大連臺地磁秒數據強震響應探討分析

查 楠，孫藝玫，殷軼娜，王曉睿

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

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大連臺地磁秒數據強震響應探討分析

查 楠，孫藝玫，殷軼娜，王曉睿

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

摘要：通過研究大連臺地磁秒采樣數據，發現在汶川M8.0和日本M8.6級地震中出現了同震響應，這一發現在遼寧地區地磁分鐘值采樣的朝陽、鐵嶺、營口臺并未出現。經過同步對比等方法分析，得出響應延遲時間、響應幅度等特征與地震震中距有一定對應關系，并初步探討了產生這種現象原因。

關鍵詞：強震；地磁秒數據；響應特征

0 引言

2008年5月12日汶川M8.0級特大地震與2011年日本本州東海岸附近海域地區發生的8.6級地震是近三年來中國大陸及鄰區發生的兩次特大8級以上地震，都造成了重大的人員傷亡和經濟損失［1］。這兩次地震遼寧大連地磁觀測記錄到了在以前未曾記錄到的地磁同震響應信息。

1 遼寧地區地磁同震響應

1.1 遼寧地磁數據及觀測資料

遼寧省現有八個定點地磁觀測臺，南部有營口、大連，西部有朝陽、義縣，北部有鐵嶺，東部有桓仁，中部有遼中和臺安。其中營口、鐵嶺、朝陽、大連四個臺站07年進行了數字化改造，大連臺使用FHDZ-M15進行數字化秒采樣觀測，其它三個臺使用FHD-2進行數字化分鐘值觀測。數字化改造以來資料連續可靠，周圍無可知干擾源存在。因此，從全省范圍來看，整個地磁觀測點的分布較為合理，基本上控制了省內的主要斷裂構造，為捕捉地震前震磁信息提供了良好的觀測條件。

1.2 大連地磁臺情況介紹

大連地震臺是國家基準臺。大連地磁臺位于大連市西郊，在大連市甘井子區辛寨子鎮，地磁臺距市中心20公里。大連地磁場地位于北東向新華夏構造體系與東西向燕山構造帶延伸復合部位。臺址附近較大的斷裂有金州斷裂及莊河斷裂，位于斷裂帶上的熊岳、蓋縣、金州等地，歷史上均發生過5級左右地震。從地形地貌、巖性分析，大連地磁臺背倚鞍子山，坐落在近東西走向的丘陵地帶的南緣，丘陵海拔高在200～300米，附近最高峰為鞍子山，高度為342.4米，構成丘陵主體，巖性為震旦系白云灰質巖和石灰巖，比較適合地磁綜合觀測。

2 地磁同震響應與地震之間的關系及特征分析

2.1 地震概況

自2001年薩瓦爾多8.0級地震打破了全球8級地震長達10年的平靜后，全球地震活動明顯增強，特別是2004年12月26日蘇門答臘9.0級地震打破了全球8.5級以上地震長達40年的平靜，表明全球強震已進入一個新的活動狀態［3，5］。2001年以來全球共發生7.5級以上地震60次，其中有47次發生在太平洋板塊西邊界和歐亞地震帶中東段，印度—澳大利亞板塊匯聚邊界帶上相對集中的現象尤為突出。在此背景下，中國大陸西部及周邊地區先后發生了昆侖山口西8.1級地震、中俄蒙7.9級地震、巴基斯坦7.8級地震、新疆于田7.3級地震、四川汶川8.0級地震和青海玉樹7.1級地震、日本本州東海岸附近海域地區發生 8.6級地震，地震活動水平明顯增強。

在當前地震活動明顯增強的形勢下密切跟蹤數字化地磁分鐘值與秒值采樣信息的變化情況，并注意到在以往的地磁模擬觀測，數字化分鐘值觀測（朝陽臺、鐵嶺臺、營口臺）都未曾記錄到同震效應，只有大連臺在汶川地震和日本本州東海岸地震地磁秒采樣觀測記錄到了寶貴的同震響應信息。

2.2 日本本州東海岸海域8.6級地震時間與同震響應時間關系

中國數字測震臺網2011-03-11到 2011-03-12的震相報告顯示日本本州東海岸遠海8.6級地震的發震時間是13：46：19.00，到達大連臺的P波時間為13：50：10.20（圖1、圖2），延時3分51.20秒，S波時間為13：53：40.10，延時7 分21秒；而大連臺地磁FHDZ-M15觀測的秒采樣的響應時間是世界時05：59：07—06：10：40，轉換成北京時間是13：59：07—14：10：40，比到達大連臺P波到時延時了8分57秒， 比S波到時延了5分27秒；并沒有同步于地震波信號，而是滯后于地震波信號，且在FHDZ-M15的各分量觀測中只有Z分量有顯示（圖3、圖4），其它分量未見顯示，遼寧地區的地磁模擬觀測及“十五”數字化改造的FHD-2分鐘值觀測均未記錄到響應信號。

圖1　日本本州東海岸附近海域地區發生8.6級地震震相圖Fig.1 The seismic facie map of the 8.6 earthquake of Japan

圖2　汶川8.0 級地震震相圖Fig.2 The seismic facie map of the 8.0 earthquake of Wenchuan

圖3　大連地磁臺FHDZ—M15觀測D、H、Z、F各分量的響應曲線（日本）Fig.3 D， H， Z， F component of FHDZ-M15 of Dalian geomagnetic station（Japan）

