合肥地區電磁擾動數據對比分析

孫鴻博 趙楠 陸立

摘 要：選取合肥和肥西兩個地震臺的電磁擾動數據作為樣本，對數據進行處理，對數據變化特征進行對比分析，結果表明兩個臺站的數據年變化和日變化有高度的一致性，但是由于儀器安裝深度不同，記錄震后數據的變化有很大的差異。

關鍵詞：電磁擾動 分析 數據對比

中圖分類號：P315.7 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0032-03

Abstract： The electromagnetic disturbance data of two seismological stations in Hefei and Feixi are taken as samples，the data are processed and the characteristics of data change are compared and analyzed.The results show that the annual and daily variations of the data from the two seismic stations are highly consistent.However， due to the different installation depth， there are great differences in the data recorded after the earthquake.

Key Words： Electromagnetic disturbance； Analysis； Data comparison

電磁擾動是一個被普遍認為具有良好發展前景的地震短臨預報手段，近年來受到的關注也比較多。從2010年底開始，安徽省地震局先后在合肥地區的合肥地震臺和肥西地震臺安裝了兩套DC-II型電磁擾動儀，用來觀察和記錄合肥地區的電磁擾動變化情況。我們選擇這兩個地震臺的電磁擾動數據進行多方位的對比分析，總結電磁擾動的變化特征，對其中的差異進行分析，為日后更深入的研究打下基礎。

1 臺站環境及儀器信息

合肥地震臺位于安徽省合肥市西郊的一座死火山（大蜀山）山腳，緊靠大蜀山森林公園，在著名的郯廬斷裂帶西側30km處，地下基巖為火山成巖石輝綠巖侵入白堊系紅砂巖。肥西地震臺位于合肥市肥西縣紫蓬山內，距合肥地震臺直線距離約為18km，地下分布著紅砂巖、礫巖及大別山雜巖。

兩個臺站使用的儀器均為鄭州晶微公司生產的DC-II型電磁擾動儀，這種儀器目前在河南、安徽、四川等省使用較多，其工作原理是通過傳感器對超低頻電磁信號進行采集和放大，轉換為電信號以后分為3個通道輸出：第一通道為甚低頻（0.01～1Hz）；第二通道為超低頻（1～10Hz）；第三通道為低頻（10～20Hz）。為了避免地面干擾因素，儀器一般安裝在井下，合肥臺的儀器安裝在井下23m處，肥西臺的儀器安裝在井下2m處。由于第三通道主要作用是監測是否有工業及電磁干擾，本研究主要采用第一通道和第二通道數據進行分析。

2 數據變化特征分析

2.1 年變特征對比分析

對數據進行部分預處理以后，得到兩個通道的年變曲線（見圖1）。可以看出，合肥臺甚低頻數據良好，超低頻干擾較大。兩個臺站第一通道的年變曲線基本一致，呈現先升后降的趨勢。合肥臺的超低頻數據由于干擾導致年變趨勢并不明顯，而肥西臺的超低頻數據年變趨勢較為明顯，和甚低頻呈鏡像關系，可以推測，如果合肥臺超低頻數據無干擾的話，應該和肥西臺類似。

2.2 日變特征對比分析

選取數據干擾較少的整天數據，剔除固定的干擾和部分較明顯的干擾，得出日變特征圖如圖2所示。

如圖2所示，兩個臺站的第一通道甚低頻無明顯的日變規律，而第二通道超低頻的日變特征卻十分明顯。雖然兩個臺站的第二通道數據日變形態不同，但是數據變化的特征較為類似，都是由平緩到下降，然后再上升至初始數值。在此基礎上我們分析了兩個臺站第三通道低頻的數據變化，合肥臺由于干擾較大，低頻數據變化不明顯，肥西臺則是有明顯的日變規律，數據變化特征和第二通道類似。據此我們推測，合肥臺第三通道應該也有相似的日變特征。

由相關研究認為，電磁擾動日變規律主要是受到環境噪聲的影響。本研究的結果部分證實了這種結論，但是第一通道甚低頻的數據并無明顯日變特征。這是正常的變化還是因為未知的干擾掩蓋了日變的規律，目前還不得而知，需要更深入地進行研究。

2.3 映震情況對比分析

一般來說，地震發生以后，電磁擾動數據會有明顯的變化。分析兩個臺站震后的甚低頻數據，我們發現合肥臺的震后變化很明顯，而肥西臺則無變化。例如：2014年4月20日安徽霍山4.2級地震。

圖3為原始數據圖，為保持數據的真實性，并未剔除合肥臺每小時的地電供電干擾。可以看出，震后合肥臺的甚低頻數據急劇上升至高點，然后緩慢下降，約30min后恢復正常，而肥西臺甚低頻數據則無變化。

兩個臺站的基巖均為紅砂巖，相對來說，本次地震的震中距離肥西臺更近，約為70km，從理論上說應該記錄更加清晰，事實上卻是距離更遠的合肥臺（約85km）清晰地記錄到此次震后的電磁變化。排除各方面的原因以后，經過分析認為：合肥臺的儀器安裝深度更大，距離巖石破裂引起的電磁變化區域更近，所以清晰地記錄到了震后的數據變化。肥西臺的儀器由于安裝在接近地表的位置，所以未能記錄到震后的電磁變化。

3 結論

通過對兩個臺站電磁擾動數據的分析對比，得出如下結論。

（1）兩個臺站的電磁擾動數據有著清晰的年變規律，相對來說，肥西臺數據質量優于合肥臺。同時，兩個臺站的第二、第三通道數據都有固定的日變規律，第一通道則沒有明顯的日變規律。在這個方面，兩個臺站的數據有著高度的一致性。

（2）兩個臺站使用同樣的儀器，且基巖相近，可是映震情況卻完全不同。由于儀器安裝深度的差異，合肥臺的同震效應非常明顯，而肥西臺沒有同震效應。

作為近年來比較受關注的地震監測手段，電磁擾動目前的研究還處于探索階段，研究成果暫時還不能滿足日常的工作需求，這就需要我們做更多的工作，早日實現理論和技術上的雙重突破。

參考文獻

[1] 李軍輝.淮南臺電磁擾動數據變化特征及影響因素初探[J].華南地震，2012，32（4）：45-51.

[2] 孫鴻博.合肥地震臺電磁擾動數據變化分析[J].地震地磁觀測與研究，2016（6）：56-59.