探究地震前的異常信號

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1電磁觀測

本文對甘肅武都臺，青海大武臺，陜西寶雞臺，四川省的成都臺、甘孜臺、鹽源臺、小廟臺、紅格臺、瀘沽湖臺，重慶仙女山臺，云南省的元謀臺、嵩明臺、羅茨臺、曲江臺、洱源臺、彌渡臺、騰沖臺等18個地電場臺的電磁擾動觀測資料進行了分析．上述這些臺除重慶仙女山臺的地電場和電磁擾動觀測始于汶川MS8．0地震后外，其余的臺站觀測都經歷了川滇地區近年來中強以上地震的檢驗，尤其是汶川MS8．0地震的檢驗，說明這個電磁觀測臺網的映震效果還是非常好的．大量研究表明，地電場和電磁擾動異常信號主要反映了地震短臨信息，所以本文所發現的蘆山MS7．0地震的異常信號都出現在震前一個月以內的時間段．圖1中省略了陜、甘、青省區的臺站位置示意，主要原因是經過資料跟蹤與分析，在四川北部的臺站沒有發現明顯異常信號．這樣處理也使圖1更加清晰．

2觀測數據與異常信息的提取原則

電極的布設分別在東西、南北、北東（北西）方向采用兩道測道，一個為長極距測道，另一個為短極距測道，觀測曲線共有6條．長、短極距的布設方式首先可以識別電極噪聲．所示的電極布設方式中當電極1極化時，其極化噪聲只在與其有關的南北測道和北東測道的長極距觀測曲線中出現；當電極2極化時，其極化噪聲只在與其有關的南北測道和北東測道的短極距觀測曲線中出現；當電極3極化時，其極化噪聲只在與其有關的東西測道和北東測道的長極距觀測曲線中出現；當電極4極化時，其極化噪聲只在與其有關的東西測道和北東測道的短極距觀測曲線中出現；當電極5極化時，其極化噪聲只在與其有關的南北測道和東西測道的短極距觀測曲線中出現；當電極6極化時，其極化噪聲只在與其有關的南北測道和東西測道的長極距觀測曲線中出現．降雨時，有些電極埋設點會積水從而引起電極極化，有的電極極化噪聲幅度大，有的小．因此，在信號選擇中首先排除的就是電極極化噪聲．

另外，在觀測臺站下方介質電性結構均勻的條件下，當噪聲源在電極布設區域內時，長極距信號和短極距信號比值差別比較大，有的極化方向會反向．但在臺站下方介質電性結構呈非均勻狀態時就會對上述推斷產生較大影響，此時的情況較為復雜，必須用非均勻介質模型加以解釋．利用地電場多極距觀測系統原理排除了由于各種原因引起的電極極化噪聲并確定觀測系統為正常觀測后，在觀測中有些臺站記錄到的異常信號具有一些典型特征，如矩形方波、梯形波等，這些信號基本上是人類工業活動所引起，如高壓輸電系統產生的信號．還有一些地電場異常信號屬于經常性地出現而后續也沒有地震事件，可將其歸為噪聲．另外，還有一類噪聲，即地電暴信號，是由于電離層劇烈擾動引起的地電場劇烈變化，其出現時間與磁暴時間一致，并且基本上在每個臺都能同時記錄到，具有廣域性．因此，通過多臺對比和參考地磁K指數就可識別并排除這類噪聲．雖然在地電場觀測中記錄到了大量的異常信號，種類較多，但通過分析識別各種噪聲的特點，利用排除法將許多噪聲排除，這樣與地震有關的異常信號就會突顯出來．收集各種異常信號；通過地電場多極距觀測系統原理剔除電極極化噪聲；分揀出經常出現的有規律的信號；分揀出雷雨時間出現的雷電信號；利用多臺比較和地磁K指數信息排除地電暴噪聲信號；統計分析剩余的信號集合與地震的關系；確定地震前的地震電信號．在識別和選擇地震前的異常地電場信號時，主要運用地電場的多極距觀測系統原理，該原理是基于測區地下介質電性結構是均勻的條件上，但實際上許多臺站測區下方介質電性結構呈現出非均勻的電性結構特征，因此不同的臺站條件要具體問題具體分析．對電磁擾動觀測，它屬于超低頻（ULF）電磁觀測，其觀測頻率范圍為0．5—10Hz．對電磁擾動觀測資料的分析，由于沒有如上所述的地電場多極距裝置系統原理可以依靠，對電分量的電極極化問題還難以深入研究，但對磁分量的觀測依賴于磁傳感器，不存在電極極化問題．因此，對電磁擾動觀測資料的分析可采取上所述步驟，之外的所有步驟．通過上述原則利用排除法將許多噪聲排除，從而突出與地震有關的電磁異常信息．另外通過連續跟蹤與分析，針對全國104個地電場臺和少數可獲得電磁擾動觀測數據的臺站建立了特征曲線信息庫，用于對比分析．所謂特征曲線信息庫，就是根據上述7個步驟分揀和識別的異常信息的集合．由于其中樣本曲線多，信息量大，對于排除電極極化噪聲、地電暴噪聲、高壓電接地極信號、經常出現的有規律的信號及雷電信號之外的信號，都進行MS＞3．0地震的標定和具有統計意義的確認，因而基于該特征曲線信息庫的分析與研究是較為有效的方式．

作者：馬欽忠方國慶李偉周江南單位：中國上海