流动地磁通化使用自架日变与FHD数据对比分析

范　磊，闫美蓉，范玉俊，王新胜

(1.山西省地震局太原基准地震台，山西　太原　030025；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西　太原　030025；3.山西省地震局大同中心地震台，山西　大同　037008)



·观测分析·

流动地磁通化使用自架日变与FHD数据对比分析

范磊1，2，闫美蓉2，3，范玉俊1，2，王新胜1，2

(1.山西省地震局太原基准地震台，山西太原030025；2.太原大陆裂谷动力学国家野外科学观测研究站，山西太原030025；3.山西省地震局大同中心地震台，山西大同037008)

山西测区流动地磁测点共35个，分晋北、晋中、晋南3个测区。在以往的观测中，一直采用自架通化台的模式，使野外观测受到一定程度的制约，导致观测效率低，造成人员和资源的浪费。定襄、太原、临汾地磁台FHD数据是否可取代自架日变，以流动地磁的晋北、晋中、晋南地区通化数据为重点进行研究。

流动地磁；通化；FHD数据

0　引言

山西测区流动地磁测点共35个，分为晋北、晋中、晋南3个测区。其中晋北测区测点17个，通化台站为定襄地震台(以下简称定襄台)；晋中测区测点8个，通化台站为太原基准地震台(以下简称太原台)；晋南测区测点10个，通化台站为临汾中心地震台(以下简称临汾台)。其测点分布在山西各断陷盆地及边缘地区，平行或垂直于构造带布设(见第2页图1)。北部测区测点分布于忻定盆地、大同盆地及蔚广盆地；中部测区测点分布于太原盆地；南部测区测点分布于临汾盆地和运城盆地。布局疏密合理，基本能控制盆地内几条北东向主要活动断裂带，在布设上，基本覆盖山西地震带，有效监控山西测区地震的孕育和发展。每季度复测一期，即于3、6、9、11月初复测。在过去的流动地磁观测中，一直采用自架通化台的模式，造成人员和资源的浪费。定襄、太原、临汾地磁台的FHD数据是否可取代自架日变，分别对流动地磁的晋北、晋中、晋南地区通化数据展开研究分析。

1　资料的选取与分析方法

1.1资料选取

本文选取2014年11月至2015年11月共7期的资料进行分析总结。每次流动地磁野外观测前，都分别与太原、定襄、临汾3个台站的FHD时间精确对时，时间误差确保在5 s之内。

1.2分析方法

对两种通化数据的对比和评价采用通化差值方法和通化均方差两个参数来衡量。

(1) 通化差值方法。

地磁场在局部区域(<200 km)范围内的变化是一致的，因此

Ft-F0=Fit-Fi0，

式中：Ft与F0分别表示在t与t0时刻通化台地磁场总强度观测值；t0表示通化时间；Fit表示第i个测点在t时刻的总强度观测值；Fi0表示该测点在通化时间t0所对应的地磁场总强度。由此可以推断在局部范围内不同测点相临两期的变化应该一致。

(2) 通化均方差。

测点的通化误差是检查测量数据经过通化处理后数据可信度的主要指标之一。产生通化误差的主要原因有：① 通化台站与测点之间的距离较远，地磁场变化不完全一致；② 测量时间处于地磁场变化较大时段，此时地磁场非均匀性需要加强，可能引起较大的测量数据误差。

2　采用自设日变站和用FHD资料通化对比分析

2.1通化差值对比

2015年3月对山西测区进行大量换点工作。其中晋北地区换点12个，晋中换点3个新增3个，晋南地区换点3个，差值无法比较(见第2页图2、第3页表1)。由图2可知，晋北地区通化差值自架日变与使用定襄FHD数据变化形态一致。晋中地区通化差值自架日变与使用太原FHD数据变化形态基本一致，2015年第1期祁县测点通化差值偏大，第4、第5期FHD数据通化形态曲线与自架日变基本一致，但有台阶；晋南地区通化差值自架日变与使用临汾FHD数据变化形态完全不一致，尤其是2014年11月至2015年3月连续3期临汾台FHD数据波动大，认为是FHD线圈所用的防潮玻璃罩潮湿凝结为水蒸气，水蒸气冷凝成水，通过线圈口使线圈浸湿所致。处理后，数据变化得到改善。

图1　山西测区测点分布图Fig.1　Distribution of observation points in Shanxi area

2.2通化均方差比较

流磁资料的好坏取决于通化差值和通化均方差两个重要指标，第4页表2为山西地区2014年11月至2015年11月共7期的通化均方差统计。

通过测区通化均方差曲线图(见第5页图3)可直观地看出，晋北、晋中地区自架日变与FHD数据通化后的均方差变化一致，晋南地区变化相差较大，认为与临汾台FHD台站观测环境有关。临汾台FHD磁房受背景噪声干扰影响，为防潮将FHD线圈安装防潮玻璃罩，但线圈与玻璃防潮罩之间口径较低，防潮玻璃罩潮湿凝结为水蒸气后冷凝成水，通过线圈口浸湿线圈，从而造成201411期、201501期、201503期FHD数据变化波动较大。在采取抬高口径、防水胶带缠绕等措施后，数据变化波动降低。

