天祝地震空區(qū)地震電磁前兆現(xiàn)象研究.pdf

1、開展中法國際合作甘肅天祝地震電磁觀測(cè)以來，在天祝地震空區(qū)附近發(fā)生了1995 年永登Ms 5.8、1996 年天祝西Ms 5.4、2000 年Ms 5.9 和2003 年民樂～山丹Ms 6.1 等4 次中等以上地震。相關(guān)學(xué)者關(guān)于最早發(fā)生的永登地震前松山臺(tái)記錄的電、磁場(chǎng)波形“畸變”、地殼電阻率變化和電場(chǎng)分維現(xiàn)象等做了有益研究。限于當(dāng)時(shí)震例少、觀測(cè)數(shù)據(jù)少和研究方法有限，尚未獲得關(guān)于本區(qū)地震電磁現(xiàn)象的規(guī)律性認(rèn)識(shí)和實(shí)用的數(shù)據(jù)處理方法。在中法國際合

2、作先進(jìn)研究計(jì)劃PRA 項(xiàng)目支持下，本文應(yīng)用松山、代乾、嘉峪關(guān)和蘭州臺(tái)電磁場(chǎng)觀測(cè)數(shù)據(jù)和研究了與上述幾次地震有關(guān)的電磁現(xiàn)象，其中包括電場(chǎng)和磁場(chǎng)波形“畸變”、高頻成分和短周期擾動(dòng)譜系結(jié)構(gòu)變化，并對(duì)地震短臨電磁現(xiàn)象的機(jī)理進(jìn)行了物理解釋，獲得以下結(jié)論與認(rèn)識(shí)： （1）明顯的電、磁場(chǎng)波形“畸變”和電磁高頻擾動(dòng)現(xiàn)象。在永登5.8 級(jí)地震前7 天，松山臺(tái)磁場(chǎng)、電場(chǎng)同步出現(xiàn)了日變化波形“畸變”現(xiàn)象和高頻電磁擾動(dòng)現(xiàn)象，震后幾天恢復(fù)。在民樂～山丹6.1

3、 級(jí)地震前，松山、代乾臺(tái)在震前12天同步出現(xiàn)了與永登地震類似的電、磁場(chǎng)日變化波形“畸變”和高頻電磁擾動(dòng)現(xiàn)象，震后幾天恢復(fù)，較遠(yuǎn)距離的嘉峪關(guān)、蘭州臺(tái)在同期也記錄到不太明顯的電場(chǎng)波形“畸變”和高頻擾動(dòng)增多的現(xiàn)象。 （2）電、磁場(chǎng)短周期能量增強(qiáng)了2～4 個(gè)數(shù)量級(jí)。在永登5.8 級(jí)地震電、磁場(chǎng)波形“畸變”時(shí)段，松山磁場(chǎng)和電場(chǎng)短周期擾動(dòng)能量增大約2 個(gè)以上量級(jí)。在民樂～山丹6.1 級(jí)地震波形“畸變”時(shí)段，松山電、磁場(chǎng)短周期能量增大近3 個(gè)

4、量級(jí)；代乾臺(tái)磁場(chǎng)短周期能量增大約2 個(gè)數(shù)量級(jí)，且與松山臺(tái)同步增大，電場(chǎng)在震前約20 天24h~2h 周期成分整體增大約2～4 個(gè)數(shù)量級(jí)；較遠(yuǎn)距離的嘉峪關(guān)、蘭州臺(tái)電場(chǎng)短周期能量增大約半個(gè)數(shù)量級(jí)。 （3）典型的電、磁場(chǎng)短周期擾動(dòng)譜系結(jié)構(gòu)變化。永登5.8 級(jí)地震前松山電場(chǎng)和磁場(chǎng)、民樂～山丹6.1 級(jí)地震前松山電場(chǎng)和磁場(chǎng)以及代乾磁場(chǎng)的短周期擾動(dòng)其能量增大的過程相似，表現(xiàn)為短周期擾動(dòng)能量先在低值持續(xù)約半個(gè)月、然后在臨震前突然增大2～3 個(gè)

5、數(shù)量級(jí)的譜系結(jié)構(gòu)，十分典型。 （4）結(jié)合民樂～山丹地震和永登地震前山丹、蘭州臺(tái)地電阻率各向異性變化現(xiàn)象及產(chǎn)生機(jī)制，應(yīng)用微破裂機(jī)電轉(zhuǎn)換機(jī)制和“地殼波導(dǎo)”觀點(diǎn)解釋了上述電磁現(xiàn)象。電磁場(chǎng)波形“畸變”、電磁高頻成分增多和短周期擾動(dòng)譜系結(jié)構(gòu)變化的物理機(jī)制在于：在孕震晚期階段，震源區(qū)及附近的地下介質(zhì)內(nèi)部發(fā)生了新生微裂隙數(shù)目非線性加速增大、大量微裂隙優(yōu)勢(shì)取向（或定向排列）的宏觀物理過程，大量新生微裂隙形成過程中產(chǎn)生機(jī)電轉(zhuǎn)換、宏觀上同步激發(fā)了強(qiáng)

6、能量的電磁短周期成分，電磁短周期成分干擾了電、磁場(chǎng)正常波形而出現(xiàn)波形“畸變”現(xiàn)象。 （5）在地震短臨階段，電磁信息顯現(xiàn)程度與震中距有關(guān)，松山、代乾、嘉峪關(guān)和蘭州臺(tái)到永登、民樂～山丹地震的距離符合大致估算的震源電磁場(chǎng)在地下介質(zhì)中的傳播范圍。近距離的松山、代乾臺(tái)波形“畸變”明顯、高頻成分幅度大，短周期擾動(dòng)能量增大2～4 個(gè)數(shù)量級(jí)，而較遠(yuǎn)距離的嘉峪關(guān)、蘭州電場(chǎng)短周期擾動(dòng)能量僅增大半個(gè)數(shù)量級(jí)，波形“畸變”不清晰、高頻成分幅度不大。

7、 （6）松山臺(tái)在距離最近的天祝西5.4 級(jí)地震前沒有記錄到磁場(chǎng)和電場(chǎng)的波形“畸變”、高頻成分豐富和短周期譜系結(jié)構(gòu)變化的電磁現(xiàn)象。做了初步的定性解釋，其原因可能與本次地震特殊的孕震環(huán)境和震源機(jī)制有關(guān)。 本文研究結(jié)果已撰寫研究論文1 篇（待發(fā)表），計(jì)劃再撰寫研究論文2 篇，研究結(jié)果在2007 年3 月法國國家研究中心（CNRS）的Clermont Fd 地球物理觀象臺(tái)（OPGC）和法國Orl’eans 大學(xué)的物理化學(xué)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室（L