1 研究背景

地震电磁分析预报方法在近年震情跟踪工作中的作用已日益突出，显示了良好的应用前景；与此同时，通过众多学者总结归纳的指标（中国地震局监测预报司，2020）已作为目前地震电磁异常重要的识别线索和地震预测参考依据。自2015年开始中国地震局电磁分析预报技术管理组组织人员开展了地震电磁分析预报方法指标研制与完善，共研制完善9个方法。基于以上方法提取的电磁异常多次在中国大陆中强地震前体现出预测意义，如：2008年汶川M_S 8.0地震（解滔等，2018）、2013年芦山M_S 7.0地震（赵玉红等，2021）、2017年九寨沟M_S 7.0地震（廖晓峰等，2021；贺曼秋等，2019）和米林M_S 6.9地震（李霞等，2021）、2019年长宁M_S 6.0地震和夏河M_S 5.7地震（倪晓寅等，2021）、2021年玛多M_S 7.4地震（李霞等，2021；冯丽丽等，2021）和漾濞M_S 6.4地震（辛建村等，2021）、2022年门源M_S 6.9地震（樊文杰等，2022）等均提取到震前电磁异常。

据中国地震台网正式测定，2021年5月22日2时4分在青海果洛州玛多县发生M_S 7.4地震（34.59°N，98.34°E），震源深度17 km。此次地震震中距黄河乡驻地7 km、距玛多县城38 km，距西宁市385 km。通过对甘青川地区电磁资料进行梳理，青海果洛至四川阿坝地区于玛多M_S 7.4地震前数月已出现多项区域和定点电磁异常，且异常判据满足指标要求。因此，科学地展开地震前观测资料的回溯性研究，有助于提升区域震情判定的能力，也可为后续地震前兆异常的识别提供参考依据。

2 研究方法

中国地震局地震预测研究所根据相关技术要求，于2020年组织多学科分析预报技术管理组完成了震情会商技术方法的测试评价，经过分析预报学科技术协调组专家评审论证，电磁学科共有8种方法列入震情会商技术方法业务应用清单中，其中包括：大地电场优势方位角法、地磁日变化空间相关法、地磁加卸载响应比和地磁垂直分量日变幅逐日比法、地磁低点位移法、地磁垂直强度极化法、直流视电阻率形态法、地磁测深视电阻率（地磁谐波振幅比）异步法。2021年5月22日玛多M_S 7.4地震前，青海地区在震前4年左右开始出现电磁异常，直至地震发生前共提取出电磁异常6项，其中部分异常在地震前表现出短临特征。上述6项异常涉及5个方法，分别为地磁垂直强度极化法、地电场方位角法、地磁日变化空间相关法、地磁加卸载响应比法、地磁谐波振幅比法。

地磁垂直强度极化法物理思路清晰，该方法基于地磁学研究结果，认为一次源来自电离层的磁场信号垂直分量幅度小于水平分量，其比值小于1；与此同时，数值模拟结果表明（Molchanov，1995），一次源来自地壳内频率1 Hz附近的磁信号垂直分量幅度大于水平分量幅度，其比值大于1；因此利用地磁垂直强度极化值可以突出源于震源区的异常信号，抑制源于外源场的信号。地电场优势方位角法是通过数学、信号处理与地震电磁物理过程结合的物理解析方法来提取与地震孕育有关的电异常信号，在应用分析中，学者发现地电场优势方位角方法具有一定的抗干扰能力，尤其在多场地优势方位角异常具有准同步现象时，该方法的应用具有较高的可靠性；同时，该方法计算过程具有客观性，计算结果具有可延续性，异常解释具有相应的科学性。地磁加卸载响应比和地磁日变化空间相关同属于地磁日变化异常分析法范畴，上述方法可直观地提取地磁垂直分量日变化畸变异常，而这些畸变异常可能与地壳感应电流集中有关。地磁测深视电阻率异常分析法（地磁谐波振幅比）反应的是地震孕育过程伴随着的岩石电导率变化情况，而地磁场的内场强弱既和外场强弱有关，又和地下物质电导率的大小有关，所以，应力积累引起的地下物质电导率的变化，会引起地磁内场强度的改变，即引起外场和内场比值的改变；这种内外场比值变化可以通过地磁日变化的谐波振幅比来体现（丁鉴海等，1994）。

