强震前的地磁异常现象

4期
肖武军等: 强震前的地磁异常现象
55
带附近的地磁台站的低点时间基本为 16 h 左右, 可以断定为郯庐断裂带活动所造成的影 响。因此, 预测 2005 年 11 月 25 日前后 4 天或 12 月 9 日前后 4 天沿突变分界线附近可能 发生 5~ 6 级地震, 如果发生东北深震区则为 6~ 7 级; 结果欲 2005 年 11 月 26 日在郯庐断 裂带的南段发生九江 5. 7 级地震, 发震日期在低点位移异常后第 27 天 ? 4 天时间段内。
变异常显著, 到 11 月 21 日, 临震前 4 天, 地磁日变不但幅度、相位变化显著, 地磁日变形 态发生明显的畸变异常( 图 5) 。郯庐断裂带两侧的附近地磁台站, 观测值都可以明显看出 其变化, 长春、大山、郯城、金寨台地磁日变形态和正常日变差别很大, 其中离震源最近的 金寨台变化最明显, 其当天的低点时间不存在, 数据比较离散。而离该断裂较远的中国中 部地区, 如邵阳、武昌、郑州、太原台地磁日变形态处于正常的变化状态。中国西部地区, 如腾冲、永胜、格尔木和喀什等台站的日变来看, 也没出现相似的异常变化。
化, 经度差 15b低点时间正好差 1 h。如果按地方时统计, 则各台低点时间均出现在中午 12
h 前后。讨论低点时间的平均空间分布状态, 并以此作为判定异常的参考。考虑到我国地
磁台网的经度跨度较大, 以及需要超过 2 倍标准离差, 低点时间异常量必须大于 2 h。
1. 2 强震前的低点位移异常
/ 低点位移0是指一个大区域各台的日变低点时间明显地与另一个大区域各台的低点时
间不同, 而每个大区域内部低点时 间又相对一致( 考虑到经度差及 标准离差可在 2 h 以
内) , 两个区域之间突变分界线的低点时间相差 2 h 以上, 这种少见的磁场突变分界线与强
震发生有较好的相关性。根据 70 次 6 级以上地震统计, 85% 以上地震发震日期为异常日后
第 27 天( 或 41 天) 前后 4 天, 即:
1. 2. 2 江西九江 5. 7 级地震前地磁低点位移异常 由于我国东部地区地震台站分布密集, 监测能力较强, 所以在我国东部地区中强地震
前/ 低点位移现象0也可能出现明显的异常。2005 年 11 月 26 日 8 时 49 分九江- 瑞昌发生 MS5. 7 地震, 这次地震宏观上在郯庐断裂带南端田家垄断层。处于华南块体和华北块体的 交接带上。自古至今, 郯庐断裂带及其附近两侧, 大大小小的地震活动从未间断过, 郯庐 断裂带上或其附近发生多次 7 级以上地震, 说明它是处于活动状态的断裂, 是一条地震活 动带。九江地震前( 2005 年 10 月 29 日) 出现地磁低点位移, 全国的正常低点时间为 12~ 13 h, 异常区域为 16 h 左右, 分界线两侧相差 4 h, 是比较明显的地磁低点异常。突变分界线 从我国东北经华北东部延伸至我国华东南。由于我国东北地区于 2005 年 7 月 25 日发生了 林甸 5. 1 级地震, 所以在大庆周围布设了 4 个临时的地磁台站( 分别为大庆、富裕、泰来和 望奎台) 。而我国东北地区的地磁低点位移分界线从长春和上述 4 个台站之间穿过, 大连、 长春和通化台处于异常区。在华北地区处于异常区域的台站有北京、平谷、静海、昌黎、大 山、郯城和金寨台。突变分界线的整体走向与郯庐 断裂带一致, 呈北北东向。在郯庐断裂
* 收稿日期: 2006-05-08; 修改回日期: 2006-07-03 作者简介: 肖武军( 1976-) , 男, 湖南涟源人, 2004 年在读研究生, 主要从事地震前兆及预报等研究。
4期
肖武军等: 强震前的地磁异常现象
53
在临震前震中周围出现区域性 Z 分量日变化幅度异常现象。
1 地磁低点位移现象与强震的关系
4期
肖武军等: 强震前的地磁异常现象
57
3 结论与讨论
( 1) 地震的孕育和发生不是震源孤立的由渐变到突变发展过程, 而应把震源看成与相 当大范围区域应力场乃至孕震的立体环境密切相关。跟踪每日中国地磁场动态变化, 监视 大尺度地磁现象, 研究强震前近场前兆、远场前兆、大尺度动态前兆及其相互关系, 是地 震预报不可忽视的重要课题。
