2008年中国大陆6.0级以上地震前后电磁脉冲异常现象

高曙德 赵国泽 汤 吉 苏永刚 詹 艳 王立凤

1)中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000 2)中国地震局地质研究所，北京 100029

2008年中国大陆6.0级以上地震前后电磁脉冲异常现象

高曙德1)赵国泽2)*汤 吉2)苏永刚1)詹 艳2)王立凤2)

1)中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000 2)中国地震局地质研究所，北京 100029

分析了2008年中国大陆新疆乌鲁木齐和云南通海2个地震台站观测的电磁场资料，研究了这些资料显示的异常现象和2008年发生在中国大陆的汶川地震等5次6级以上地震之间的对应关系，为利用电磁法进行地震监测研究提供了新的震例。分析结果显示，频率范围为800～0.1Hz的电磁场的自功率谱密度(PSD)随时间的变化与地震事件之间存在如下关系： 1)电磁场的自功率谱密度在地震之前出现了明显的脉冲异常，如汶川MS8.0地震前磁场的脉冲异常值比背景场大约2个量级； 2)异常幅度随着离开震中距离的增大而减小； 3)磁场自功率谱密度异常的幅度，与台站相对于震中的方位以及电磁场的频率有关； 4)脉动异常具有时间上的集丛现象。

电磁异常脉冲 地震监测 电磁场频谱 脉冲集丛

0 引言

地震灾害是各种自然灾害中造成人员伤亡最多的，约占所有自然灾害伤亡人数的54%。虽然地震预测是当今世界最严峻的科学难题之一，但是人们仍然投入了巨大的精力对其进行研究(陈颙等，2003； 陈运泰，2009)。 其中，震前电磁异常效应已经得到了大量观测的证实(Johnstonetal.，1999)，地震预测的电磁研究成果引起了人们的高度重视。为此，法国于2004年发射了DEMETER卫星，目的就是观测与地震活动相关的电磁场和带电粒子异常变化(曾中超等，2009; 张学民等，2009a，b； 朱涛等，2011; Parrot，2012; Davidetal.，2013)，并提出了地震前的预警信号主要来自电磁信号的看法(Bleieretal.，2005)。

在地震前的电磁异常现象中，有的是来自电阻率的观测(Reddyetal.，1976; 汤吉等，1998; Rikitake，2001; Uyedaetal.，2002，2009； Sharmaetal.，2005; Huang，2008a，2008b，2011b; 钱复业等，2009; 赵玉林等，2010; 钱家栋等，2013; 陈雪梅等，2013)，有的是来自电场和(或)磁场的观测( Nikiforovaetal.，1989; Morgunovetal.，1990; 郝建国等，1995; 毛桐恩等，1999; Ataxiasetal.，2001； Uyedaetal.，2002; 郝锦绮等，2003; 赵国泽等，2003，2007; Bleieretal.，2005; 田山等，2009; Parrot，2012; Zhangetal.，2013; David，etal.，2013; Xuetal.，2013; 戴勇等，2016)，有的是来自地面观测，有的是来自卫星观测，有的是在地震前1个月或几个月出现，有的是地震后几天或几个小时出现( 赵玉林等，2010； 范盈盈等，2010； 朱涛等，2011； Oriharaetal.，2012)。由于实际的地震孕育过程的高度复杂性以及地球内部结构的非均匀性，一些地球电磁学观测结果迄今尚未得到合理的解释。因此，地震电磁信号 “源”的物理机制以及信号传播的研究成为地震电磁学研究的2大难题和热点。国内外许多学者联系地下介质结构的非均匀性、 震源特性、 产生的物理机制、 传播方式、 信号的选择性，以及从背景噪音中提取弱信号的方法等作了大量实验、 理论和震例研究，得到的发生源方面的主要观点有： Varotsos等(1986，1991)提出的震源区应力变化引起机制，Warwick等(1982)与Davis等(1980)提出的压电和压磁效应，郭自强等(1994)提出的破裂发射效应，以及地下水流动引起的效应(Draganovetal.，1991)和过滤电位机制(Lockneretal.，1983)。 Pulinets(2004)综合了多位科学家的资料和观点认为，地震孕育的第1阶段表现为微破裂增多，从孕震带向外辐射氡及其他气体，在近地空间形成密集分布的离子群； 第2阶段孕震带向外大量释放气体(主要是CO2)，这些气体主要产生2个作用，其一是气体运移激发大气层中的声重波，其二是强烈的气体运动破坏中子群导致大气层离子快速增加，离子产生的过程同时导致垂直电场形成； 第3阶段异常电场穿透电离层E层，引起电离层扰动，在电离层产生极低频段的电磁辐射，并同步激发电离层电子密度的大范围变化。Huang(2011a)研究了地震与直流-超低频电磁现象的关系，提出了基于补偿电压的模型，用弹性位错理论解释了断层在破裂过程中产生地电信号和评估了压电效应； 在一定的条件下，发现1个由优先定向的压电晶粒产生弱的可观测到的信号。郝锦绮等(2003)的研究表明，震磁效应的可观测性和地震的破裂机制有着紧密的关系，在主破裂阶段，积累电荷的急速运动形成瞬间电流，激发了脉冲式的磁场异常。自1966年中国河北省邢台地震以来，中国开始把电磁法作为重要的方法用于地震监测，但是其中多数方法是基于恒定场性质传统的电阻率法和磁法，频率较低，一般<1Hz。电阻率法反映的深度较浅，磁法利用的频率单一(钱复业等，2009； 钱家栋等，2013)； 20世纪70、 80年代，开始把大地电磁等交变电磁场法用于地震监测试验，取得了有价值的试验成果(张云琳等，1994； 汤吉等，1998)。 20世纪90年代开始利用人工源交变电磁场法进行地震监测试验，发现在地震前一两天人工源极低频/超低频(ELF/SLF)频率范围的电磁场开始出现异常(赵国泽等，2003，2007，2012； 汤吉等，2008)，同时利用该频率范围的天然电磁场观测，也观测到了与地震活动有关的电磁场异常(高曙德等，2010，2013； 孙维怀等2012； 韩冰等，2015)。

尽管人们已经观测到了大量与地震有关的电磁异常现象，但是关于异常和地震时间关系的规律尚没有成熟的认识，需要不断积累观测资料和开展研究。由于甘肃陇南汉王台的资料已有论文发表(高曙德等，2010)，本文基于中国大陆2个交变电磁场(频率范围为800～0.1Hz)观测台站新疆乌鲁木齐台和云南通海台(图1)的资料，对2008年发生在中国大陆的5次6级以上地震前出现的现象进行分析，寻找可能与地震活动有关的电磁场异常现象。

