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ISSN 0253-3782 CN 11-2021/P

2017年39卷4期

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2016年地震和火山电磁方法国际研讨会专辑前言
杜学彬, JacquesZlotnicki, 黄清华, 申旭辉
2017, 39(4): 451-454. doi: 10.11939/jass.2017.04.001
[摘要](127) [HTML全文] (53) [PDF 334KB](4)
摘要:
人工源地电场空间变化区域性特征
马钦忠, 李伟, 赵文舟, 周江南, 龚耀
2017, 39(4): 455-468. doi: 10.11939/jass.2017.04.002
[摘要](103) [HTML全文] (34) [PDF 1240KB](5)
摘要:
认识地震电信号特征对地震短临预报具有重要意义.通过陕甘宁晋地区、川滇地区、山东及其周边地区和上海地区的换流站接地极向地下注入2100—4600 A大电流,研究各地区地电场的变化特征,以深入地认识地电场信号的区域性变化实质.研究显示:① 在陕甘宁晋地区,高沙窝大电流源的附加地电场可被分布于鄂尔多斯地块边缘弧形地带的490 km范围内的10个台站观测到,而距该信号源以西150 km的台站均未观测到该信号;② 在川滇地区,丽江信号源的南部地区观测到的信号强度和距离远大于北部地区.对于西昌大电流源,只有距其10 km处的小庙台和540 km处的仙女山台可观测到信号,而其它十几个台站均未观测到;③ 在山东和上海地区,可被观测到的人工源信号的最远距离及其特征各不相同,亦与陕甘宁晋和川滇地区大为不同;④ 对于本文所研究的地区,信号的波形变化存在着随台站与信号源距离的增加畸变程度增大的现象,一些台站只能记录到大电流开始和结束时的尖峰脉冲信息.针对上述变化特征,本文从机理和地质条件等方面进行了一些有益的探讨,以期加深对地震电信号变化特征的认识.
地电阻率多极距观测反演初步研究
毛先进, 杨玲英, 段炜, 赵晋民, 庄儒新, 钱家栋
2017, 39(4): 469-477. doi: 10.11939/jass.2017.04.003
[摘要](135) [HTML全文] (65) [PDF 1026KB](6)
摘要:
地电阻率多极距观测的目的是借助对观测数据的反演获得地下介质中不同层位真电阻率的变化.本文以3层结构为例,对地电阻率多极距观测的一维反演的效果进行了初步地理论研究.首先研究了一维地电阻率结构下观测数据一维反演的模拟效果,得到了各层电阻率值,且与真电阻率值很接近,说明在地下电性结构为一维的情况下,电阻率多极距观测可以区分出不同地层的电阻率变化.其次,考虑到台址下电阻率结构的复杂性,研究了上两层界面存在起伏的情况下,多极距观测数据一维反演的效果,结果显示:当电阻率变化较小时,各层反演得到的电阻率的变化与真电阻率十分符合;当上两层介质的电阻率变化较大时,各层反演得到的电阻率出现畸变,与真实电阻率的变化情况存在一定差别,表明浅层电阻率变化达到一定程度后将会影响对深部电阻率变化情况的正确判断.一般情况下,观测的时间间隔越短,则连续两次观测时段内各层介质的电阻率变化越小,因此缩短多极距观测的时间间隔可能是避免出现上述畸变现象的有效观测手段.
岩石电阻率图像及各向异性变化的实验研究
张斌, 朱涛, 周建国
2017, 39(4): 478-494. doi: 10.11939/jass.2017.04.004
[摘要](132) [HTML全文] (61) [PDF 4091KB](4)
摘要:
在两组人工样品自由表面以中心点为基准对称布设3条辐射状测线,对样品实施单轴应力加载和卸载后,利用电阻率层析成像方法构建了相应的视电阻率相对变化图像,并计算和绘制了表征裂隙产生和发展速率的视电阻率各向异性系数λ*以及表征裂隙产生和发展方位的各向异性主轴方位角α随应力和深度的变化曲线.结果表明:所有测线所对应的RRC图像均随着应力的变化呈现出相同的变化趋势,即在加载阶段,随着应力的增加,视电阻率相对变化图像中电阻率降低区域逐渐收缩,而电阻率升高区域逐渐扩张,在卸载阶段,随着应力的减小,电阻率降低区域继续收缩,电阻率升高区域继续扩张;样品中的高阻体对其所在部位及附近区域的电阻率增幅有较大影响,而对横越高阻体测线的视电阻率相对变化图像的趋势性变化无影响;对于原始电性为各向异性的样品,随着应力的增加,其各向异性程度降低;裂隙主要在岩样的浅部产生和发展,而在较深部位的裂隙产生和发展的速率相对较低.上述结果有助于解释和理解地震、火山活动和大型地质构造运动引起的视电阻率及其各向异性的变化特征,电阻率层析成像方法可能成为目前地震电阻率观测方法的有益补充.
