汶川地震前地磁垂直分量日變化異常

汶川地震前地磁垂直分量日變化異常

等地震的發(fā)生不僅與源區(qū)的振動過程有關(guān)，而且與源區(qū)所在區(qū)域的活躍區(qū)域、地球上的土壤環(huán)境和外部環(huán)境因素密切相關(guān)。地球變化磁場是與懷孕過程相關(guān)的許多因素（丁建海等，1988）。國內(nèi)外許多科學(xué)家對地震日變化異常與地震的關(guān)系進行了研究（丁建海等，1994，2008；duma，莊志仁，2003）。自1966年邢臺七年級地震以來，我國的地震預(yù)報研究和實踐表明，地震前存在可靠的地磁短臨地震。變化變量（z）的日變異常場已被用來預(yù)測地震，這是中國日常地震記錄和預(yù)測的有效方法之一（丁建海等，2006）。震前地磁Z日變化異常主要表現(xiàn)在幅度和相位上的變化,偏離正常背景場,在空間分布上出現(xiàn)的異常特征稱為地磁日變異常場.利用地磁日變異常場預(yù)報地震的方法,如地磁低點位移方法,即是日變極小值出現(xiàn)時間(低點時間,為北京時間)在空間分布上的異常特征.這種少見的異?，F(xiàn)象與強震發(fā)生有較好的相關(guān)性.本文研究了112次6級以上地震,主要是其中的23次7.0級以上地震,尤其是2008年5月12日汶川8.0級地震前地磁Z日變化極小值出現(xiàn)時間(低點時間)在空間分布上的異常特征,即地磁低點位移現(xiàn)象.此外還研究了汶川8.0級地震前出現(xiàn)的震中周圍局部或區(qū)域性的地磁Z日變幅異?，F(xiàn)象.1點-點綜合分析單臺低點時間符合正態(tài)分布,不能從單臺資料識別異常,必須用大范圍多臺資料才能判斷低點時間的異常,研究中所用時間均為北京時間.地磁Z日變極小值出現(xiàn)的時間(低點時間)在空間分布的異常特征,即“低點位移”現(xiàn)象.這種少見的地磁異?，F(xiàn)象與地震發(fā)生有較好的相關(guān)性,其發(fā)震日期80%為異常日以后的第27天或第41天前后4天,發(fā)震地點在突變分界線附近,誤差為距分界線一倍臺距.tt(低點位移日期)+27(或41)天=te(發(fā)震日期)“低點位移”指的是一個大區(qū)域臺站的低點時間,與另一個大區(qū)域臺站的低點時間明顯不同,而每個大區(qū)域內(nèi)部低點時間又相對一致,兩個區(qū)域之間突變分界線的低點時間相差兩小時以上.如果某一天(或幾天)破壞了低點時間的正常分布規(guī)律,全國地磁臺低點時間只分為兩大區(qū)域,在兩大區(qū)域之間有一條明顯的突變分界線(或閉合圈),低點時間相差兩小時以上,而在每個區(qū)域內(nèi)低點時間相差兩小時以內(nèi),就把這一天(或幾天)作為6.5級以上強震異常.如果在約半個中國范圍內(nèi)低點時間分為兩大區(qū)域,則為6級左右地震異常.經(jīng)統(tǒng)計檢驗,此方法預(yù)測6級以上,特別是6.5級以上強震效果較好,對7級以上地震的預(yù)測效果見表1.其預(yù)測發(fā)震時間較準,但地區(qū)預(yù)測范圍較大,并存在少量虛報和漏報(丁鑒海等,2004).例如,2001年11月14日昆侖山口西8.1級大震前,2001年10月8日出現(xiàn)地磁低點位移.我國大陸地區(qū)地磁垂直分量日變低點時間分為兩大區(qū)域,突變分界線沿東經(jīng)90°—100°南北向分布,分界線東部為北京時13時左右,西部為15—16時,兩大區(qū)域之間有一條明顯的突變分界線,兩側(cè)相差2小時.