个地磁台地磁Z分量小波细节6阶合成曲线均出现2—6个月高值异常，但幅度大小与强震震级规律不明显，而华北或东北的中等地震多在异常高值前后的低值附近发生。

本文通过对地磁观测数据采用小波6阶及合成计算方法提取异常，发现日本强震与中国华北、东北地区同期发生的中等地震具有密切关联性，可见小波6阶及合成算法对震磁效应分析具有借鉴意义，可作为跟踪分析方法继续探索。