图1 电磁观测台站和地震事件的分布位置Fig. 1 Distribution of seismic electromagnetic observation stations and location of seismic events.台站： URQ 新疆乌鲁木齐台，HW 甘肃陇南汉王台，TH 云南通海台； 地震： GZ 2008-01-09西藏改则M6.9地震，YT 2008-03-21新疆于田M7.3地震，WC 2008-05-12四川汶川M8.0地震，REZ 2008-08-25西藏日额则M6.8地震，PZH 2008-08-30四川攀枝花M6.1地震； 汶川地震的余震： QC1 2008-05-25青川M6.4地震，QC2 2008-06-05青川M5.0 地震，QC3 2008-05-31青川M4.8地震，NQ 2008-05-27宁强M5.7地震

1 资料观测和处理

1.1 观测

观测台站所用的仪器为从俄罗斯引进的ACF-4M型仪器，观测4个相互正交的水平电、 磁场分量，即SN向磁场(H1)、 EW向磁场(H2)、 EW向电场(E1)和SN向电场(E2)。分3个频带进行观测，其中D1频段频率范围为40～0.1Hz，采样率为160Hz； D2频段为400～1Hz，采样率为1,600Hz； D3频段为800～10Hz，采样率为3,200Hz； 云南通海磁探头敷设在150cm(长)×70cm(宽)×70cm(深)的坑中，在坑底用粗沙石打10cm厚的底，并用白水泥浇注了1个固定的底座，电极埋设在距地表1m红黏土覆盖的地层处，土层常年湿润、 电导性能比较理想； 新疆乌鲁木齐台磁棒和电极也是用同样的方式敷设。通过分析发现，一般在每天凌晨0:00—6:00(第1时段)人文干扰等最小，上午6:30—12:30(第2时段)次之，其他时段干扰相对较大。因此，我们选择这2个时段的资料进行分析。在这2个观测时段，分别按着D3、 D2和D1次序先后进行观测，观测持续时间分别是： D3频段20min，D2频段1.0h，D1频段4h。

1.2 功率谱计算

通过对观测的时间序列资料R(E，H)(t)(下标E、 H分别表示电场或磁场)进行谱分析，得到电场和磁场功率谱密度，以磁场为例计算公式如下(刘国栋等，1993； 奥本海姆等，2001)。磁场的频谱为

(1)

将该式变形为

(2)

式中，f为频率，SH为频谱幅度，φ为相位。

相应地，自功率谱和互功率谱的关系为

(3)

依据(2-3)式对观测数据经过快速傅里叶变换(N=4,096)进行处理，得到电、 磁场观测资料的自功率谱密度S(H1H1)或S(H2H2)、 互功率谱密度如S(H1H2)等数据。在观测期间，电场分量信号受台站附近的人文干扰影响较大，数据不够稳定，所以本文主要对观测的磁场信号进行分析。

Schumann(1952)指出舒曼谐振是由闪电激发的电离层与地面之间的全球电磁震荡，在地球与电离层空腔中传播，由于共振作用，其电磁波能量明显高于其他频率的电磁波能量，谐振频率主要由地球的尺寸决定，其谐振基波波长等于地球周长。 近几年的研究发现，地震发生前会使这些固有参数发生扰动，日本学者Hayakawa等(2005)利用1999年初布置在日本中津川(Nakatsugawa)的ULF/ELF 电磁监测仪器，观测到发生在1999年9月21日的台湾集集地震前和同年嘉义地震前的舒曼谐振电磁异常，主要是第4阶谐振频率信号振幅发生突跳和明显频移(约2Hz)； Hayakawa(2008)利用布置在日本茂尻(Moshiri)的电磁仪器观测到发生在2006年12月26日的台湾7.3级地震，在震前3d第3、 4阶谐振频率振幅增强的现象； 黄清华(2005)以1995年1月17日在日本神户发生的7.2级地震为例，通过对该地震的模拟及相应的控制实验研究得到，与地震孕育过程有关的地球电磁信号源自震源或孕震区，该信号既可能直接在地壳传播，也可能通过陆地进入到大气中后在大气层中传播，“源”的频率则直接影响到电磁信号的分布，低频时信号随距离的增大而衰减，高频时信号则呈现出环状的传播图像。因此利用舒曼谐振异常来进行地震短临监测可能是一种行之有效的手段，本文就是借助这个观点和方法，利用现有的资料进行相关的研究，发现在震前电磁场的优势频率的(舒曼谐振)功率谱值变化成丛集增大，且随着台站与震中之间距离的增大而衰减，并与观测台站的方位有关。

图2 为新疆乌鲁木齐台观测的2个磁场分量(H1，H2)的自功率谱曲线，二者具有很好的对应性，在7.8～100Hz频段H1(SN向)分量的幅度大致与H2(EW向)分量的幅度接近，7.8Hz以前频段H1(SN向)分量的幅度大于H2(EW向)分量的幅度，在100Hz频段后H1(SN向)分量的幅度小于H2(EW向)分量的幅度，并在7.8Hz、 14Hz、 20Hz、 25.7Hz、 32Hz、 39Hz等频率或附近分别出现的磁场自功率谱极大值与舒曼谐振现象的频率一致(Schumann，1952)。同时在50Hz、 150Hz、 250Hz、 350Hz等频率出现的脉冲，也反映了工频信号的实际情况，说明台站观测的数据具有较高的可信度。在台站还进行了多次重复对比观测试验，发现在不同的日期资料一致性较好。

图2 2008年3月3日新疆乌鲁木齐台1～400Hz频段磁场H1和H2分量自功率谱曲线Fig. 2 The auto-power spectrum curve of the magnetic field(H1，H2) in bands 1～400Hz at URQ station on March 3，2008.