異常后19天即10月27日在突變分界線上發(fā)生永勝6.0級地震,異常后37天即11月14日又在突變分界線上發(fā)生昆侖山口西8.1級大震,發(fā)震日期在低點位移異常后第41天±4天時間段內(nèi).1.12年5月9日中國大陸地磁場低頻運行1)2008年4月24日中國大陸地磁場出現(xiàn)低點位移異常,突變分界線位于東經(jīng)103°—110°線之間,大致沿南北地震帶走向.低點時間分為兩大區(qū)域,分界線以東約為11—12時,以西約為14時左右,分界線兩側(cè)相差2小時.異常后18天在低點位移分界線附近發(fā)生了汶川8.0級地震(圖1).2)2008年5月9日中國大陸地磁場出現(xiàn)低點位移異常,突變分界線位于我國南北地震帶附近,大致為南北走向.低點時間分為兩大區(qū)域,分界線以東約為10—12時,以西約為15—17時,分界線兩側(cè)相差3小時以上,異常后第3天在低點位移分界線附近發(fā)生了汶川8.0級地震(圖2).1.2點位移異常用此方法還研究預(yù)測了汶川8.0級地震6級強余震平靜2個月后的一組6級強余震,即根據(jù)2008年6月13日和6月17日地磁低點位移異常綜合預(yù)測:7月14日或7月28日前后4天南北地震帶中北部特別是汶川震區(qū)可能發(fā)生6級左右地震.1)2008年6月13日中國大陸地磁場出現(xiàn)低點位移異常,突變分界線經(jīng)過西藏、四川、甘肅和內(nèi)蒙等省.低點時間分為兩大區(qū)域,分界線以西約為16時,以東約為11—13時,分界線兩側(cè)相差3小時以上(圖3).2)2008年6月17日中國大陸地磁場出現(xiàn)低點位移異常,突變分界線從西藏南部、四川至內(nèi)蒙中部大致為北東走向.低點時間分為兩大區(qū)域,分界線以西約為14—15時,以東約為12—13時,分界線兩側(cè)相差2小時以上(圖4).以上兩次低點位移突變分界線交匯于四川汶川震區(qū),在6月低點位移后第27天或第41天,即7月14日或28日前后4天發(fā)生一組6級地震,7月15日發(fā)生一組5級強余震;7月28日前后在震區(qū)北部分別發(fā)生7月24日6.0級、8月1日6.1級及8月5日6.1級一組6級強余震.這是5月25日至8月底最強的一組強余震.2對地磁的日變現(xiàn)象特征的識別變化磁場內(nèi)場的強弱既與外場有關(guān),又與地下介質(zhì)電導(dǎo)率的分布、大小有關(guān).大震前孕震地體環(huán)境由于應(yīng)力增強,引起介質(zhì)電導(dǎo)率等電磁性質(zhì)的改變,可觀測到與地震有關(guān)的局部或區(qū)域性磁異常.地磁正常背景場的分布與變化具有空間上的相關(guān)性和時間上的延拓性.地磁日變幅異常屬幾分鐘至幾小時的短周期變化,異常幅度超過10nT甚至20nT.單臺地磁日變幅逐日變化很復(fù)雜,即使變化很大也不能算作地震前的異常,必須消除地磁正常背景場的變化.突出與地震有關(guān)的磁異常,最直接、最簡單區(qū)分正常與異常的方法是與中國同緯度、同經(jīng)度以及中國所有地磁臺相對比,出現(xiàn)局部或區(qū)域性變化才能作為與強震相關(guān)的異常現(xiàn)象.本文只作為低點位移帶的地區(qū)參考指標.例如,2001年11月14日昆侖山口西8.1級大震臨震前,我國南北地震帶以西地區(qū)地磁日變幅異常顯著,其中以11月6日日變不但幅度、相位變化很大,而且日變畸變異常非常明顯.11月6日雖有磁暴活動,但對我國東部、中部地磁日變幅影響不大,而對南北地震帶以西的地磁日變卻產(chǎn)生顯著畸變.