3　讨论与结论

(1) 晋北地区流动地磁测点使用定襄台FHD数据通化，通化差值和通化均方差形态较自架日变基本一致，略偏大，但符合规范要求，可以使用。

图2　山西测区通化差值曲线图Fig.2　Normalization difference in Shanxi area

测点2015年1月(2015年第1期)2015年3月(2015年第2期)2015年6月(2015年第3期)2015年8月(2015年第4期)2015年9月(2015年第5期)2015年11月(2015年第6期)自架日变通化差值FHD通化差值自架日变通化差值FHD通化差值自架日变通化差值FHD通化差值自架日变通化差值FHD通化差值自架日变通化差值FHD通化差值自架日变通化差值FHD通化差值阳高-3.8-4.3-4.0-5.21.41.20.40.6-1.1-0.2西坪30.80.40.60.3-3.6-4.5-1.2-1.00.50.5-0.80.3西坪4-2.3-2.8-1.0-2.3-0.8-0.9-0.30.2-0.80.0西坪2-0.10.14.23.9-5.7-7.80.60.9-2.2-1.6-2.4-1.5怀仁0.1-0.2-2.8-5.04.24.3-1.8-0.8-0.5-0.3广灵-2.2-2.6-1.6-2.6-0.8-1.02.63.4-4.9-4.1浑源-1.8-2.0-0.5-0.8-1.5-3.10.00.11.72.6-3.0-2.4恒山-2.4-3.51.1-1.3-1.4-0.61.42.5-1.6-1.2山阴-2.2-2.40.1-1.4-0.1-0.6-1.2-0.50.11.2灵丘-1.5-1.7-1.6-3.0-1.5-2.01.62.6-2.4-1.8应县-2.5-2.8-0.9-0.80.80.0-1.0-2.2-0.80.10.20.9朔州-0.6-0.5-1.4-3.50.70.6-0.50.20.31.3繁峙0.30.2-3.3-4.31.31.2-0.30.4-1.2-0.4代县-0.9-1.5-1.0-1.2-1.6-3.30.51.1-0.9-0.5-0.10.9原平0.0-0.3-0.3-2.71.10.90.10.9-1.4-0.3忻州0.1-0.5-0.7-2.4-0.6-0.70.31.1-0.20.6定襄0.20.0-0.6-2.20.20.00.31.50.40.8太原0.30.60.10.4-1.4-1.50.3-1.70.9-0.30.31.1文水2.02.20.30.00.8-1.01.10.31.01.7祁县0.85.5-0.1-4.7-0.1-0.20.0-1.61.80.40.91.7介休1.30.8-0.1-0.30.9-0.60.2-0.32.93.1汾阳1.62.01.01.11.5-1.3-2.1-2.12.73.6太谷0.7-0.21.80.41.40.60.00.7榆次0.60.50.90.0-0.2-1.21.51.3阳曲-1.9-1.82.41.1-0.4-1.51.92.4洪洞-0.1-5.11.11.9-1.5-2.30.02.5-0.7-4.9临汾台0.38.9-1.0-10.80.80.3-0.12.30.0-5.7襄汾0.7-19.5-0.220.30.2-2.80.71.50.43.50.1-4.9绛县1.2-27.4-0.927.5-0.50.20.3-0.50.11.6-0.2-4.4侯马-1.6-27.10.625.6-0.7-0.50.60.5-0.70.30.3-4.5稷山-0.6-14.2-0.61.50.2-1.3-0.12.2-0.2-5.4闻喜0.9-9.90.01.2-0.9-3.40.02.70.2-5.4万荣-1.4-17.22.915.7-3.6-0.22.30.3-0.3-4.5夏县-1.83.26.21.50.8-3.6-1.82.1-3.3临猗-3.2-12.61.69.0-1.1-3.02.55.2-0.12.4-2.3-7.6

表2　山西地区通化均方差统计表

图3　山西测区通化均方差曲线图Fig.3　Normalization mean square deviation in Shanxi area

(2) 晋中地区流动地磁测点使用太原台FHD数据通化，通化差值和通化均方差形态与自架日变基本一致，但略偏大。目前，太原台日变点与东围墙相距太近，磁场环境受到外界车辆干扰，日变点需向西迁移20米左右。

(3) 晋南地区流动地磁测点使用临汾台FHD数据通化，通化差值与通化均方差较自架日变观测结果差，通化结果不符合规范要求，不可使用。分析认为应是临汾台FHD台站观测环境潮湿所致，待该问题解决后，可继续用作日变观测。

综上所述，晋北及晋中地区流动地磁测点可以使用定襄台、太原台FHD数据通化，晋南地区流动地磁测点现阶段暂不能使用临汾台FHD数据进行通化。

Comparative Analysis of Mobile Geomagnetic Data-normalizing by Own Diurnal Variation and by FHD

FAN Lei1,2, YAN Mei-rong2,3, FAN Yu-jun1,2, WANG Xin-sheng1,2

(1.Taiyuan Reference Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030025, China;2. State Key Observatory of Shanxi Rift System, Taiyuan, Shanxi 030025, China;3. Datong Central Seismological Station of Earthquake Administration of Shanxi Province, Datong, Shanxi 037008, China)

35 mobile geomagnetic observation points of Shanxi observation area are respectively located in the north, the middle and the south. In previous observations, the field observation model of the own normalizing stations has been subject to a certain degree of constraints, resulting in the observation efficiency is not high. This situation caused waste of personnel and resources. The research focus of this paper is whether the FHD data of Dingxiang, Taiyuan, Linfen geomagnetic station can replace the own diurnal variation data, as the mobile geomagnetic normalized data of the north, the middle and the south of Shanxi respectively.

Mobile geomagnetism; Normalization; FHD data

1000-6265(2016)03-0001-05

2016-06-16

范磊(1986—)，男，山西省运城人。2009年毕业于山西大学商务学院，太原理工大学地质工程在读硕士研究生，助理工程师。

P318.8

A