2 汶川地震前后的电磁场异常

2008年5月12在青藏高原东边缘的龙门山断裂带中部发生了M8.0汶川地震(WC)，之后在不到1个月的时间内，地震余震沿着龙门山断裂带向NE发展，其中≥5级的地震34次。下面对主震和较大余震前后的电磁现象进行分析。

2.1 电磁场背景变化的确定原则

地球电磁场是1个大系统，其构成物理要素有: 引力常数减小条件下核素放射性衰变所产生的地电荷、 地球的旋转运动、 地磁场、 太阳黑子活动、 磁暴、 大气电场和雷电、 工业和日常生活中产生的电磁场等，所以地震台站观测到的电磁场信息是十分复杂和丰富的。云南通海和乌鲁木齐台的ELF电磁观测(MT)是定点观测，在无大的环境、 地质、 地震事件、 工业干扰等因素的影响下，观测点附近的电磁信号在一定时间内是相对稳定的，根据范晔等(2013)统计电磁场同一地点观测到的舒曼谐振各阶本征频率对应的谱密度呈现年周期变化，是一种渐变的趋势，变化范围较稳定； 本文确定背景值的依据是考察不同台站在一定的时段，观测区域500km内无中强地震事件和明显的干扰事件等，测值波动较小(不超过2倍均方差)作为分析的相对背景值。

图3 新疆乌鲁木齐台2008年1月 1日至9月1日频率1Hz(a)、 39Hz(b) SN向磁场(H1)自功率谱密度曲线Fig. 3 The auto-power spectral density curves of magnetic fields with different frequencies at Urumqi station， Xinjiang during January 1，2008 to September 1，2008. (a)the north-south 1Hz magnetic field H1，(b)the north-south 39Hz magnetic field H1. 小方框(a′)对应5月4日至5月27日的放大部分； 地震事件符号同图1

2.2 新疆乌鲁木齐台观测资料

距离汶川8.0级地震约1,980km的新疆乌鲁木齐台(图1)，在观测期间，不同频率的电磁场分量自功率谱密度在汶川地震(2008年5月12日)前的5月1日至震后的5月31日，出现了同步的电磁场脉冲异常，而且不同日期、 不同频率之间有较好的对应性。图3(a，b)分别表示2008年1月1日至2008年9月1日期间1Hz、 39Hz SN向磁场分量(H1)的自功率谱密度变化曲线； EW分量(H2)从2008年3月底受到环境干扰，所以无法确定变化的具体信息(图5)，讨论从简。由表1、 图3a的放大图(a′)可见，

表1 乌鲁木齐台1Hz磁场(H1)分量6次异常的信息

Table1 The six anomalies of magnetic field component (1Hz NS) at Urumqi station

序号日期(5月)变化天数/d变化量151约2个量级28—114>2个量级31311～2个量级41611～2个量级519—213>2个量级6251约2个量级

5月1日至5月31日，频率为1Hz的自功率谱出现了6次脉冲异常，对于频率为1Hz的自功率谱，5月12日汶川8.0级地震(WC)发生在第1、 2次脉冲异常后，在地震当天没有出现明显的异常。第5、 6次异常脉冲的异常持续时间达7d(5月19—25日)，其间在距主震震中约260km处发生了汶川地震的最大余震青川地震(5月25日6.4级)(QC1)(图1)。并显示较低频的1Hz的异常幅度大于较高频的39Hz的异常幅度。表1 表示频率为1Hz的6次异常的出现时间(Date)、 持续时间(days)和SN向磁场分量(H1)相对于背景场增大的幅度(anomaly amplitude)。

图4 新疆乌鲁木齐台2008年1月1日至9月30日频率为7.8Hz(a)、 14Hz(b)、 20Hz(c)和25.7Hz(d) SN向磁场分量(H1)的自功率密度谱曲线Fig. 4 The auto-power spectra density curves of different frequency magnetic fields at Urumqi station，Xinjiang during January 1，2008 to September 30，2008.(a)the north-south 7.8Hz magnetic field H1，(b)the north-south 14Hz magnetic field H1，(c)the north-south 20Hz magnetic field H1，and(d)the north-south 25.7Hz magnetic field H1. 地震事件符号同图1

图5 新疆乌鲁木齐台2008年1月1日至9月30日频率为7.8Hz(a)、 14Hz(b)、 20Hz(c)和25.7Hz(d)EW向磁场分量(H2)的自功率密度谱曲线Fig. 5 The auto-power spectral density curve of different frequency magnetic fields at Urumqi station，Xinjiang during January 1，2008 to September 30，2008.(a)the east-west 7.8Hz magnetic field H2，(b)the east-west 14Hz magnetic field H2，(c)the east-west 20Hz magnetic field H2，(d)the east-west 25.7Hz magnetic field H2. 地震事件符号同图1

图6 新疆乌鲁木齐台2008年1月 1日至10月25日频率为82Hz(a)和128Hz(b) SN向磁场分量(H1)的自功率密度谱曲线Fig. 6 The auto-power spectral density curve of different frequency magnetic fields at Urumqi station，Xinjiang during January 1，2008 to October 25，2008.(a)the north-south 82Hz magnetic field H1，(b)the north-south 128Hz magnetic field H1. 地震事件符号同图1

在其他频率(7.8Hz、 14Hz、 20Hz、 25.7Hz)图4 也观测到类似的异常现象，并且与1Hz的异常在时间上具有同步性。例如，2008年1月1日至9月1日频率为1Hz(图3a)和7.8Hz、 14Hz、 20Hz、 25.7Hz(图4)、 39Hz(图3b)的SN向磁场分量(H1)自功率谱曲线显示，在5月1日至5月31日，都出现了与1Hz的异常对应的6次异常，各频率自功率谱的背景值低频(如1Hz)比其他频段的大，异常幅度亦有同步的变化。图5 是7.8Hz、 14Hz、 20Hz、 25.7Hz频率EW向磁场分量(H2)自功率谱曲线，从1月至3月有1个相对稳定的背景值，其值比同频率SN向的背景值小； 在2月10日和18日出现了2次功率谱超过2个量级的变化，2月20日印度尼西亚苏门答腊MS7.7地震，而SN向磁场无此变化； 从4月开始EW向由于环境干扰测值不稳定，在以后的分析中未做讨论。

Hayakawa等(2005，2008)和曹丙霞等(2009)指出同一地点观测到的舒曼谐振各阶本征频率对应的谱密度呈现年周期变化，变化范围较稳定； 也具有稳定的特征频率，偏移量在0.5Hz以内; 不同地点观测到的舒曼谐振频率的频谱密度会随着观测点到闪电源之间的距离和闪电活动的强度而变。同理地震孕育过程中或发生时产生的电磁波以不同的频率和方式(地层波、 地面波、 天波(波导的形式))向四周传播，对于近区主要是地层波占主导地位； 而对于远区，低频电磁信号主要是以波导的形式传播，能量损失较小； 高频信息较快地衰减，能量损失较大； 对D2频段的82Hz和128Hz(图6)分析表明，5月1日至5月31日背景场有整体增大的趋势，这可能是由于台站距离地震区太远，各次脉冲异常之间可能发生相互交叠，难以清楚地分离，造成整体背景场增大。82Hz的SN向分量(H1)的异常脉冲幅度与128Hz的H1分量在汶川8.0级地震前后的异常幅度接近，但与1Hz和7.8Hz的异常脉冲幅度相比偏小，而背景值仍是低频段大于高频段。这似乎说明，磁场的背景值和异常幅度在较低频率时大于较高频率的背景值和异常幅度，这与正常时段观测的电磁场不同频率的自功率谱相一致(图2)。另外，5月19日至25日的2次异常持续时间长达7d，可能与这期间发生了较强的汶川地震的青川余震(5月25日6.4级)有关，值得进一步研究。