地电阻率长趋势变化及其预测意义
沈红会, 王丽, 王维, 李鸿宇, 孙春仙, 叶碧文
2017, 39(4): 495-505. doi: 10.11939/jass.2017.04.005
[摘要](126) [HTML全文] (63) [PDF 1430KB](7)
摘要:
为了深入研究地电阻率1年尺度以上趋势变化的区域性和同步性,本文从地电阻率与水位、水准的关系以及地电阻率固体潮现象的角度,通过理论、实验、实例分析了地电阻率趋势变化产生的原因.分析结果显示,地电阻率趋势变化与观测系统或水位(非构造水位)无关,而与周围构造变化有关,且趋势上升和下降分别反映了周围应力场的压性和张性变化.在此基础上,以高邮台和成都台为例,从地电阻率与周围地震的关系分析了地电阻率趋势变化的场兆特征,结果表明地电阻率在上升趋势转折时更具有短期的预测意义.本文结果可以为研究地电阻率的长期趋势变化现象提供参考; 未来地震的预测需在综合各台站观测结果的基础上才能有效地判定区域应力场的方向和相对幅度,从而给出有意义的地震前兆预测结果.
编码源地电阻率观测试验
高曙德, 罗维斌, 苏永刚, 梁子斌, 李旭升, 韩英, 孙海洋
2017, 39(4): 506-519. doi: 10.11939/jass.2017.04.006
[摘要](132) [HTML全文] (63) [PDF 4175KB](6)
摘要:
地电阻率的高精度观测是实现地震预测预报的前提之一.面对日益严重的电磁干扰,提出了基于编码源循环互相关辨识技术的地电阻率观测方法,其实质是将待测地质体视为待辨识系统,利用编码源信号激励供电电极AB产生的电流信号作为系统输入信号,测量电极MN之间的电压信号作为系统响应输出,将输入和输出信号严格同步采样为时间序列,分别与参考信号进行循环互相关运算并转换至频率域计算获得待探测地电阻率谱(幅度和相位).由于系统环境的干扰和随机噪声与编码源信号不相关,通过循环互相关运算可以达到抑制环境随机噪声和干扰的目的.这种地电阻率观测体系在环境干扰较大的甘肃省兰州观象台和陇南汉王地震台站利用现有的观测场地和线路进行了观测试验,测量结果显示,数据的一致性好、均方差小,说明该方法在强干扰环境下具有较好的抗电磁干扰能力,观测频带较以往直流电法测量有较大的扩展.该方法为现有地面地电阻率台站持续发展提供了技术保障,可为地震预报与科学研究提供高质量的地电阻率观测数据.
延庆台地电阻率铁质干扰的有限元模拟
王同利, 李妍, 武晓东, 崔博闻, 李菊珍, 王丽红
2017, 39(4): 520-530. doi: 10.11939/jass.2017.04.007
[摘要](132) [HTML全文] (60) [PDF 1739KB](7)
摘要:
近年来延庆台地电阻率观测多次出现因环境干扰而引起的较为显著的异常变化,尤其是观测环境中铁质干扰源对地电阻率观测的幅度和形态的影响.本文依据台站测区地下高密度电性结构剖面和电测深结果建立了三维数值模型,分析了几种铁质对延庆台地电阻率观测的影响幅度和形态,结果表明,在扣除地电阻率基准值后,干扰幅度和形态与实际观测值的异常变化较吻合,从而从数值分析的角度确定了地下铁质对延庆地电阻率观测的干扰.