( 2) 地磁场时空动态的异常变化与大地震发生有密切关系, 一方面地震( 特别是巨大 地震) 可能是地磁变化产生地区差异的主要因素之一; 另一方面大区域地磁场时空动态变 化, 特别是剧烈的突变异常是有利于巨大地震发生的环境因素。识别与地震有关的异常现 象, 必须考虑地磁正常背景场的变化。此外, 地磁日变化逐日变化复杂, 受外空场影响较 大, 研究/ 地磁低点位移0与地震对应关系时应该考虑行星际磁场的状态, 排除与地震无关 的磁异常[ 5] 。
第 26 卷 第 4 期 2006 年 10 月
地震
EA RT H Q U AK E
Vo l. 26, N o. 4 O ct. , 2006
强震前的地磁异常现象*
肖武军1, 2 , 余素荣2, 丁鉴海3
( 1. 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026; 2. 中国地震台网中心, 北京 100036;
2005 年 11 月 25 日九江 5. 7 级地震临震前几天, 沿郯庐断裂带附近的地磁台站, 从郯 庐断裂北段周边的台站, 如长春台、大连台, 到该断裂的南段, 如郯城台、金寨台, 地磁日
56
地
震
26 卷
图 4 中国西部、中部、东部地 区地磁 Z 日变曲线( 1997 年 11 月 7 日)
图 5 九江 5. 7 级地震前中国西部、中部、东部地区地磁 Z 日变曲线( 2005 年 11 月 21 日)
表 1 正态分布的均值和标准离差
台站
春秋季
白家疃( 1960~ 1964 年)
夏季
冬季
静日
扰日
长春( 1980 佘山
潍坊
全部资料 ~ 1981 年) ( 1980 年) (1980 年)
均值 L( 时: 分) 12: 00 11: 50 12: 10 12: 05 11: 45 12: 05
11: 45
3. 中国地震局地震预测研究所, 北京 100036)
摘要: 震前 地磁 Z 分量的日变化异常主要表现在 幅度和 相位上 的变化, 文中 利用我 国 50 多个 地磁台多年的资料, 重点研究了 1997 年 11 月 8 日玛 尼 7. 5 级地震和 2005 年 11 月 26 日江西 九江 5. 7 级地 震。发现玛尼地震和九江地震以及大多数中强地震前, 全国地磁台站地磁 Z 分量 日变化幅度的极小值出现时间( 低点时间) 在空间分布上异常特征 , 即低点位移现象。这种少见 的异常现象与强震发生有较好的相关 性。发震 日期为 异常 日后 的第 27 天 或第 41 天的前 后 4 天, 强震发 生地区在低点位移突变分界线附近。结果显示, 在玛尼 7. 5 级地 震和江西 九江 5. 7 级临震前, 震中周围出现区域性 Z 分量日变化幅度异常现象。
1997 年 11 月 8 日玛尼 7. 5 级大震临震前, 我国西部地区地磁日变异常显著, 其中 11 月 7 日日变不但幅度、相位变化很大, 而且日变畸变异常非常明显。11 月 7 日虽有磁暴活 动, 但对我国东部、中部地磁日变化形态基本影响不大, 而对我国西部地磁日变则产生显 著畸变。距震中最近的格尔木台及其周围拉萨、巴塘、喀什等地磁台地磁日变化形态发生 畸变, 其中格尔木、拉萨台日变幅度变化最大, 超过 20 nT ( 图 4) 。 2. 2 九江 5. 7 级地震前地磁日变幅异常
二大区域之间有一条明显的突变分界线, 低点时间相差 4 h 以上, 属于少见的地磁异常,
54
地
震
26 卷
异常后 28 天( 即 11 月 8 日) 在突变分界线上发生玛尼 7. 5 级大震, 发震日期在低点位移异 常后第 27 天前后 4 天时间段内。
图 1 低点位移异常日与发震时间的关系
图 2 1997 年 11 月 8 日玛尼 7. 5 级地震前地磁低点位移异常
1997 年 11 月 8 日玛尼 7. 5 级大震前, 即 1997 年 10 月 11 日出现地磁低点位移, 磁场
突变分界线经过 7. 5 级大震震中地区( 图 2) 。我国大陆地区地磁垂直分量日变低点时间打