在观测期间，尽管台站及其周围有一定的电磁干扰，但是没有发现上述异常现象与电磁干扰有明显的对应性，EW向4月以后的变化是明确的环境干扰。而舒曼谐振曲线(图2)等显示的合理性和规律性也证明了观测资料是可信的。另外，地磁活动指数Kp和磁暴活动指数Dst都显示，在出现上述异常期间，没有出现较强的地磁活动(曾中超等，2009; 朱涛等，2011)，即异常不是由于地磁活动引起的。因此，推测上述异常最有可能是来自于地球内部，与地震活动有关。

3 2008年其他>6.0级地震前后的电磁异常

2008年中国大陆发生的≥6.0级的地震还有(图1)： 1月9日西藏改则6.9级地震(GZ)、 3月21日新疆于田7.3级地震(YT)、 8月25日西藏日喀则仲巴6.8级地震(REZ)、 8月30日四川攀枝花6.1级地震(PZH)。表2 给出了这些地震与乌鲁木齐台和云南通海台的距离和相对方位。由于仪器原因，云南通海台在汶川地震时没有工作，文中将5月1日至9月30日的记录作图说明，并相关分析。

表2 大于6级地震的异常变幅与台站的距离和相对方位的统计

Table2 Distance and azimuth of earthquakes(>6.0)relative to stations and anomaly notice

地震乌鲁木齐台云南通海台1月9日西藏改则6．9地震(GZ)1260km，SSW，有异常1960km，NW，无明显异常3月21日新疆于田7．3级地震(YT)1030km，SW，在82Hz与128Hz有异常2400km，NW，无异常5月12日汶川7．9级地震(WC)1980km，SE，有明显异常760km，N，未工作8月25日西藏日喀则6．8级地震(REZ)1470km，SSW，有明显异常2040km，NW，有异常8月30日四川攀枝花6．1级地震(PZH)2360km，SE，无异常240km，N，有异常

2008年1月9日西藏改则发生了M6.9地震(GZ)，1月16日发生了M6.0余震(图1)。在地震NE方向约1,260km的新疆乌鲁木齐地震台，1月13日H1分量39Hz和128Hz的自功率谱出现<1个量级的增大异常(图3b，6b)，1Hz的出现较大幅度的负异常(图3a)。

2008年3月21日新疆于田7.3级地震(YT)前，地震震中NE方向的乌鲁木齐台(震中距约1,030km)，82Hz和128Hz的H1分量的自功率谱，在地震前5d内先后出现了2次(第1次3月17日，第2次3月19日)幅度增大的脉冲异常，在3月17日的异常较大，达到约3个量级(图6)。而1～39Hz(图3，4)的H1分量无明显的脉冲异常出现。

2008年8月25日西藏日喀则仲巴发生M6.8地震(REZ)，地震前7d，地震北方的乌鲁木齐台(震中距约1,470km)的H1分量的1Hz、 7.8Hz……128Hz的自功率谱曲线(图3，4，6)都显示有幅度增大的脉冲异常，幅度约1～2个量级。地震SE方向的云南通海台(震中距2,040km)的H1和H2分量在1～128Hz频段的自功率谱8月25日出现了1～2个量级的异常(图7)。

2008年8月30日四川攀枝花6.1级地震(PZH)前，地震震中南方的云南通海台(震中距240km)的1Hz、 7.8Hz、 82Hz、 128Hz频率的自功率谱变化如图7。 8月28日H1和H22个分量82～128Hz频段的自功率谱曲线显示的增大脉冲异常幅度为1～2个量级，82Hz的最大，达到2～3个量级。新疆乌鲁木齐台没有出现明显的脉冲异常。

图7 云南通海台2008年5月1日至9月30日1Hz、 7.8Hz、 82Hz、 128Hz磁场功率谱曲线Fig. 7 The power spectrum curves of different frequency magnetic fields at Tonghai station，Yunnan during May 1，2008 to September 30，2008.(a)the north-south 1Hz magnetic field H1，(b)the north-south 7.8Hz magnetic field H1，(c)the north-south 82Hz magnetic field H1，(d)the north-south 128Hz magnetic field H1. 地震事件符号同图1

上述结果似乎表明，与地震有关的脉冲异常幅度的大小，除了与观测频率、 观测分量有关外，还可能与台站和地震震中之间的距离、 相对方位和(或)区域构造有关。例如，改则地震(GZ)、 日额则地震(REZ)、 于田地震(YT)等，尽管它们与乌鲁木齐震中距相当，都为1,000～2,000多km，但异常现象却不同(表2)，这可能与地震相对于台站的方位有关。又如乌鲁木齐台与于田地震、 日额则地震位于相近的经度线上(大致沿SN向)，都出现了不同幅度的异常。

4 讨论

4.1 异常脉冲丛集(Cluster)

异常脉冲丛集是指，在1个地震事件之前和(或)地震期间，在较短的时间内(如数天)先后出现一系列较大幅度的异常现象。例如，5月12日汶川地震(WC)前，新疆乌鲁木齐台从5月1日至12日磁场分量自功率谱异常脉冲出现丛集现象，5月5日开始，经过3d间隙期，5月9日至5月11日连续3d都出现异常(图3，4)。5月25日青川6.4级地震(QC1)前，19—25日7d出现异常，在之前的14日和16日也出现了异常。对于不同的地震，脉冲丛集及其之中每个脉冲持续时间的长度可能不同，也可能有的台站的异常在其他台站没有出现。