地震预测中的地电阻率数据处理方法
杜学彬, 孙君嵩, 陈军营
2017, 39(4): 531-548. doi: 10.11939/jass.2017.04.008
[摘要](150) [HTML全文] (71) [PDF 1640KB](14)
摘要:
本文介绍了地电阻率时间序列数据的常用处理方法,即消除年变化法、无量纲法、相对均方差法和差分法共4类8种方法,包括“九五”以来对原方法的改进和新发展的方法,讨论了各方法的原理、数据处理过程、异常分辨能力、异常指标和异常物理机制及其在数据处理中存在的不足.结果显示:① 一般来说,用有效的数据处理方法才能分析、识别出原始数据曲线上的“弱变化”异常;② 文中8种方法的原理简明,异常物理机制清晰或较清晰,各方法的异常识别指标分别为明确、基本明确和定性的,定性的异常在震情研判中仅有参考意义;③ 消除年变化法和无量纲法通常用于识别地震中期、短临异常,而相对均方差法和差分法通常用于识别短临异常;④ 经数据处理得到的异常与原始曲线的“弱变化”异常相协调;⑤ 时间序列数据出现的异常并不等同与地震孕育、发生过程有直接联系的前兆异常,出现数据异常的台站附近不一定会发生显著地震.
利用地基观测对卫星观测电离层结构参数的定量验证研究
颜蕊, 王兰炜, 胡哲, 刘大鹏
2017, 39(4): 549-557. doi: 10.11939/jass.2017.04.009
[摘要](127) [HTML全文] (36) [PDF 1527KB](1)
摘要:
本文采用散点图、趋势线、相关系数及观测偏差等统计方法,利用COSMIC卫星和SPIDR提供的垂测仪观测的F2层峰值电子密度数据,开展了综合统计及按季节、地方时和纬度的分类统计.统计结果显示:地基垂测仪与卫星观测到的相应的F2层峰值电子密度数据具有很高的相关性,两者之间的相关系数高达0.95,相对偏差的平均值为-3.38%,标准差为19.54%.基于上述研究结果,提出了利用地面垂测仪观测数据验证卫星观测的电离层结构参数的方法,并给出了定性的判别依据和定量的判别标准,可在我国电磁监测试验卫星发射后,为F2层峰值电子密度观测数据的真实性和有效性提供检验方法和保障.
极化方法在成都地磁台的应用研究
何畅, 冯志生
2017, 39(4): 558-564. doi: 10.11939/jass.2017.04.010
[摘要](112) [HTML全文] (62) [PDF 867KB](5)
摘要:
以成都台FHDZ-M15地磁组合观测系统产出的秒采样观测数据为研究对象,应用极化方法提取该台站附近几次中强震前的超低频(ULF)磁异常信号.成都台极化值长期曲线具有一定的年变化特征,利用傅里叶拟合消除周期变化后,对残差进行分析.结果显示,极化值增高现象与其后2个月内台站周边区域的ML≥5.0地震有很好的对应关系,高值异常持续3—5日,与外空场活动无关,且逆冲型地震前的极化值异常幅值高于走滑型地震.
新沂台和马陵山台地电场日变化及潮汐响应初步分析
李飞, 杜学彬, 董淼
2017, 39(4): 565-578. doi: 10.11939/jass.2017.04.011
[摘要](131) [HTML全文] (48) [PDF 1704KB](8)
摘要:
基于江苏省新沂台和山东省马陵山台同(近)场地观测的地磁场、地电场和分量应变观测数据,详细分析了两台站地电场日变化的波形、变幅、相位和优势周期成分以及日变幅的季节效应和台址电性条件对其的影响,并在此基础上分析了地电场日变化的机理.结果显示:① 两台站地电场日变化主要为两次起伏变化,主相起伏集中在当地午前午后时段,且起伏波形与磁场日变化的起伏波形大致相同,存在相位差,但主相起伏时段与磁场对时间的偏导曲线上的日变化起伏时段大致对应;地电场变化与磁场正交分量的变化显著相关,且与同方向的分量应变显著相关;地电场日变化波形与分量应变日变波形有很大差异;② 两台站地电场、地磁场日变化的优势周期为12 h,8 h,24 h,最显著周期为12 h,其中12 h和24 h周期成分是应变分量的优势周期;③ 两台站同方向地电场日变化的波形高度相似,但同台正交分量之间的日变幅有方向性差异;朔望月时段的日变幅大于上下弦月时段,日变幅有夏季大于冬季的季节效应;台址电导率越低,日变幅越大.地电场日变化既表现为广域性特征,又表现为局部性特征.地电场日变化机理分析认为,地电场日变化是由月日潮汐力和太阳风引起的电离层活动所导致,同时还受到季节、台址电性条件等多因素的影响.
