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。相關學者關于最早發(fā)生的永登地震前松山臺記錄的電、磁場波形“畸變”、地殼電阻率變化和電場分維現(xiàn)象等做了有益研究。限于當時震例少、觀測數(shù)據(jù)少和研究方法有限，尚未獲得關于本區(qū)地震電磁現(xiàn)象的規(guī)律性認識和實用的數(shù)據(jù)處理方法。在中法國際合

2、作先進研究計劃PRA 項目支持下，本文應用松山、代乾、嘉峪關和蘭州臺電磁場觀測數(shù)據(jù)和研究了與上述幾次地震有關的電磁現(xiàn)象，其中包括電場和磁場波形“畸變”、高頻成分和短周期擾動譜系結(jié)構變化，并對地震短臨電磁現(xiàn)象的機理進行了物理解釋，獲得以下結(jié)論與認識： （1）明顯的電、磁場波形“畸變”和電磁高頻擾動現(xiàn)象。在永登5.8 級地震前7 天，松山臺磁場、電場同步出現(xiàn)了日變化波形“畸變”現(xiàn)象和高頻電磁擾動現(xiàn)象，震后幾天恢復。在民樂～山丹6.1

3、 級地震前，松山、代乾臺在震前12天同步出現(xiàn)了與永登地震類似的電、磁場日變化波形“畸變”和高頻電磁擾動現(xiàn)象，震后幾天恢復，較遠距離的嘉峪關、蘭州臺在同期也記錄到不太明顯的電場波形“畸變”和高頻擾動增多的現(xiàn)象。 （2）電、磁場短周期能量增強了2～4 個數(shù)量級。在永登5.8 級地震電、磁場波形“畸變”時段，松山磁場和電場短周期擾動能量增大約2 個以上量級。在民樂～山丹6.1 級地震波形“畸變”時段，松山電、磁場短周期能量增大近3 個

4、量級；代乾臺磁場短周期能量增大約2 個數(shù)量級，且與松山臺同步增大，電場在震前約20 天24h~2h 周期成分整體增大約2～4 個數(shù)量級；較遠距離的嘉峪關、蘭州臺電場短周期能量增大約半個數(shù)量級。 （3）典型的電、磁場短周期擾動譜系結(jié)構變化。永登5.8 級地震前松山電場和磁場、民樂～山丹6.1 級地震前松山電場和磁場以及代乾磁場的短周期擾動其能量增大的過程相似，表現(xiàn)為短周期擾動能量先在低值持續(xù)約半個月、然后在臨震前突然增大2～3 個

5、數(shù)量級的譜系結(jié)構，十分典型。 （4）結(jié)合民樂～山丹地震和永登地震前山丹、蘭州臺地電阻率各向異性變化現(xiàn)象及產(chǎn)生機制，應用微破裂機電轉(zhuǎn)換機制和“地殼波導”觀點解釋了上述電磁現(xiàn)象。電磁場波形“畸變”、電磁高頻成分增多和短周期擾動譜系結(jié)構變化的物理機制在于：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)生機電轉(zhuǎn)換、宏觀上同步激發(fā)了強

6、能量的電磁短周期成分，電磁短周期成分干擾了電、磁場正常波形而出現(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，松山、代乾、嘉峪關和蘭州臺到永登、民樂～山丹地震的距離符合大致估算的震源電磁場在地下介質(zhì)中的傳播范圍。近距離的松山、代乾臺波形“畸變”明顯、高頻成分幅度大，短周期擾動能量增大2～4 個數(shù)量級，而較遠距離的嘉峪關、蘭州電場短周期擾動能量僅增大半個數(shù)量級，波形“畸變”不清晰、高頻成分幅度不大。

7、 （6）松山臺在距離最近的天祝西5.4 級地震前沒有記錄到磁場和電場的波形“畸變”、高頻成分豐富和短周期譜系結(jié)構變化的電磁現(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)境和震源機制有關。 本文研究結(jié)果已撰寫研究論文1 篇（待發(fā)表），計劃再撰寫研究論文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（OPGC）和法國Orl’eans 大學的物理化學環(huán)境實驗室（L