4.2 关于异常的空间分布

上述分析说明，与地震有关的异常脉冲在离开地震震中>1,000km的台站可以观测到，并且异常脉冲的幅度可能与台站相对于地震震中的距离和方位有关。张建国等(2013)对2008年四川汶川MS8.0地震前后地面观测的3个电磁波台站四川金河(距震中30km)、 四川剑阁(距震中200km)及郑州二砂(距震中1,000km)的ULF观测资料(1MHz～1Hz频段)进行了分析，发现在汶川地震前电磁波异常信号低频部分出现的时间较早； 距震中较近的台站，异常信息在高频部分相对明显； 距震中稍远的台站，异常信息在低频部分相对明显。汶川8.0 级地震前，经过震中上空的DEMETER卫星记录的2～6kHz频段的电场频谱出现了增大的异常现象，异常幅度达2个数量级(张学民等，2009a，b)。在距地震35km的四川成都地震台地面观测的地电场谱值增大了4个数量级(范盈盈等，2010)。这一现象在其他地震前和岩石加载破裂实验中也观测到了(郭自强，1994; Hattorietal.，2004; Hayakawaetal.，2008; 高曙德等，2013; Davidetal.，2013)。

另外，DEMETER卫星的专门研究组通过对全部6年半观测数据的研究分析发现(Davidetal.，2013)，该期间全球所有5级以上地震前4h内电磁场异常现象出现的概率很高，最高的概率出现在震中距440km内，并指出交变电磁场的异常变化是这些研究中最重要的手段。这也说明，与地震有关的电磁场异常可以出现在几百到1,000km距离范围内。

关于电磁场功率谱异常产生的原因，已经有一些研究，较普遍的认识是，地震前构造应力的变化可引起压电、 压磁、 摩擦生电或(和)动电作用等，于是产生电磁辐射现象并在台站观测记录到电磁场异常。电磁场虽然不是应力-应变的直接测量手段，但其对微弱的应力-应变响应却有极好的敏感性，本文记录到一定距离的强震孕育引起的电磁场异常，强震前在微裂隙的发展过程中产生 “机-电转换效应或电磁辐射”引起了电磁场的强能量低频短周期扰动。电磁谐波异常不仅在强震震源区(近场)记录到，在远场电磁场记录中也有反映，而地震前电磁扰动信息的时间较短，信息量的强弱与地震大小、 方向，震中距及台站的地质条件有关，扰动信息具有阵发性、 方向性的特点； Huang(2002; 2011a，b)对地震电磁异常空间分布选择性实验模拟和数值模拟计算得到，地表介质电性非均匀性以及地下特定导电通道等可以较好地解释地震电信号选择性现象，其贡献的大小与模型具体的电性结构和对比度等参数有关，电磁波频率高于波导截止频率的地震电磁信号能够以较小的衰减进行远距离传播，并呈现选择性分布。而对于近场、 远场的地质活动引起的电磁场变化可以根据观测区域静态结构模型，观测电磁场的背景噪声与地质事件等记录相互印证并加以甄别； 环境噪声是影响电磁信号最大的因素，尤其是电场信号，受区域环境的影响更大，所以观测人员记录详实的观测日志，是资料分析的参考依据。总之，地震的孕育和发生是一个极其复杂的过程，当前对这些地震电磁现象的认识和理解依然十分有限，希望进行总结对地震预测提供一些有益的探讨。

致谢 在成稿之前得到了北京大学黄清华教授、 中国科学技术大学吴小平教授的指导和探讨； 新疆乌鲁木齐地震台、 云南通海地震台提供了电磁观测数据，地震参数由中国地震局台网中心提供； 审稿专家提出了十分宝贵的修改意见和建议： 在此一并表示感谢!

AV奥本海姆，R W谢弗，J R 巴克. 2001. 离散时间信号处理(第2版)[M].刘海棠，黄建国译. 西安: 西安交通大学出版社.

Oppenheim A V，Schafer R W，Buck J R. 2001. Discrete-Time Signal Processing [M]. Translated into Chinese by Liu H T，Huang J G. Xi′an Jiaotong University Press，Xi′an(in Chinese).

曹丙霞，宋立众，乔晓林. 2009. 震前舒曼谐振异常的研究现状及讨论 [J]. 地震，29(S1): 76—82.

CAO Bing-xia，SONG Li-zhong，QIAO Xiao-lin. 2009. Summary and discussion on Schumann resonance anomalies before earthquake [J]. Earthquake，29(S1): 76—82(in Chinese).

陈雪梅，武银，张璇，等. 2013. 岷县6.6级及芦山7.0级地震前天水地电阻率井下观测资料异常 [J]. 地震工程学报，35(4): 816—818.

CHEN Xue-mei，WU Yin，ZHANG Xuan，etal. 2013. The anomalies of earth resistivity recorded by the deep well observing system of Tianshui station before MinxianM6.6 earthquake and LushanM7.0 earthquake [J]. China Earthquake Engineering Journal，35(4): 816—818(in Chinese).

陈颙，李娟. 2003. 2001年地球物理学的一些进展 [J]. 地球物理学进展，18(1)： 1— 4.

CHEN Yong，LI Juan. 2003. Advances of geophysics in 2001 [J]. Progress in Geophysics，18(1): 1— 4(in Chinese).

陈运泰. 2009. 地震预测： 回顾与展望 [J]. 中国科学(D辑)，39(12)： 1633—1658.

CHEN Yun-tai. 2009. Earthquake prediction: Retrospect and prospect [J]. Science in China(Ser D)，39(12): 1633—1658(in Chinese).

戴勇，高立新，张立丰. 2016. 甘-青地区地磁谐波振幅比分析 [J]. 地震工程学报，38(1): 12—25. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.01.001,2.

DAI Yong，GAO Li-xin，ZHANG Li-feng. 2016. Study on the amplitude ratio of geomagnetic harmonic wave in Gansu-Qinghai region [J]. China Earthquake Engineering Journal，38(1): 12—25(in Chinese).

范晔，汤吉，赵国泽，等. 2013. 电磁监测台站观测的舒曼谐振背景变化 [J]. 地球物理学报，56(7): 2369—2377. doi: 10.6038/cjg20130723.

FAN Ye，TANG Ji，ZHAO Guo-ze，etal. 2013. Schumann resonances variation observed from electromagnetic monitoring stations [J]. Chinese Journal of Geophysics，56(7): 2369—2377(in Chinese).

范莹莹，杜学彬，Jacques Zlotnicki，等. 2010. 汶川MS8.0大震前的电磁现象 [J]. 地球物理学报，53(12): 2887—2898. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2010.12.012.

FAN Ying-ying，DU Xue-bin，Jacques Zlotnicki，etal. 2010. The electromagnetic phenomena before theMS8.0 Wenchuan earthquake [J]. Chinese Journal of Geophysics，53(12): 2887—2898(in Chinese).

