51级地震前电磁观测资料异常的原因分析

51级地震前电磁观测资料异常的原因分析

0文安地震前震区2006年7月4日11时56分，河北文安发生了5.1级地震。中心地震位于西北38.9和东南116.3。地震充满了感觉。河北省大部分地区、北京和天津的地震感觉明显。山西省、山西省、山东省济南、直辖市、山东省、山东省、山东省和策阳市、山东省和常州市也有不同程度的地震。但文安极震区破坏并不严重,震区仅有部分房屋出现轻微裂缝,烈度偏低1。文安地震前电磁观测资料出现的异常有:红山、昌黎台地磁场垂直分量Z年速率,地磁场垂直分量Z年变化的平面等值线变化;文安、顺平、新乐、黄壁庄台地磁加卸载响应比;地磁日变低点位移,宁晋、廊坊、霸州电磁波等。本文对这些异常逐项进行分析研究,有助于我们在对电磁资料的分析中及时发现异常,进而对地震趋势做出比较准确的判断。1异常分布文安5.1级地震震中与异常台站分布见图1,各项异常的详细情况见表1。2异常分析2.1背景异常文安地震前电磁观测资料存在的背景异常有:红山台、昌黎台地磁场垂直分量Z年速率,地磁场垂直分量Z年速率的平面变化。2.1.1年速率异常与区域地震的对应关系我们计算了1978～2005年红山、昌黎台的地磁场垂直分量Z的年速率,见图2。在地磁场年速率的变化中,红山台和昌黎台从趋势变化到局部变化都较为一致,趋势上都有一个逐渐上升到逐渐下降的过程,局部在趋势变化的背景上速率有时会加速或变慢,即年速率出现转折异常变化。在2002年以前,红山、昌黎台地磁场垂直分量Z年速率曲线经过了上升、转折、下降的不同阶段,两台出现的明显异常共5次,分别对应了1981年隆尧5.8级、1983年菏泽5.9级、1989年大同5.9级、1991年大同5.8级、1998年张北6.2级地震。由此看来,年速率异常与河北省及附近较强地震有很好的对应关系,一般异常出现后1～2年内发生地震。2002年红山、昌黎台地磁场垂直分量Z年速率曲线再次出现异常,当年隆尧发生了4.8级地震,震级偏小,从异常的发展情况看,2002年以后异常持续发展,2005年垂直分量Z年速率加速上升,此异常对应文安5.1级地震。2.1.2地磁场的年变化和年变化的高值区向持续扩展2003～2005年各定点台地磁场垂直分量Z的年变化量见表2,平面等值线变化见图3,从表2、图3中可以看出,2003、2004年地磁场的年变化从东北向西南逐渐增大,2005年地磁场年变化的高值区向外围扩展,北至丰宁台,南到广平台,2003、2004年均为高值的顺平台,2005年变为低值,而文安台则由低值变为高值,此变化是2006年7月4日文安5.1级地震的前兆,地震往往发生在地磁场的平面等值线变化的高梯度地区2。2.2部分地磁响应比变化文安5.1级地震前电磁观测资料出现的中短期异常有:文安、顺平、新乐、黄壁庄地磁加卸载响应比等。根据“九五”中国地震预报科技攻关成果,地磁加卸载响应比P(Z)对应地震的异常值,对于5级地震,P(Z)≈5.0;异常有效时间为6个月左右。图4为部分地磁台站文安、顺平、新乐、黄壁庄地磁响应比变化曲线,文安5.1级地震前,这几个台站的地磁响应比于2006年4月17日出现异常变化,文安台响应比P(Z)=5.03,顺平响应比P(Z)=5.7,新乐台响应比P(Z)=5.5,黄壁庄台响应比P(Z)=7.0,均超过异常幅度,异常出现2个多月后发生地震。P(Z)最大异常值不在震中附近的文安台,而是在距震中200km的黄壁庄台。2.3短期异常文安5.1级地震前电磁观测资料出现的短期异常有:地磁日变低点位移;宁晋、廊坊、霸州电磁波等。2.3.1与地震的关系以往许多震例证实,地磁日变低点位移异常可能与地震有关。地磁交汇法是以两条或几条低点位移分界线的交汇来研究与地震关系的一种方法,它的最大优势是对未来地震的地点有指示意义,交汇点附近即是未来震中区。2006年6月28日河北省及邻区地磁日变出现低点位移异常,这是2006年出现的第一次低点位移异常,其分界线与2005年12月28日低点位移异常分界线相交(图5),2006年7月4日文安发生5.1级地震,震中距离交汇点约20km。2.3.2异常出现的时间和幅度根据关华平等人的研究,将电磁波异常分为3个等级,即信息均值在60～190s.mv/m为一般异常;信息均值在200～400s.mv/m为明显异常;信息均值大于800s.mv/m为显著异常。文安5.1级地震前,宁晋、廊坊、霸州电磁波先后出现了异常变化(图6)。宁晋电磁波SN向2006年5月23日出现异常,信息量为137.0s.mv/m;廊坊电磁波2006年5月29日出现异常,EW向信息量为111.0s.mv/m,SN向信息量为182.3s.mv/m;霸州电磁波SN向2006年6月28日出现异常,信息量为394.6s.mv/m。这次电磁波异常的特点是SN向较强,EW向较弱,出现异常的3个台的4个测向中有3个测向为SN向,只有1个测向是EW向;从异常出现的时间和幅度来看,宁晋、廊坊电磁波异常为一般异常,在震前40天左右出现,出现的时间较早,异常台站距离震中较远;霸州电磁波异常为明显异常,在震前一周内出现,出现的时间较晚,异常台站距离震中较近。3震前中震前各台响应比对比(1)对于文安5.1级地震,震前1～2年出现背景异常,震前3～6个月出现中短期异常,震前2个月之内出现短临异常。(2)震前有4个台出现地磁加卸载响应比异常,其中文安台响应比P(Z)=5.03,黄壁庄台响应比P(Z)=7.0,P(Z)最大异常值不在震中附近的文安台,而是在距震中200km的黄壁庄台。(3)震前有3个电磁波台出现异常,离震中较远的宁晋台较早出现异常,随后是廊坊台出现异常,离震中较近的霸州台最