地磁加卸載響應比在東北地區中強地震映震關系分析

岳 力，賈秀玲，張彥吉，王海濤，胡瀾繽，陳林楠

（通河地震臺，黑龍江 哈爾濱，150900）

0 引言

地磁臺觀測到的磁場信息包括穩定磁場和變化磁場，異常磁場變化疊加在地磁穩定磁場的長期變化之上，包括疊加在地磁的日變化上，可由地磁日變化中提取，疊加在地磁場的短周期變化之上，可由地磁短周期變化中提取。由于區域應力場的作用，應力的不斷加強，導致地震區地下電導率的變化，因此，通過應磁效應等途徑產生的附加磁場也會隨之發生變化，這種變化可能在地磁日變幅度觀測上有所反應，使日變幅度發生異常變化，由于地磁垂直分量比較其它的地磁分量更能體現與地下介質及其變化。所以采用地磁Z分量日變幅數據進行分析，盡可能得減少電磁暴、磁擾等自然干擾，提取有用的數據，有可能獲得臨震前的異常［1-2］。

1 資料選用

本文利用東北地區（黑龍江省、吉林省、遼寧省、內蒙古自治區）的哈爾濱臺、三崗臺、通河臺等12個地磁觀測臺，其中大連臺、德都臺、三崗臺、滿洲里臺使用地磁觀測儀器為FHDZ-M15型；通河臺、通化臺、朝陽臺、鐵嶺臺、營口臺、哈爾濱臺、望奎臺、錫林浩特臺使用地磁觀測儀器為FHD-2型。上述臺站觀測數據質量較好，數據可靠性較高。

本文通過收集2008—2017年東北地區歷史M5.0以上地震目錄（黑龍江省數字地震臺網測定），應用加卸載響應比方法對上述地磁觀測臺站地磁Z分量日變幅數據進行分析研究，為東北地區今后的震情跟蹤及研判提供依據。

2 計算原理和方法

地球自轉使太陽的紫外輻射對地球每天加卸載一次，其地磁效應即是；太陽暴風粒子流輻射的地磁效應就是全球同時發生的磁暴現象，由統計可知，平均大約5～6天地球便會被太陽高速暴風粒子流加卸載一次。考慮到地震是一種非線性失穩現象，在孕震區地下介質系統由穩態變為非穩態的過程中，介質的物理性質，其中包括電導率將會發生相應的反應。因而可以認為，不同的地磁測點，穩定地區和非穩定地區暴時擾日變化不同，同一地磁測點非穩定時期暴時擾日變化與正常時期的變化又不同。因此，可通過計算地磁加卸載響應比P（Z） 值來得到其異常信息。地磁垂直分量Z與地下介質及其變化較其它地磁分量的關系更密切，因此可以取Z分量作為計算Ds（Z）的加卸載響應參量： P（Z）=Ds（Z）+/Ds（Z）- 式中，Ds（Z）為Z分量地磁擾動場的日變幅。標志“+”表示加載；標志“-”表示卸載。在實際運用中可將地磁場垂直分量日變幅ΔZ+和ΔZ-看作是太陽風對地磁場的加載和卸載，此時計算公式可簡化為：P（Z）= ΔZ+/ΔZ-［3-4］。

3 東北地區地磁Z分量日變幅加卸載響應比應震分析

東北地區已發生的中強地震前，地磁場有異常的波動，說明在震前各地震臺站及周邊地區的磁場發生變化，反映出震前地磁異常現象是客觀存在的。地磁Z分量日變幅加卸載響應比方法利用較好反映地下介質導電性的響應比P（Z） 作為響應函數，以其正常情況下的時間變化和空間分布作為背景，研究由于電導率變化引起的加卸載響應比異常與地震的關系。本文采用數據為：哈爾濱臺、朝陽臺、德都臺、滿洲里臺、三崗臺、鐵嶺臺、通河臺、通化臺、大連臺、營口臺、望奎臺、錫林浩特臺地磁觀測數據中Z分量日變幅。計算上述12個臺站2008—2017年地磁Z分量日變幅加載響應比，結合東北地區歷史同期發生的震級M≥5.0震例（表1），并將加卸載響應比閥值確定為P（Z）=3.30，能更好的反映加卸載響應比異常與映震的關系。

本文論證異常判斷認為，如果出現三個及以上臺站地磁日變幅加卸載響應比P（Z）≥3.30的異常高值出現，說明日變化遠小于正常日變幅度，或者正常日變化基本消失，則該異常高值為前兆異常的可能性較大，并此進行四組震例對比分析。

表1 2008—2017年東北地區M≥5.0地震目錄

第一組分析，2008年6月10日內蒙古自治區阿榮旗發生M5.2地震，2008年3月2日滿洲里臺、德都臺、三崗臺、錫林浩特臺、鐵嶺臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為100天，發震地點位于上述異常臺站合圍區域邊緣范圍內 （圖 1）。

圖1 第一組震中分布圖與異常高值臺站相對位置Fig.1 The relative position of the first group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第二組分析，2013年01月23日遼寧省燈塔縣發生M5.1級地震，2012年10月10日滿洲里臺、德都臺、望奎臺、通河臺、三崗臺、錫林浩特臺、鐵嶺臺、朝陽臺、營口臺、大連臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為105天，發震地點位于上述異常臺站合圍區域范圍內（圖 2）。

圖2 第二組震中分布圖與異常高值臺站相對位置Fig.2 The relative position of the second group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第三組分析，2013年06月20日內蒙古自治區莫力達瓦旗發生M5.0級地震，2013年03月18日滿洲里臺、德都臺、錫林浩特臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為94天；2013年06月03日德都臺、望奎臺、通河臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為13天，發震地點位于上述異常臺站合圍區域及合圍區邊緣200 km范圍內，在半年內出現兩次異常高值，并在合圍區有重合或相鄰地區（圖3）。

圖3 第三組震中分布圖與異常高值臺站相對位置Fig.3 The relative position of the third group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第四組分析，2013年10月31日—11月23日吉林省乾安縣、前郭爾羅斯自治縣連續發生M5.0級以上地震5次，其中最大地震震級為M5.8級。2013年07月02日滿洲里臺、德都臺、望奎臺、通河臺、錫林浩特臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為121天；2013年10月1日三崗臺、鐵嶺臺、朝陽臺、營口臺地磁Z分量加卸載響應比出現高值3.30以上的異常現象，異常高值至發震時間為30天，發震地點位于上述異常臺站合圍區域及合圍區邊緣200 km范圍內，在半年內出現兩次異常高值，并在合圍區有重合或相鄰地區（圖4）。

圖4 第四組震中分布圖與異常高值臺站相對位置Fig.4 The relative position of the fourth group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

4 結論與討論

（1）東北地區大部分M5.0級以上地震震前地磁場有異常波動，說明震前各地磁臺站及周圍地區的磁場發生變化，從而反映地磁異常現象是客觀存在的，經上述四組震例分析，地磁異常對應地震的時間一般為震前半年內。

（2） 從四組震例分析得出地震均發生在異常臺站合圍區域及合圍區邊緣200 km范圍內。如果在半年內出現兩次異常高值，合圍區有重合或相鄰地區，則該地區發生地震的可能性更高。

（3） 三個以上臺站地磁Z分量加卸載響應比異常高值超過3.30以上的高值現象，可判定為異常，需要對異常臺站合圍區域及合圍區邊緣200 km范圍內密切關注，并結合東北地區前兆資料分析，綜合分析異常信息，以便得到更充分、全面的預測結果。