高曙德，汤吉，杜学彬，等. 2010. 汶川8.0级地震前后电磁场的变化特征 [J]. 地球物理学报，53(3): 512—525. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2010.03.005.

GAO Shu-de，TANG Ji，DU Xue-bin，etal. 2010. The change characteristics of electromagnetic field before to after WenchuanMS8.0 earthquake [J]. Chinese Journal of Geophysics，53(3): 512—525(in Chinese).

高曙德，汤吉，孙维怀. 2013. 盈江5.8级和缅甸7.2级地震前电磁异常 [J]. 地球物理学报，56(5)： 1538—1548. doi: 10.6038/cjg20130512.

GAO Shu-de，TANG Ji，SUN Wei-huai. 2013. Electromagnetic anomaly before the YingjiangMS5.8 and MyanmarMS7.2 earthquakes [J]. Chinese Journal of Geophysics，56(5): 1538—1548(in Chinese).

郭自强. 1994. 地震低频电磁辐射研究 [J]. 地球物理学报，37(S1): 261—268.

GUO Zi-qiang. 1994. Investigation on low-frequency seismo-electromagnetic emission [J]. Chinese Journal of Geophysics，37(S1): 261—268(in Chinese).

韩冰，汤吉，赵国泽，等. 2015. 小波极大值方法及其在电磁异常信号提取中的应用 [J]. 地震地质，37(3): 765—779. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2015.03.008.

HAN Bing，TANG Ji，ZHAO Guo-ze，etal. 2015. Wavelet maxima method in identifying singularities in electromagnetic signal [J]. Seismology and Geology，37(3): 765—779(in Chinese).

郝建国，张云福，潘怀文，等. 1995. 震前极低频电磁异常及其频谱特征 [J]. 地震学报，17(1): 81—88.

HAO Jian-guo，ZHANG Yun-fu，PAN Hui-wen，etal. 1995. Ultra low frequency electromagnetic wave anomaly and its spectrum characteristics before earthquakes [J]. Acta Seismologica Sinica，17(1): 81—88(in Chinese).

郝锦绮，钱书清，高金田，等. 2003. 岩石破裂过程中的超低频电磁异常 [J]. 地震学报，25(1): 102—111.

HAO Jin-qi，QIAN Shu-qing，GAO Jin-tian，etal. 2003. ULF electric and magnetic anomalies accompanying the cracking of rock sample [J]. Acta Seismologica Sinica，25(1): 102—111(in Chinese).

黄清华. 2005. 地震电磁信号传播的控制模拟实验 [J]. 科学通报，50(16): 1774—1778.

HUANG Qing-hua. 2005. Controlled analogue experiments on propagation of seismic electromagnetic signals [J]. Chinese Science Bulletin，50(16): 1774—1778(in Chinese).

刘国栋，陈乐寿. 1993. 大地电磁测深研究 [M]. 北京: 地震出版社.

LIU Guo-dong，CHEN Le-shou. 1993. Study and Prospecting of MT and Electromagnetic Method [M]. Seismological Press，Beijing(in Chinese).

毛桐恩，席继楼，王燕琼，等. 1999. 地震过程中的大地电场变化特征 [J]. 地球物理学报，42(4): 520—528.

MAO Tong-en，XI Ji-lou，WANG Yan-qiong，etal. 1999. The variation characteristics of the telluric field in the process of earthquake [J]. Chinese Journal of Geophysics，42(4)： 520—528(in Chinese).

钱复业，赵璧如，钱卫，等. 2009. 汶川8.0级地震HRT波地震短临波动前兆及HRT波地震短临预测方法： 关于实现强震短临预测可能性的讨论 [J]. 中国科学(D辑)，39(1): 11—23.

QIAN Fu-ye，ZHAO，Bi-ru，QIAN Wei，etal. 2009. Impending HRT wave precursors to the WenchuanMS8.0 earthquake and methods of earthquake impending prediction by using HRT wave [J]. Science in China(Ser D)，39(1): 11—23(in Chinese).

钱家栋，马钦忠，李劭秾. 2013. 汶川MS8.0地震前成都台NE测线地电阻率异常的进一步研究 [J]. 地震学报，35(1)： 4—17.

QIAN Jia-dong，MA Qin-zhong，LI Shao-nong. 2013. Further study on the anomalies in apparent resistivity in the NE configuration at Chengdu station associated with WenchuanMS8.0 earthquake [J]. Acta Seismologica Sinica，35(1): 4—17(in Chinese).

孙维怀，汤吉，张平，等. 2012. 云南ELF电磁观测资料的异常特征分析 [J]. 地震地质，34(3): 488— 499.

SUN Wei-huai，TANG Ji，ZHANG Ping，etal. 2012. Research on the characteristics of anomalies in ELF electromagnetic observations in Yunnan Province [J]. Seismology and Geology，34(3): 488— 499(in Chinese).

汤吉，詹艳，王立凤，等. 2008. 5月12日汶川8.0级地震强余震观测的电磁同震效应 [J]. 地震地质，30(3): 739—745.

TANG Ji，ZHAN Yan，WANG Li-feng，etal. 2008. Coseismic signal associated with aftershock of theMS8.0 Wenchuan earthquake [J]. Seismology and Geology，30(3): 739—745(in Chinese).

汤吉，赵国泽，王继军，等. 1998. 张北-尚义地震前后电阻率的变化及分析 [J]. 地震地质，20(2): 164—171.

TANG Ji，ZHAO Guo-ze，WANG Ji-jun，etal. 1998. Variation and analysis of resistivity before and after the Zhangbei-Shangyi earthquake [J]. Seismology and Geology，20(2): 164—171(in Chinese).

田山，汤吉，王建国，等. 2009. 电磁场定点连续观测在地震预测研究中的应用 [J]. 地震地质，31(3): 551—558. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2009.03.016.

TIAN Shan，TANG Ji，WANG Jian-guo，etal. 2009. Continuous electromagnetic measurement at stationary stations and its application to earthquake prediction research [J]. Seismology and Geology，31(3): 551—558(in Chinese).

曾中超，张蓓，方广有，等. 2009. 利用DEMETER卫星数据分析汶川地震前的电离层异常 [J]. 地球物理学报，52(1): 11—19.

ZENG Zhong-chao，ZHANG Bei，FANG Guang-you，etal. 2009. The analysis of ionospheric variations before Wenchuan earthquake with DEMETER data [J]. Chinese Journal of Geophysics，52(1): 11—19(in Chinese).

