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电磁学科地震预报方法和技术

发布时间: 2009-12-03 16:12:09   来源:市地震办   浏览次数:228次

        地震前的电磁异常信号主要包括:地电阻率异常信号—主要涉及到地震孕育过程中地球介质电学性质变化与地震发生的关系;地电场异常信号—主要涉及到地震孕育过程中产生的动电效应或过滤电势与地震发生的关系;电磁辐射异常信号—主要涉及到地震孕育过程中岩石破裂所产生的岩石新鲜表面激发电子信号与地震发生的关系;地磁场异常信号—主要涉及到地震孕育地区及其附近地下岩石磁性的改变与地震发生的关系。现在一些学者研究发现地震前尤其是大地震前在震中区及其周围地区上空电离层中的电子浓度也会发生大的变化。而利用气象卫星资料探索地震区及其周围地区的热红外辐射异常的现象本质上也是电磁异常现象。大量的实验室实验结果甚至野外实验也证明,当岩石受到力的作用后就会在破裂前发出各种频段的电磁异常信号。

        根据震前电场变化与地下水位变化及断层活动有关的理论研究, 认为震前电场变化可能是过滤电势机制引起的。鉴于地下流体压力分布不均匀、断层阀作用及地下电流密度与流体的耦合作用,电场异常有的与废油井间歇自喷有关, 有的与流体压力增高有关, 故认为过滤电势作为电场前兆机制是合理的。实验表明铅板电极可以用来记录电场前兆。唐山和海城特大地震时, 电场水平分量或垂直分量出现同震效应或震前异常。利用地电场的异常变化预测地震在国内外均有成功的震例,可做为地震短临预报的一种手段。

        地磁现象可反映上自日地空间,下至大气层和固体地球中发生的与电磁有联系的各种物理过程。对主磁场及其变化的研究,是了解地球深部地幔和地核内发生的物理过程的重要途径。利用变化磁场在地球内部的电磁感应现象,是研究地球内部电性结构及其变化的一种好方法。地震磁现象的观测研究,迄今已有近百年的历史。本世纪50 年代末,精度高,稳定性好的质子旋进式磁力仪(又简称“核旋仪”)的问世和广泛使用,改变了对地震磁现象的观测状况,获得了较为准确的地震磁现象的观测数据和较为可信的震例结果。近年来,震磁关系的研究取得了一些进展。1987年以来,我们通过对地球磁场局部异常现象的研究,一边探索震磁关系,一边进行实验性的地震预报。1989年开始,我们陆续选用转换函数法,空间相关和加权差分法,以及加卸载响应比法等3 种地磁方法,分析了1966年以来的200多个震例。对其中106个地震进行了年度预报,在97个次危险区趋势预报中,有15个地震的时空强三要素与实际发生的情况比较接近。总结经验,设3 种地磁方法中的参量出现的异常量为a,当a≥(2~3)S 后,有可能在磁异常区附近发生地震, S 为参量在正常情况下的均方差。一般a≥2S 对应6级左右的中强震, a≥3S 对应6级以上的强震,或小于6 级的近震。各个方法的异常出现时间不一。转换函数为震前3 年至地震当月。空间相关法为震前14~10个月至震后1个月,加权差分法为震前6个月至发震当天。加卸载响应比法为震前115 年至震前3 天。各方法所能控制的空间范围与地震的强度和地下构造有关。对M S 6~7.8 级的地震,最远的控制距离为550 km 左右。对M S3.5~5.0的地震, 约为100~300km。对M S5~6的地震,约为300~350 km。根据电磁感应理论, 转换函数和加卸载响应比方法所用资料分析的周期推算出地下电导率的深度约为700~1000 km ,而空间相关和加权差分法所用的核旋测值为地磁场的绝对值,其年变和长期变本身就与地核和地幔深度的物质运动有关。因此,可以推测孕震区地幔物质的运动对地震的形成和发生是有贡献的,也就是说,地震的“源”有可能来自深部的地幔处。

        地震现场的构造磁学观测研究表明,在地震之前与地震之时存在明显的磁场异常变化。震磁前兆基本上是近场效应,其震中距为几公里至几十公里,其变化幅度为几nT,前兆时间为几天至一年多。火山构造磁学研究的新进展,进一步表明了火山磁效应与地震、形变、破裂、喷发等火山活动状态密切相关,为监测与预测火山喷发灾害提供了重要的基础与方法。根据构造磁学的物理基础,开展了地震预测研究,显示了构造磁学在地震预测研究中的良好前景。

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