地磁加卸载响应比在东北地区中强地震映震关系分析

岳 力，贾秀玲，张彦吉，王海涛，胡澜缤，陈林楠

（通河地震台，黑龙江 哈尔滨，150900）

0 引言

地磁台观测到的磁场信息包括稳定磁场和变化磁场，异常磁场变化叠加在地磁稳定磁场的长期变化之上，包括叠加在地磁的日变化上，可由地磁日变化中提取，叠加在地磁场的短周期变化之上，可由地磁短周期变化中提取。由于区域应力场的作用，应力的不断加强，导致地震区地下电导率的变化，因此，通过应磁效应等途径产生的附加磁场也会随之发生变化，这种变化可能在地磁日变幅度观测上有所反应，使日变幅度发生异常变化，由于地磁垂直分量比较其它的地磁分量更能体现与地下介质及其变化。所以采用地磁Z分量日变幅数据进行分析，尽可能得减少电磁暴、磁扰等自然干扰，提取有用的数据，有可能获得临震前的异常［1-2］。

1 资料选用

本文利用东北地区（黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区）的哈尔滨台、三岗台、通河台等12个地磁观测台，其中大连台、德都台、三岗台、满洲里台使用地磁观测仪器为FHDZ-M15型；通河台、通化台、朝阳台、铁岭台、营口台、哈尔滨台、望奎台、锡林浩特台使用地磁观测仪器为FHD-2型。上述台站观测数据质量较好，数据可靠性较高。

本文通过收集2008—2017年东北地区历史M5.0以上地震目录（黑龙江省数字地震台网测定），应用加卸载响应比方法对上述地磁观测台站地磁Z分量日变幅数据进行分析研究，为东北地区今后的震情跟踪及研判提供依据。

2 计算原理和方法

地球自转使太阳的紫外辐射对地球每天加卸载一次，其地磁效应即是；太阳暴风粒子流辐射的地磁效应就是全球同时发生的磁暴现象，由统计可知，平均大约5～6天地球便会被太阳高速暴风粒子流加卸载一次。考虑到地震是一种非线性失稳现象，在孕震区地下介质系统由稳态变为非稳态的过程中，介质的物理性质，其中包括电导率将会发生相应的反应。因而可以认为，不同的地磁测点，稳定地区和非稳定地区暴时扰日变化不同，同一地磁测点非稳定时期暴时扰日变化与正常时期的变化又不同。因此，可通过计算地磁加卸载响应比P（Z） 值来得到其异常信息。地磁垂直分量Z与地下介质及其变化较其它地磁分量的关系更密切，因此可以取Z分量作为计算Ds（Z）的加卸载响应参量： P（Z）=Ds（Z）+/Ds（Z）- 式中，Ds（Z）为Z分量地磁扰动场的日变幅。标志“+”表示加载；标志“-”表示卸载。在实际运用中可将地磁场垂直分量日变幅ΔZ+和ΔZ-看作是太阳风对地磁场的加载和卸载，此时计算公式可简化为：P（Z）= ΔZ+/ΔZ-［3-4］。

3 东北地区地磁Z分量日变幅加卸载响应比应震分析

东北地区已发生的中强地震前，地磁场有异常的波动，说明在震前各地震台站及周边地区的磁场发生变化，反映出震前地磁异常现象是客观存在的。地磁Z分量日变幅加卸载响应比方法利用较好反映地下介质导电性的响应比P（Z） 作为响应函数，以其正常情况下的时间变化和空间分布作为背景，研究由于电导率变化引起的加卸载响应比异常与地震的关系。本文采用数据为：哈尔滨台、朝阳台、德都台、满洲里台、三岗台、铁岭台、通河台、通化台、大连台、营口台、望奎台、锡林浩特台地磁观测数据中Z分量日变幅。计算上述12个台站2008—2017年地磁Z分量日变幅加载响应比，结合东北地区历史同期发生的震级M≥5.0震例（表1），并将加卸载响应比阀值确定为P（Z）=3.30，能更好的反映加卸载响应比异常与映震的关系。

本文论证异常判断认为，如果出现三个及以上台站地磁日变幅加卸载响应比P（Z）≥3.30的异常高值出现，说明日变化远小于正常日变幅度，或者正常日变化基本消失，则该异常高值为前兆异常的可能性较大，并此进行四组震例对比分析。

表1 2008—2017年东北地区M≥5.0地震目录

第一组分析，2008年6月10日内蒙古自治区阿荣旗发生M5.2地震，2008年3月2日满洲里台、德都台、三岗台、锡林浩特台、铁岭台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为100天，发震地点位于上述异常台站合围区域边缘范围内 （图 1）。

图1 第一组震中分布图与异常高值台站相对位置Fig.1 The relative position of the first group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第二组分析，2013年01月23日辽宁省灯塔县发生M5.1级地震，2012年10月10日满洲里台、德都台、望奎台、通河台、三岗台、锡林浩特台、铁岭台、朝阳台、营口台、大连台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为105天，发震地点位于上述异常台站合围区域范围内（图 2）。

图2 第二组震中分布图与异常高值台站相对位置Fig.2 The relative position of the second group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第三组分析，2013年06月20日内蒙古自治区莫力达瓦旗发生M5.0级地震，2013年03月18日满洲里台、德都台、锡林浩特台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为94天；2013年06月03日德都台、望奎台、通河台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为13天，发震地点位于上述异常台站合围区域及合围区边缘200 km范围内，在半年内出现两次异常高值，并在合围区有重合或相邻地区（图3）。

图3 第三组震中分布图与异常高值台站相对位置Fig.3 The relative position of the third group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

第四组分析，2013年10月31日—11月23日吉林省乾安县、前郭尔罗斯自治县连续发生M5.0级以上地震5次，其中最大地震震级为M5.8级。2013年07月02日满洲里台、德都台、望奎台、通河台、锡林浩特台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为121天；2013年10月1日三岗台、铁岭台、朝阳台、营口台地磁Z分量加卸载响应比出现高值3.30以上的异常现象，异常高值至发震时间为30天，发震地点位于上述异常台站合围区域及合围区边缘200 km范围内，在半年内出现两次异常高值，并在合围区有重合或相邻地区（图4）。

图4 第四组震中分布图与异常高值台站相对位置Fig.4 The relative position of the fourth group of the epicentral distribution map and the abnormal high value station

4 结论与讨论

（1）东北地区大部分M5.0级以上地震震前地磁场有异常波动，说明震前各地磁台站及周围地区的磁场发生变化，从而反映地磁异常现象是客观存在的，经上述四组震例分析，地磁异常对应地震的时间一般为震前半年内。

（2） 从四组震例分析得出地震均发生在异常台站合围区域及合围区边缘200 km范围内。如果在半年内出现两次异常高值，合围区有重合或相邻地区，则该地区发生地震的可能性更高。

（3） 三个以上台站地磁Z分量加卸载响应比异常高值超过3.30以上的高值现象，可判定为异常，需要对异常台站合围区域及合围区边缘200 km范围内密切关注，并结合东北地区前兆资料分析，综合分析异常信息，以便得到更充分、全面的预测结果。