张建国，焦立果，刘晓灿，等. 2013. 汶川MS8.0地震前后ULF电磁辐射频谱特征研究 [J]. 地球物理学报，56(4): 1253—1261. doi: 10.6038/cjg20130420.

ZHANG Jian-guo，JIAO Li-guo，LIU Xiao-can，etal. 2013. A study on the characteristics of ULF electromagnetic spectrum before and after the WenchuanMS8.0 earthquake [J]. Chinese Journal Geophysics，56(4): 1253—1261(in Chinese).

张学民，丁鉴海，申旭辉，等. 2009a. 汶川8级地震前电磁扰动与电磁立体监测体系 [J]. 电波科学学报，24(1): 1—8. doi: 1005-0388(2009)01-0001-08.

ZHANG Xue-min，DING Jian-hai，SHEN Xu-hui，etal. 2009a. Electromagnetic perturbations before WenchuanM8 earthquake and stereo electromagnetic observation system [J]. Chinese Journal of Radio Science，24(1): 1—8(in Chinese).

张学民，申旭辉，欧阳新艳，等. 2009b. 汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象 [J]. 电波科学学报，24(6): 1024—1032.

ZHANG Xue-min，SHEN Xu-hui，OUYANG Xin-yan，etal. 2009b. Ionosphere VLF electric field anomalies before WenchuanM8 earthquake [J]. Chinese Journal of Radio Science，24(6): 1024—1032(in Chinese).

张云琳，刘晓玲，安海静，等. 1994. MT重复测量在地震中短期预报中的应用： 祁连山中段MT剖面监测研究 [J]. 地球物理学报，37(2): 200—210.

ZHANG Yun-lin，LIU Xiao-ling, AN Hai-jing，etal. 1994. Application of the MT repeated measurements to the medium and short-term prediction of earthquake: Monitoring and studying a profile in the middle segment of Qilian Mountain by MT [J]. Chinese Journal of Geophysics，37(2): 200—210(in Chinese).

赵国泽，陈小斌，汤吉. 2007. 中国地球电磁法新进展和发展趋势 [J]. 地球物理学进展，22(4): 1171—1180.

ZHAO Guo-ze，CHEN Xiao-bin，TANG Ji. 2007. Advanced geo-electromagnetic methods in China [J]. Progress in Geophysics，22(4): 1171—1180(in Chinese).

赵国泽，陆建勋. 2003. 利用人工源超低频电磁波监测地震的试验与分析 [J]. 中国工程科学，5(10): 27—33.

ZHAO Guo-ze，LU Jian-xun. 2003. Monitoring & analysis of earthquake phenomena by artificial SLF waves [J]. Engineering Science，5(10): 27—33(in Chinese).

赵国泽，王立凤，詹艳，等. 2012. 地震预测人工源极低频电磁新技术(CSELF)和第一个观测台网 [J]. 地震地质，34(4): 576—585. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2012.04.004.

ZHAO Guo-ze，WANG Li-feng，ZHAN Yan，etal. 2012. A new electromagnetic technique for earthquake monitoring-CSELF and the first observational network [J]. Seismology and Geology，34(4): 576—585(in Chinese).

赵玉林，赵璧如，钱卫，等. 2010. HRT地震前兆波及其机制 [J]. 地球物理学报，53(3): 487—505. doi: 10.3969/j.issn.0001-5733.2010.03.003.

ZHAO Yu-lin，ZHAO Bi-ru，QIAN Wei，etal. 2010. HRT precursor wave and its mechanism [J]. Chinese Journal of Geophysics，53(3): 487—505(in Chinese).

朱涛，王兰炜. 2011. DEMETER卫星观测到的与汶川地震有关的LF电场异常 [J]. 地球物理学报，54(3): 717—727. doi 10.3969/j.issn.0001-5733.2011.03.011.

ZHU Tao，WANG Lan-wei. 2011. LF electric field anomalies related to Wenchuan earthquake observed by DEMETER satellite [J]. Chinese Journal of Geophysics，54(3): 717—727(in Chinese).

Ataxias K，Kapiris P，Polygiannakis J，etal. 2001. Signature of pending earthquake from electromagnetic anomalies [J]. Geophysical Research Letters，28(17): 3321—3324.

Bleier T，Freund F. 2005. Impending earthquake have been sending us warning signals and people are starting to listen [J]. IEEE，Spectrum Int，(12)： 17—21.

David P，František N，Ondˇrej S. 2013. Additional attenuation of natural VLF electromagnetic waves observed by the DEMETER spacecraft resulting from preseismic activity [J]. Journal of Geophysical Research: Space Physics，118(8): 5286—5295.

Davis P，Jackson D，Johnston M. 1980. Further evidence of localized geomagnetic field changes before the 1974 Thanks Giving Day earthquake，Hollister，California [J]. Geophysical Research Letters，7(7)： 513—516.

Draganov A B，Inan U S，Taranenko Y N. 1991. ULF magnetic signatures at the earth surface due to ground water flow: A possible precursor to earthquakes [J]. Geophys Res Lett，18(6): 1127—1130.

Hattori K，Takahashi I，Yoshino C，etal. 2004. ULF geomagnetic field measurements in Japan and some recent results associated with Iwateken Nairiku Hokubu earthquake in 1998 [J]. Physics & Chemistry of the Earth，Parts A/B/C，29(4-9): 481— 494.

Hayakawa M，Nickolaenko A P，Sekiguchi M，etal. 2008. Anomalous ELF phenomena in the Schumann resonance band as observed at Moshiri(Japan)in possible association with an earthquake in Taiwan [J]. Natural Hazards & Earth System Sciences，8(6): 1309—1316.

Hayakawa M，Ohta K，Nickolaenko A P，etal. 2005. Anomalous effect in Schumann resonance phenomena observed in Japan，possibly associated with the Chi-chi earthquake in Taiwan [J]. Annales Geophysicae，23(4): 1335—1346.

Huang Q. 2002. One possible generation mechanism of co-seismic electric signals [J]. Proceedings of the Japan Academy Ser B Physical & Biological Sciences，78(7): 173—178.

Huang Q. 2008a. Geophysical measurements associated with theMS8.0 Wenchuan earthquake in Sichuan，China [C]. Eos Trans AGU，89(53)，Fall Meet Suppl，Abstract，S52A 02(Invited).

Huang Q. 2008b. Seismicity changes prior to theMS8.0 Wenchuan earthquake in Sichuan，China [J]. Geophysical Research Letters，35(23): 285—295.

