近年来已有研究表明,岩石破裂时ULF(超低频)频段的磁场会发生变化,且临近破裂时岩石附近磁场强度会出现短周期前兆变化,地磁垂直强度极化方法是目前地震磁扰动定量分析中机理明确、处理手段成熟且异常信息提取能力较强的方法之一。该方法基于谱分析,将磁场垂直分量Z和水平分量(H或G)的频谱振幅相比较。大量数值模拟结果表明,一次源来自地壳内频率1 Hz上下的磁信号垂直分量幅度比水平分量大,其比值大于1,利用二者的比值即可在突出岩石圈异常信号的同时抑制外源场的电磁信号。地磁垂直强度极化法现已成为研究热点,利用该方法在1993年日本关岛8.0级地震、2008年岩手—宫城7.2级地震、2004—2007年喀什地震、2009年宾川5.0级地震、2017年阿拉善5.0级地震等一系列地震发生前均提取到显著震磁异常信号。
采用全国65个地磁台站的观测资料,将垂直强度极化逐日序列进行傅氏拟合,以便去除年变周期影响,以残差的二倍均方差为异常判据,针对每个台站的极化时序曲线提取异常信息,并将异常期间所有异常台站的异常值进行归一化处理,绘制空间等值线图。基于异常判据指标,分析垂直强度极化异常的空间演化特征。通过梳理2017年的计算结果,发现西藏米林MS 6.9地震前,全国地磁观测资料出现大范围同步极化异常现象(图 1,图 2),具体体现在:自2017年10月30日起,异常台站数据曲线呈现单峰或双峰的高值形态,异常持续3天,在平静2天后再次出现高值异常现象,持续4天;高值异常重复出现地区位于中国大陆西部,尤其是青藏高原巴颜喀拉和羌塘块体交界处,异常分布面积具有增大—收缩—消失—增大—消失的演化过程;异常过程持续9天,并于19天后发生西藏米林MS 6.9地震,震中位于阈值线5 km处。本次异常结果排除计算数据与高空电离层影响,具有一定客观存在性。
综合分析认为,地磁垂直强度极化高值异常与外源场无关,反映了地下电磁信号的变化。当地质块体在应力环境改变而发生或即将发生位移时,附近会产生临时感应电流,但受到地下介质的横向非均质性的影响,感应磁场发生变化,且表现形式多样化,在阈值线附近会表现出不同相位、不同幅度的变化形态,而地震也往往会发生在阈值线附近。但是,由于地震孕育过程的复杂性,极化异常与地震的发生并非一一对应;其次,受地磁台站布设间距的限制,导致台站出现异常的概率不同,故不能用单一震例提取的震磁异常作为地磁垂直强度极化方法的共性特征。随着时间的推进和资料的积累,判据指标及预测规则将得到进一步完善,期望未来能在实际地震预测工作中体现参考价值。