距震中最近的格爾木臺及其周圍嘉峪關(guān)、烏魯木齊、喀什、拉薩等地磁臺發(fā)生的日變畸變是多年少見的,其中格爾木、拉薩臺日變幅度變化超過20nT(丁鑒海等,2004).四川汶川8.0級大地震前地磁垂直分量(Z)日變化出現(xiàn)大范圍異常變化,我國中西部的臺站,特別是四川省及周圍臺站幅度、相位、形態(tài)變化均較明顯.例如,成都、西昌、會理等臺在震前幾天,特別是2008年5月9日前后變化較大(變化幅度約為10—20nT),而大致同緯度的上海等臺則屬正常變化(圖5)3地磁點對點位移與震前異常關(guān)系1)在地震前兆及其預(yù)報地震的物理基礎(chǔ)尚不很清楚的情況下,對地震前兆及經(jīng)驗性預(yù)報方法必須進行嚴格的統(tǒng)計檢驗.為了衡量地震預(yù)測水平和檢驗地震預(yù)報效能,目前多使用R評分的辦法(許紹燮,1989),衡量地震預(yù)報的實際效能.對地震前兆預(yù)報方法和短期預(yù)報而言,一般R值可用下述公式簡述:R=報對的地震次數(shù)應(yīng)預(yù)報的地震總次數(shù)-預(yù)報占用時間預(yù)報研究的總時間R=報對的地震次數(shù)應(yīng)預(yù)報的地震總次數(shù)?預(yù)報占用時間預(yù)報研究的總時間R值表示扣除了占時率的報準率,即為扣除了隨機概率的預(yù)報成功率.檢驗的另一個問題是要對R值作出置信度的統(tǒng)計.如預(yù)報實效次數(shù)少,則必須有較大的R值才能保證有足夠的置信度.地磁低點位移對大陸地區(qū)臺網(wǎng)監(jiān)測范圍內(nèi)6.5級以上強震統(tǒng)計檢驗R=0.6,說明對強震有較好對應(yīng)效果.2)利用地磁日變化異?，F(xiàn)象預(yù)測地震機理仍處在探索階段.初步認為,一方面可能是通過感應(yīng)磁效應(yīng)發(fā)現(xiàn)、探測地下包括震源區(qū)及地體環(huán)境在內(nèi)的短期異常變化;另一方面又可能作為一種特殊的區(qū)域磁擾、突變外因,對孕震到臨震階段的震源區(qū)起到調(diào)制、觸發(fā)作用,簡稱對地震的“探測—感應(yīng)—觸發(fā)”的預(yù)測機制(丁鑒海等,2003).3)識別與地震有關(guān)的異?，F(xiàn)象必須考慮地磁正常背景場的變化,地磁低點位移與日變幅異常均為對正常背景場非隨機的偏離.此外,日變化逐日變化復(fù)雜,受外空場影響較大.研究“地磁低點位移”與地震對應(yīng)關(guān)系時,應(yīng)該考慮行星際磁場的狀態(tài),以排除與地震無關(guān)的磁異常(徐文耀,1985).4)地震地磁前兆異常一般分連續(xù)的趨勢性異常和突發(fā)性異常,根據(jù)這兩種不同性質(zhì)的電磁異常把預(yù)報方法分為漸進式和跨越式預(yù)報方法.例如,地磁低點位移表現(xiàn)出跨越式異常特點.地震發(fā)生在異常過后的第27天或第41天前后的時間段內(nèi),這可能與地磁場周期性因素密切相關(guān).對地磁場各種譜分析的結(jié)果表明,半年以內(nèi)周期成分中,27天和13.5天(或27+13.5天≈41天)的周期變化最顯著(B。a(Ba。th,1974).在跨越式預(yù)報方法確定的發(fā)震時段內(nèi),跟蹤地震各種地磁前兆,特別是震前幾小時至幾天的異常變化,把漸進式與跨越式預(yù)報方法相結(jié)合有利于實施臨震預(yù)報.也就是說地磁日變化異常與強震的發(fā)生有較好的相關(guān)性,強震前1,2個月內(nèi)出