圖4　大連地磁臺FHDZ—M15觀測Z分量在地震時的響應曲線（日本）Fig.4 The response curve of Z component of Dalian geomagnetic station（Japan）

2.3 汶川8.0級地震時間與同震響應時間關系

中國數字測震臺網2008-05-11到 2008-05-12的震相報告顯示汶川8.0級地震的發震時間是14：28：07.24，到達大連臺的P波時間為14：32：10.00（圖1、圖2），延時4分03秒，S波時間為14：35：57.6，延時7分50.36秒；而大連臺地磁FHDZ-M15觀測的秒采樣的響應時間是世界時06：37：54—06：51：40，轉換成北京時間是14：37：54—14：51：40，比地震波P波到時延時了5分44秒，比S波到時延時1分56秒；也沒有同步于地震波信號，而是滯后于地震波信號，且在FHDZ-M15的各分量觀測中D、H、Z分量都有顯示 （圖5、圖6），遼寧地區的地磁模擬觀測及“十五”數字化改造的FHD-2分鐘值觀測均未記錄到響應信號。

圖5　大連地磁臺FHDZ—M15觀測D、H、Z、F各分量的響應曲線（汶川）Fig.5 D， H， Z， F component of FHDZ-M15 of Dalian geomagnetic station（Wenchuan）

圖6　大連地磁臺FHDZ—M15觀測Z分量在地震時的響應曲線（汶川）Fig.6 The response curve of Z component of Dalian geomagnetic station（Wenchuan）

3 討論與結論

（1）從地震響應的特征分析，大連地震臺距兩次地震震中距離都在1850km左右，都屬淺源地震，破壞力度都較大，震級都在M8.0級以上，汶川地震的響應時間要比日本地震的響應時間長3分13秒，汶川地震的響應幅度比日本地震幅度大0.7nt，汶川地震在D、H、Z三個分量都有響應信號，而日本地震只有Z分量有響應信號（表1）。這可能是由于這次汶川地震是中國大陸內部地震，是印度板塊向亞洲板塊俯沖，造成青藏高原快速隆升導致的，是逆沖、右旋、擠壓型斷層地震［2， 4］，震源深度為10～20千米，屬于淺源地震，持續時間較長，其破壞力度較大，因此不論從響應的幅度和響應的持續時間上都反映的比較大［6］。

表1　大連地磁臺同震響應與地震關系表

（2）從地磁觀測系統的技術特點出發分析這種影響，大連地磁臺所采用的儀器中，FHDZ-M15儀器中觀測HDZ的探頭是懸掛式的，因此在地震波到達臺站時，懸掛系統的響應是解釋這類現象首要思考的問題；由于懸掛系統的特性，可以解釋為地震波的滯后。

致謝：感謝遼寧省地震局監測中心潘科及預報中心李廣平、李芳的大力協助！

參考文獻：

［1］湯吉，詹艷，王立鳳.5月12日汶川8.0級地震強余震觀測的電磁同震效應［J］.地震地質，2008，30（3）：739-745.

［2］湯吉，詹艷.汶川地震強余震的電磁同震效應［J］.地球物理學報，2010，53（3）：379-385.

［3］范小平，楊從杰，李清河，等.震電效應研究進展與前景展望［J］.西北地震學報，2006， 28（4）：364-376.

［4］蘇巍，劉財，陳晨.震電效應理論及其研究進展［J］.地球物理學進展，2006， 21（2）：379-385

［5］Kinoshita M， Uyeshima M and Uyeda S.Eaahquake prediction research by means of telluric potential monitoring，progress report No.1：Installation of monitoring network［J］. Bull Earthq Res Inst，Univ Tokyo，1989， 64：255-3l1.

［6］Haartsen M W and Pride S R.Electroseismic waves from point sourcesi n layered media［J］. J Geophys Res， 1997，102：24745-24769.

THE GEOMAGNETIC COSEISMIC EFFECT OF STRONG EARTHQUAKE OF DALIAN GEOMAGNETIC STATION IN LIAONING

CHA Nan， SUN Yi-mei， YIN Yi-na， WANG Xiao-rui
（Earthquake Administration of Liaoning Province，Liaoning Shenyang 110034，China）

Abstract：Many coseismic effects of strong earthquake on fluid and deformation were observed in Liaoning province which have never observed on electromagnetism until the the M8.0 earthquake of Wenchuan and the M8.6 earthquake of Japan. In this research， we analyzed the second sampled data of Dalian seismic station and the results showed that： The second sampled data of the existing digital geomagnetic observation recorded the coseismic effects in Liaoning， while the minute sampled data of Chaoyang， Tieling， Yingkou seismic station recorded nothing. Meanwhile we gave the relations between characteristic of earthquake surface wave response delay time， response range， conseismic signal duration and distance of epicenter， earthquake magnitude， and then we discussed the physical significance of the coseismic effect of electromagnetism.

Key words：strong earthquake； geomagnetic second sampled data； coseismic effect

中圖分類號：P315

文獻標志碼：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.005

文章編號：1674-8565（2016）02-0028-04

基金項目：地震科技星火計劃項目 （項目編號：XH15012）

收稿日期：2016-01-27

修訂日期：2016-04-26

作者簡介：查楠（1983-），女，2009年畢業于渤海大學，工程師，現主要從事地震監測與研究工作。E-mail：183821743@qq.com