0 引言

在地震预报工作中，地磁观测手段经过不断发展，表现出较好的地震预测能力。1994年，尹祥础等（1994）提出加卸载响应比理论；2001年，冯志生等（2001）在该方法基础上提出逐日比方法。这2种方法在地磁观测数据处理中效果较为理想，如：冯志生等(2000, 2006)、张建国等（2008）分别在江苏、河北地区研究加卸载响应比理论和逐日比方法的映震效果，结果表明，加卸载响应比、逐日比的高值变化与邻区中强震有一定对应关系；艾萨·伊斯马伊力等（2017）、倪晓寅等（2019）利用加卸载响应比和逐日比方法，分别研究了2017年精河6.6级地震和2008年汶川8.0级地震，结果显示，地磁加卸载响应比和逐日比高值异常与周边地区发生的中强地震对应效果较好。

2019年12月24日，河北省广平、涉县地磁台地磁Z分量数据出现加卸载响应比和逐日比高值变化。本文拟就观测系统检测、地磁观测区环境调研、同台多套仪器记录对比、省内其他地震台站相同仪器对比及震例分析等方面，对该变化进行分析，以判别该变化性质。

1 台站概况

广平地磁台（下文简称广平台）位于广平县城以东6 km处，黄河、漳河扇形冲积平原中下部（冀南平原漳河故道，海拔40—53.9 m），该区地势平缓，地面坡降在3‰。广平台台基岩性为沉积黄土覆盖层，海拔47 m，地处太行山断块、冀鲁断块交汇部位，周边20 km范围内，南有磁县—大名断裂，西有广宗断裂，东有馆陶西断裂（图 1）。历史上，在这些断裂附近发生了1830年磁县7.5级、1889年大名5.0级、1900年安阳5.0级、1923年范县5.0级地震。

涉县地磁台（下文简称涉县台）位于涉县县城南3 km处，海拔500 m。该台地处涉县盆地南部边缘，距涉县断层（茨村—化肥厂—井店，走向NE50°—60°，倾向NE，倾角60°—70°）约3 km（图 1）。台址西南部山坡上出露中奥陶系马家沟灰岩，产状中缓，构造不复杂，无较大断层通过。新生代时期，涉县盆地在普遍抬升过程中沿涉县断裂发生相对下降运动而形成，其南部河流阶地发育较完整，有一级、二级、三级阶地，其中三级阶地黄土堆积厚达10 m，台址即位于二级阶地靠近基岩出露处。历史上，在涉县断裂附近于1314年发生了6.0级地震。

2 异常变化

2019年12月24日，广平台、涉县台地磁FHD仪Z分量加卸载响应比和逐日比同步出现了高值异常，加卸载响应比值分别为广平台P(Z) = 5.2、涉县台P(Z) = 6.6，高于阈值3.0（贾立峰等，2015）的背景值变化；逐日比值分别为广平台Y(Z) = 5.2、涉县台Y(Z) = 6.6，高于阈值2.8（张建国等，2008）的背景值变化（表 1，图 2）。

3 异常分析

2019年12月30日，河北省地震局邯郸中心台技术人员对广平台、涉县台Z分量高值变化进行现场核实，从观测系统检测、测区环境调查、空间影响分析、台站其他观测仪器和省内其他地震台站同类观测手段对比及震例总结等方面，对高值异常进行讨论和研判。

3.1 观测系统检测

对广平台、涉县台FHD仪的设置参数、主机、信号线、观测线路及地线等逐一检查，发现FHD仪工作正常；对FHD仪网络通信延时进行测试，测试结果合格；测量交流供电电压，其值分别为218 V、220 V，满足220 V市电误差要求；测量直流蓄电池电压，其值分别为12.78 V、13.12 V，在仪器输入电压的正常范围内（12—15 V）；检查磁房外部有无磁性物体移动，发现磁房外部环境正常。因此，排除观测仪器、观测线路、交直流供电、网络通信、磁房外部环境等故障造成干扰的可能。

3.2 测区环境调查

据《地震台站观测环境技术要求——电磁观测》（中国国家标准化管理委员会，2004）中关于地磁台站避开干扰源的最小距离（表 2）进行现场走访、巡查。调查发现，广平台周边1 km范围内无大型建筑、厂矿、企业、铁路等，主要为农田和村庄，距村庄约300 m，距小学约400 m；涉县台周边主要为农田和山坡，远离村庄和城镇，距高速公路约1.3 km，距电气化铁路约4 km，符合地磁观测规范要求。经巡查，未发现测区周边存在明显环境干扰源。

