2) 中国西宁 810001 青海省地震局;
3) 中国成都 610041 四川省地震局
2) Qinghai Earthquake Agency, Xining 810001, China;
3) Sichuan Earthquake Agency, Chengdu 610041, China
众多岩石物理实验和震例研究发现,地震在孕育和发生过程中会伴随一定幅度的电磁波辐射异常(Molchanov et al,1992;汤吉等,2010),但是这种由地震引起的地磁异常信号微弱,且容易受到空间电流体系和人为活动等因素的干扰。因此,有必要在提取震前地磁异常信号时突出震磁信号并抑制干扰源信号。Hayakawa等(1996)提出地磁极化法,并在1993年关岛8.0级地震前发现了地磁极化高值异常现象。该方法基于来源于地壳内部的磁场垂直分量幅度大于或接近水平分量幅度的理论基础,利用地磁垂直分量和水平分量幅度的比值来提取与地震有关的地磁异常信号。目前,该方法得到广泛应用并被不断完善,取得较好的应用效果。
据中国地震台网测定,2022年3月26日0时21分在青海海西州德令哈市发生MS 6.0地震,震中位置(38.5°N,97.33°E),震源深度10 km。在日常跟踪工作中发现,2022年3月17日至21日在震中所在的甘青川地区出现地磁极化高值异常,开展震例回溯和震前异常特征分析,了解地震和异常变化的对应关系,对于地震预测工作具有重要意义。
2 数据处理选取甘青川地区17个地磁台站每日24小时的秒采样数据,采用地磁极化法进行计算分析,步骤如下:将极化日均值进行傅式拟合计算后剔除极化低值,再次进行傅式拟合以消除季节周期变化影响,以2倍均方差线作为阈值线,提取极化值残差时间序列的高值异常变化。由于各地磁台站地质条件不同而导致其背景观测值存在差异,因此对极化值残差做归一置零化处理,进行插值后绘制极化异常空间分布图,并以“0”值线作为异常区阈值线边界,分析德令哈MS 6.0地震前地磁极化异常时空变化特征。
3 异常特征计算结果表明,2022年3月17日至3月21日,甘青川地区出现地磁极化超阈值异常,在参与计算的17个地磁台站中,青海德令哈等7个台站(图 1中红色实心三角形)出现不同程度的极化高值异常变化,异常台站占比约41%。各地磁台站的极化值残差时间序列变化形态整体近似,极化异常时间同步性较好。将台站异常出现最多的日期定义为异常日期,得到本次极化异常日期为3月20日,与德令哈MS 6.0地震发生时间相隔仅6天。对各个台站异常信息进行统计后发现,不同台站的异常持续时间有所差异,一般在1—4天;异常幅度最大台站为青海西宁台(幅值0.181),次大台站为青海德令哈台。在异常出现期间,经核实,台站附近无明显干扰,且异常时段内磁暴环电流指数(Dst指数)均大于-30 nT,表明此次地磁极化高值异常并非由空间电流体系变化或人为因素等干扰所致。
本次地磁极化异常空间分布随时间变化进程显示,极化高值异常区域表现出随时间不断扩大再逐渐缩小的特征,3月17日异常沿震中周边台站开始出现,之后不断向外拓展,至3月20日异常区域达最大;21日后异常台站逐渐减少,异常区域随之缩小。此外,从震中位置和极化异常空间等值线分布(图 1)可知,青海德令哈MS 6.0地震震中位于红色高值异常区内,靠近红色阈值线附近。
4 结论与讨论根据计算结果初步分析认为,在2022年3月26日青海德令哈MS 6.0地震前,震中周边多个地磁台站数据出现极化高值异常变化,与发震时间仅间隔6天。此次地磁极化高值异常在时间和空间上表现出一定的变化特征。时间上,极化异常具有较好的同步性,变化形态基本一致;空间上,极化高值异常区具有沿震中附近出现不断扩大再逐渐缩小的特点,可能反映了震源区及周边区域应力逐渐增强的过程。震中位于靠近阈值线边缘的极化高值异常区内,对于今后出现地磁极化异常后的发震地点预测有一定参考意义。根据极化异常和地震的时空关系,分析认为,本次地磁极化高值异常应为在异常区内发生的德令哈MS 6.0地震的映震异常。
汤吉, 詹艳, 王立凤, 等. 汶川地震强余震的电磁同震效应[J]. 地球物理学报, 2010, 53(3): 526-534. |
Molchanov O A, Mazhaeva O A, Protopopov M L, et al. Electromagnetic VLF radiation of seismic origin observed on theinterkosmos-24 satellite[J]. Geomagnetizm I Aeronomiya, 1992, 32(6): 128-137. |
Hayakawa M, Kawate R, Molchanov O A, et al. Results of ultra-low-frequency magnetic field measurements during the Guam earthquake of 8 August 1993[J]. Geophysical Research Letters, 1996, 23(3): 241-244. |