破按经度分布的规律, 分为南北二大区域: 北部为北京时 6~ 8 h, 南部为 12~ 14 h 左右,
图 3 2005 年 11 月 26 日九江 5. 7 级地震前地磁低点位移异常
2 强震前的地磁日变幅异常
变化磁场内场强弱既和外场有关, 又与地下物质电导率的分布、大小有关。强震前孕 震地体环境由于应力增强引起介质电导率等电磁性质的改变, 可观测到与地震有关的局部 或区域性磁异常。
地磁正常背景场的分布与变化具有空间上的相关性和时间上的延拓性。单台地磁日变 幅逐日变化很复杂, 即使变化很大也不能算作地震前的异常。必须消除地磁正常背景场的 变化。突出与地震有关的磁异常, 最直接、最简单区分正常与异常的方法是, 与中国同纬 度、同经度以及中国所有地磁台相比, 出现局部或区域性变化才能作为与强震相关的异常 现象。 2. 1 玛尼 7. 5 级大震前地磁日变幅异常
1. 1 低点位移的正常分布状态
地磁日变逐日变化规律较为复杂, 但单台低点时间的平均分布状态符合正态分布, 即
样本( 低点时间) x 落入任意区间( a, b) 的概率为
p ( a < x < b) =
Q 1
e d x b ( x- L) 2 / 2R2
2PR a
( 1)
落在( L- R, L+ R) 的概率是 68. 3% 。各台统计正态分布的均值 L和标准离差 R见表 1。
利用变化磁场垂直分量( Z) 日变化异常预报地震的基本思路有两类: 第一类是从各种 磁效应出发提取地震引起的局部磁异常; 第二类是寻找日变化中少见的异常现象与地震的 对应关系。日变化中少见的异常现象可能反映与孕震有关的内、外环境因素的变化, 而孕 震环境的变化又可能对地震的发生起到调制、触发作用。
震前地磁 Z 分量的日变化异常主要表现在幅度和相位上的变化。垂直分量日变极小值 时间一般约为地方时的 12 h, 如果偏离此时间达两小时以上, 则认为该台出现了低点时间 发生位移。本文利用我国 50 多个地磁台资料, 重点研究了 1997 年 11 月 8 日玛尼 7. 5 级地 震和 2005 年 11 月 26 日江西九江 5. 7 级地震, 发现这两次地震前全国地磁台站地磁 Z 分 量日变化幅度的极小值出现时间( 低点时间) 在空间分布上异常特征, 即低点位移现象。并
13: 10
60
55
格尔木 ( 1980 年)
55
50
拉萨 乌鲁木齐 ( 1980 年) (1980 年)
13: 50
13: 50 14: 10
55
55
50பைடு நூலகம்
单台逐日变化是相当复杂的, 不能用单台资料识别异常, 必须用大范围内多台资料才
能判断地磁低点时间异常。按北京时间统计的规律性, 各台低点时间分布的特征随经度变
关键词: 地 磁日变化; 地磁 Z 分量; 低点位移; 强震
中图分类号: P315. 72
文献标识码: A
文章编号: 1000- 3274( 2006) 04- 0052- 07
引言
地磁场的分布和变化有较强的规律性。地磁现象, 特别是变化磁场灵敏地反映了上至 太阳活动、行星际空间、磁层、电离层, 下至地壳、地幔以至地核中发生的与电磁有关的各 种物理过程。地震的发生不单单是与震源区的孕震过程有关, 而且与内( 地体环境) 、外( 日 地空间) 环境因素密切相关。而变化磁场是把两者联系起来的天然媒介[ 1~ 4] 。
T t ( 低点位移日期) + 27( 或 41) 天 = T e( 发震日期)
( 2)
地震发生地区在突变分界线附近。经过 60 多次 6 级以上地震统计检验( 图 1) , 此方法预测
6 级以上特别是 6. 6 级以上大震效果较好, 其预测发震时间较准, 但地区预测范围较大,
并存在虚报和漏报。
1. 2. 1 玛尼 7. 5 级大震前地磁低点位移异常
12: 00 12: 05
标准离差 R( 分) 台站
均值 L( 时: 分) 标准离差 R( 分)
50 武昌
( 1980 年)
12: 20
55
60
55
55
西安
兰州
( 1980 年) ( 1980 年)
12: 45
13: 05
45
60
60 郫县 ( 1980 年)
13: 00
45
50 昆明 ( 1980 年)