3.3 空间影响分析

K指数是用于描述单个地磁台每日每3小时地磁扰动强度的指数，称为三小时指数或磁情指数。从0—9共10级，数字越大表示地磁扰动越强。每日分为8个时段，每个时段确定一个K值，K值大小由各个时段纯干扰变化的幅度决定。如果K＞5，则认为当天的地磁活动强烈。为确定此次地磁异常变化是否为空间电流体系干扰影响，分析广平台、涉县台2019年12月1日—24日的K指数，结果见表 3，发现在地磁Z分量加卸载响应比和逐日比高值异常出现前，无较强的空间电流体系活动。也就是说，地磁Z分量加卸载响应比和逐日比高值异常变化应与空间事件无关。

3.4 高压直流输电影响

高压直流输电（HVDC）是，将发电厂发出的交流电通过换流器转换为直流电，通过直流输电线路输送至受电端转换为交流电，注入受电端交流电网。直流输电系统对地震台电磁场观测系统中电极之间空间电位分布的影响，主要来源于特高压直流输电线路的空间合成场和换流站接地极的入地电流（赵畹君等，2004）。

目前，广平台、涉县台受高压直流输电影响严重，但2019年12月，两台仅在20—22日受轻微影响，变化幅度在3 nT以内，影响幅度较小，可忽略不计。

3.5 与台站其他地磁观测仪器记录对比

验证地磁台站产出的地磁观测数据是否存在差异，以进一步判断异常的可靠性。与其他地磁观测仪同时段记录数据进行对比，发现：涉县台3套地磁仪器（广平台无其他地磁观测仪器）除此次出现异常的FHD质子磁力仪外，其余2套GM4地磁观测仪Z分量的加卸载响应比和逐日比均出现同样的高值变化，且变化幅度与FHD仪基本一致（图 3）。

3.6 与周边观测台站相同仪器记录数据对比

对河北地区其他地磁台站FHD仪Z分量观测数据加卸载响应比和逐日比进行计算，结果发现，红山台、黄壁庄台2019年12月24日Z分量观测数据同样出现加卸载响应比和逐日比高值变化，且结果分别大于3.0和2.8的阈值。对比结果见表 4、图 4，可见涉县台地磁加卸载响应比、逐日比数值最大，是河北地区该日地磁异常的最高值。

4 地磁异常与地震的关系

地磁Z分量日变幅逐日比法是冯志生等（2001）发现的一个地震预测新方法。依据《地震电磁预报指标体系规范》，电磁指标体系编写组（2017）利用地磁逐日比法，对2008年以来华北地区地磁Z分量数据进行分析，发现异常出现后6个月以内有4.0级以上地震发生的可能。以2009年11月10日和2011年1月13日华北部分地区地磁Z分量加卸载响应比超阈值现象为例，阐述之后发生的震例。

（1）2009年11月10日，华北部分地区出现地磁Z分量加卸载响应比超阈值现象，异常台站分别为大同、定襄、涉县、红山、广平、浚县、陵阳、郯城、新沂、丰宁、静海。在此次异常出现后75天、145天、207天，先后发生了山西河津4.8级、大同4.6级、阳曲4.6级地震，而地震分别发生在加卸载响应比等值线2.7、3.6和3.2附近地区，见图 5。

（2）2011年1月13日，华北地区部分地磁Z分量日变幅度加卸载响应比出现超阈值现象，异常台站有：安徽的泾县、蒙城台，河北的昌黎、承德、丰宁、广平、红山、涉县台；河南的浚县、卢氏、信阳台，山东的安丘台。在异常出现后6天、53天、54天，先后发生了2011年1月19日安徽安庆4.8、2011年3月7日山西忻州市4.2、2011年3月8日河南太康4.2级地震，而这些地震分别发生在加卸载响应比等值线2.9、3.2、3.3附近地区，见图 6。

综上所述，地磁加卸载响应比法和逐日比法是直接使用地磁Z分量的日变幅度作为源数据进行计算分析，其过程简单直接，计算结果可反映出地磁场的异常变化，能提取震前异常，有较好的地震预测效果。

5 结论

通过对广平、涉县台进行观测系统检测、测区环境调查、空间影响分析、同台及周边台站观测数据对比及震例分析等，可得到以下结论。

（1）广平、涉县台均未发现明显的对地磁观测产生影响的干扰因素存在，因此2019年12月24日出现的地磁Z分量加卸载响应比与逐日比高值变化客观存在，是广平、涉县台区域地磁场变化的真实反映。

（2）使用同一台站不同仪器的数据进行计算，得出了同样的异常结果，表明之前计算得出的异常数据是较真实可靠的。

（3）此次地磁加卸载响应比、逐日比异常在河北地区共4个台站，异常高值在涉县台附近，区域联系性较强，而非孤立的单台异常，可信度较高。

（4）地磁加卸载响应比、逐日比方法，其理论较成熟、应用也较广泛，在以往的典型震例统计中有一定的地震对应概率，因此利用该方法计算得出的异常较为可靠。

综合分析认为，本次2019年12月24日的河北广平、涉县台地磁加卸载响应比、逐日比的高值异常是一次局部地磁异常事件。