青藏高原东北缘区域地电脉动能谱变化分析
刘君, 章鑫, 杜学彬, 范莹莹, 陈军营
2017, 39(4): 579-592. doi: 10.11939/jass.2017.04.012
[摘要](131) [HTML全文] (56) [PDF 24904KB](3)
摘要:
基于我国青藏高原东北缘地区的5个地电场观测台站2015年以来的长时段地电场数据,首先使用求取两信号互相关函数的方法压制了大部分不相关电磁扰动,然后通过高通滤波和信号的频谱、自功率谱和互功率谱分析,得到了互相关分析后各台站的时频变化情况,结果显示在1 Hz采样数据中10-3—10-1 Hz部分可能含有地电脉动信号.同时通过对大武台原始数据进行小波变换分析,并将同时段地电场观测与相关频段的地磁场观测进行对比,结果表明,地球电场在该频段内表现出Pc3—5的特点,地电脉动成分占优势,且10-3—10-1 Hz频段的能量较高,这一现象可能与地球磁层和电离层辐射波的稳定性有关.
自然时间域中的地震序列参数分析
高悦, 安张辉, 范莹莹, 刘君, 王建军
2017, 39(4): 593-603. doi: 10.11939/jass.2017.04.013
[摘要](125) [HTML全文] (57) [PDF 914KB](0)
摘要:
自然时间χ是Varotsos等于2001年提出的一种新的时间域, 其将复杂系统的时间序列在自然时间域中进行分析,能够有效地提取有用信号并提高相关结果的准确性,从而更容易获得复杂系统的动态特征.文中对自然时间法进行了简单介绍,选取中国地震台网中心1978—2014年地震目录中震级排序前30的震例,计算每次地震的归一化能量在自然时间域中的方差κ1及其变异系数β,并将方差κ1作为序列参数,利用变异系数β对序列参数κ1进行定性分析,并在此基础上,对序列参数κ1进行定量分析.研究结果表明:30次震例中有21次震例的地震序列参数κ1自震前半小时至几个月开始持续在0.07上下波动,并在主震发生前迅速下降至0值附近.此外,还简单讨论了定量分析中时间窗口的选择以及分析结果中可能出现的特殊情况.本文的研究结果对我国地震事件的回溯性研究及地震预测研究具有一定的指导意义.
地电场多测向日变波形相位关联特征
辛建村, 谭大诚
2017, 39(4): 604-614. doi: 10.11939/jass.2017.04.014
[摘要](116) [HTML全文] (39) [PDF 1911KB](4)
摘要:
本文以电磁环境、装置系统、日变波形均具有代表性的海安、平凉、瓜州等7个台站为对象,基于大地电场潮汐机理和裂隙水(电荷)渗流(移动)模型,应用快速傅里叶变换和矢量分析方法,研究这7个台站在2009—2015年多个时段、多个测向的地电场日变波形的相位关系及影响因素.结果显示:多方位地电场观测的日变波形之间具有同相或反相的相位关联特征; 当观测地电场的电极与仪器的连接方式确定后,不同测向地电场日变波形的相位关联即由场地岩体裂隙优势方位所决定,且这种相位关联特征具有相对稳定性.
中国大陆地电暴时频特征
孙君嵩, 杜学彬
2017, 39(4): 615-632. doi: 10.11939/jass.2017.04.015
[摘要](119) [HTML全文] (62) [PDF 2014KB](11)
摘要:
基于沿中国大陆两条经度链(118°E,99°E)、两条纬度链(40°N,34°N)的25个台站地电场分钟测量数据,分析了2014年8月至2016年8月共83次地电暴(磁情指数Kp≥5) 的波形特点,认为:地电暴可分为急始型、缓始型两类,一般持续1—3天;地电暴在广大区域同时发生,变化波形相同或相似,表现为明显的广域性特点.讨论了地电暴对地磁暴的变化响应以及不同台站和测道之间地电暴变幅的差异,认为地磁暴期间太阳风等引起的空间电磁场变化与地球介质相互作用激发大地电流产生变化,引起了地电场快变化和地磁场快变化的强烈响应,且地电暴变幅与台址地下介质电导率关系密切,电导率越小,变幅越大.用最大熵谱方法估算了地电暴的主要周期成分,按功率谱密度大小依次约为1.6 h,1 h,15 min,10 min等,而且不同地电暴的优势周期略有不同.
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