3 研究内容及结果

2021年玛多M_S 7.4地震前，青海地区提取到丰富的电磁前兆异常（图 1），分别有2020年10月15日和2021年5月7日地磁垂直强度极化异常、2020年12月26日地磁加卸载响应比异常、2020年9月26—28日地磁日变化空间相关异常、大武地电场优势方位角异常、湟源地磁谐波振幅比异常。异常具体情况如下：

（1）地磁垂直强度极化异常：2020年10月15日中国大陆地区出现地磁垂直强度极化异常（图 1），高值异常台站共计42个，占参与计算台站的52%，经过后续处理和分析，发现此次在中国大陆西部形成2个高值异常区，其中一个面积较大，从青海东部一直延伸至广西北部，异常面积58×10⁴ km²，达到了地磁垂直强度极化异常判定指标。2021年5月7日青海西部再次出现地磁垂直强度极化异常区域，异常出现后15天发生了玛多M_S 7.4地震。

（2）地磁加卸载响应比异常：2020年12月26日出现地磁加卸载响应比高值变化（图 1）。空间上位于甘青川与川青藏交界存在两个高值区域，面积分别为28.39×10⁴ km²和13.89×10⁴ km²；超阈值台站涉及甘青川9个台站，分别是甘肃舟曲、临夏台，青海湟源、贵德、巴塘台，四川成都、江油、松潘、巴塘台，其中青海巴塘地磁加卸载变化幅值最大，为3.9，甘肃临夏变化幅值次大，为3.6；该高值变化出现147天后发生2021年玛多M_S 7.4地震，震中位于川青藏交界异常区边界，距离阈值线70 km。

（3）地磁日变化空间相关异常：2020年9月26日和9月28日在青海东部至四川、滇西至西藏交界地区出现日变化空间相关异常阈值线集中分布现象（图 1），该现象符合地磁日变化空间相关异常判定指标，两次感应电流集中分布相距仅两天，重叠段位于青海东部至四川北东部。异常出现7个月后发生玛多M_S 7.4地震，震中位置距离该异常区约30 km。

（4）大武地电场优势方位角异常：大武台地电场（旧场地）优势方位角跳变范围于2020年5月中旬出现快速、持续偏转的趋势，其偏转范围最大接近45°；与此同时，在2020年5月底，同台地电场（新场地，距旧场地37 km）优势方位角（α）跳变范围在2019年5月也有显著的慢、持续偏转的趋势，其偏转角度最大接近90°（图 2），故认为此次大武台地电场（旧场地）优势方位角异常的信度较高。异常出现12个月后发生玛多M_S 7.4地震，震中位置距离大武台约175 km。

（5）湟源地磁谐波振幅比异常：湟源谐波振幅比速率累加曲线自2017年7月出现加速变化（图 3），且满足判据指标。计算曲线显示，南北向10 min、20 min、30 min、40 min及50 min周期段表现为上升—转折—下降，转折时间在2018年1月前后，60 min周期段表现为上升—转平—下降，转平时间同样在2018年1月前后；东西向10到60 min周期段均表现为下降—转折—上升，转折时间在2018年1月至3月。两方向在10到50 min周期段表现出明显的不同步。异常出现3.8年后发生玛多M_S 7.4地震，震中位置距离湟源台约340 km。

通过分析上述异常的时空演化特征，首先从时间上，最早出现异常是湟源地磁谐波振幅比异常，震前3.8年左右，随后大武地电场优势方位角异常，震前1年左右，于2020年9—12月陆续出现地磁日变化空间相关异常、地磁垂直强度极化异常和地磁加卸载响应比异常，震前15天再次出现地磁垂直强度极化的短临异常（图 4）；其次从空间上，6项异常均集中在玛多震中附近（图 1），各方法震中距由近及远依次是地磁垂直强度极化约20 km、地磁日变化空间相关约30 km、地磁加卸载响应比约70 km、大武地电场优势方位角约175 km、湟源地磁谐波振幅比约340 km。总体上说，震前电磁异常集中同步出现，震后逐步消失，且异常区域均集中在震中附近。

4 结束语

地震电磁分析预报方法在近年的震情跟踪工作中效果显著，但鉴于各种方法的异常产生机理和计算方法不同，在地震预测时效方面存在差异，实际应用中也存在空间上的不同。如何有效地将多种电磁预测指标有机融合，取长补短，突出各方法在地震预测三要素中的各自优势，在形成“长、中、短、临”渐进式地震电磁预报思路基础上，对发震紧迫性也有定量化认识，这是下一步要大量总结震例，深入分析的关键科学问题。