Huang Q. 2011a. Rethinking earthquake-related DC-ULF electromagnetic phenomena: Towards a physics-based approach [J]. Natural Hazards & Earth System Sciences，11(11): 2941—2949.

Huang Q. 2011b. Retrospective investigation of geophysical data possibly associated with theMS8.0 Wenchuan earthquake in Sichuan，China [J]. Journal of Asian Earth Sciences，41(4-5): 421— 427.

Johnston M，Uyeda S. 1999. Electromagnetic methods for monitoring earthquake and volcanic eruptions [C]. IUGG99，A72-A83，JSA15/GA1，Abstract，Birmingham，July. 19—30.

Lockner D A，Johnston M J S，Byerlee J D. 1983. A mechanism to explain the generation of earthquake lights [J]. Nature，302(5903): 28—33.

Morgunov U A，Matveev M Y. 1990. Electromagnetic emission on Spitak earthquake [J]. Geophysics，(6): 14—191.

Nikiforova N N，Yudakhin F N，Toktosopiev A M. 1989. Studies of electromagnetic emission of seismotectonic origin in the Kirghiz S.S.R. [J]. Physics of the Earth & Planetary Interiors，57(1-2): 68—75.

Orihara Y，Uyeda S. 2012. Preseismic anomalous telluric current signals observed in Kozu-shima Island，Japan [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，109(47): 19125—8.

Parrot M. 2012. Statistical analysis of automatically detected ion density variations recorded by DEMETER and their relation to seismic activity [J]. Annals of Geophysics，55(1): 149—155.

Pulinets S. 2004. Ionosheric precursors of earthquakes: Recent advances in theory and practical applications [J]. Terrestrial，Atmospheric and Oceanic Sciences，15(3): 413— 435.

Reddy I K，Phillips R J，Whitcomb J H，etal. 1976. Monitoring of time dependent electrical resistivity by magnetotellurics [J]. Journal of Geomagnetism & Geoelectricity，28(2): 165—178.

Rikitake T. 2001. Prediction and Precursors of Major Earthquake [M]. Terra Scientific Publishing Company，Tokyo.

Schumann W O. 1952. Uber die Strahlungslosen eigenschwingungen einer leitenden Kugel，die von einer Liftschicht und einer Ionospharenhulle ist [J]. Zeitschrift für Naturforschung-Teil A Physik，7: 149—154.

Sharma S P，Baranwal V C. 2005. Delineation of groundwater-bearing fracture zones in a hard rock area integrating very low frequency electromagnetic and resistivity data [J]. Journal of Applied Geophysics，57(2): 155—166.

Uyeda S，Hayakawa M，Nagao T，etal. 2002. Electric and magnetic phenomena observed before the volcano-seismic activity in 2000 in the Izu Island region，Japan [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences，99(11): 7352—5.

Uyeda S，Nagao T，Kamogawa M. 2009. Short-term earthquake prediction: Current status of seismo-electromagnetics [J]. Tectonophysics，470(s 3-4): 205—213.

Varotsos P，Alexopoulos K，Lazaridou M. 1991. Latest aspects of earthquake prediction in Greece based on seismic electric signals [J]. Tectonophysics，188(3-4): 321—347.

Varotsos P，Alexopoulos K，Nomicos K，etal. 1986. Earthquake prediction and electric signals [J]. Nature，322(6075): 120—120.

Warwick J W，Stoker C，Meyer T R. 1982. Radio emission associated with rock fracture: Possible application to the Great Chilean earthquake of May 22，1960 [J]. Journal of Geophysical Research Atmospheres，87(NB4): 2851—2859.

Xu G，Han P，Huang Q，etal. 2013. Anomalous behaviors of geomagnetic diurnal variations prior to the 2011 off the Pacific coast of Tohoku earthquake(MW9.0)[J]. Journal of Asian Earth Sciences，77(21): 59— 65.

Zhang X，Shen X，Zhao S，etal. 2013. The characteristics of quasistatic electric field perturbations observed by DEMETER satellite before large earthquakes [J]. Journal of Asian Earth Sciences，79(2): 42—52.

ELECTROMAGNETIC ANOMALOUS PULSES BEFORE AND AFTER EARTHQUAKES(M>6.0) IN CHINA CONTINENT IN 2008

GAO Shu-de1)ZHAO Guo-ze2)TANG Ji2)SU Yong-gang1)ZHAN Yan2)WANG Li-feng2)

1)LanzhouInstituteofSeismology，ChinaEarthquakeAdministration，Lanzhou730000，China2)InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China

In this paper，we provided the electromagnetic anomaly phenomena prior to five earthquakes with magnitudeMW>6.0 occurring in China continent in 2008. The electromagnetic data in frequency bands 800～0.1Hz are recorded at two stations located in Urumqi，Xinjiang Uygur Autonomous Region(URQ)and Tonghai，Yunnan Province(TH). The time series of four horizontal components of the electromagnetic field at the stations are converted to the spectra using Fast Fourier Transform. The relationship between the electromagnetic anomalous phenomena and the earthquake events is studied through analyzing the temporal variation of electromagnetic spectra and comparing them with earthquake events. This study provides the new examples for electromagnetic anomaly phenomena before the earthquakes. The following features can be found. ①The obvious anomalous power spectrum density(PSD)of electromagnetic fields in frequency band of 128～0.5Hz appeared before earthquakes. The anomalous PSD is related to the earthquake magnitude and the epicenter distance. The anomaly size of magnetic PSD is about 1-3 orders of magnitude bigger than the background field before WenchuanMS8.0 earthquake. ② The changes of parameters are also related with frequency of the signal; The ELF signal strength observed at seismic stations is significantly related with distance between the stations or the measured magnetic and electrical field components and the source of earthquake. We also found that the field strength attenuated faster in area closer to the source than in far area. It is clear that the magnetic signals have higher signal noise ratio than the electric data. ③ The amplitudes are also related with the azimuth of the earthquake to station and with the frequency of the data. ④ The anomalous pulses showed cluster phenomenon in time.

anomalous electromagnetic pulse，earthquake monitoring，electromagnetic spectrum，pulse cluster

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.015

2015-11-18收稿，2016-04-06改回。

国家自然科学基金(41174059，41074047，41374077)资助。
*通讯作者： 赵国泽，男，研究员，E-mail: zhaogz@ies.ac.cn。

P315.72

A

0253-4967(2016)04-0987-18

高曙德，男，副研究员，主要从事地震监测、 预报等研究，E-mail： gsd_gsd@126.com。