地磁垂直分量日變雙多點異常與汶川地震

地磁垂直分量日變雙多點異常與汶川地震

月9日全國地磁站“雙點對點”異?，F(xiàn)象20世紀(jì)80年代，丁建海等（1989）、陳少明、謝美娟（1989）總結(jié)了利用地磁垂直分量日變“零位移”和“零偏差”異常預(yù)測地震的方法，并認(rèn)為這是一種較好的地震短視預(yù)測方法。12號。今年5月，四川汶川發(fā)生8.0級重大地震后，作者仔細研究了地震前幾個月全國地磁站的地磁垂直分量日變化的形狀。結(jié)果表明，在四川、甘肅、陜西、貴州、廣西、湖南、江西、福建等省區(qū)，13個地磁站的地磁垂直分量日變化形狀異常。這些站在三個房間里分布著。這三個區(qū)域位于四川和四川8.0級地震的中心及其附近。它還表明，地磁垂直分量的日變化異?？赡苁堑卣鸹顒拥亩膛R之前之一。1垂直分量日變“雙點對點”異常在北半球中低緯度地區(qū),地磁垂直分量的日變形態(tài)在地方時的中午12時前后有一個極小值,稱為“日變低點”.這種日變化以一個太陽日為周期并隨地理經(jīng)度而變化:由東向西,經(jīng)度每隔15°,日變低點出現(xiàn)的時間延遲1小時.我國現(xiàn)有地磁臺站地理分布跨越長達4個時區(qū),因統(tǒng)一采用北京時間,致使地磁垂直分量日變低點時間從最東邊的約11時一直延遲到最西邊的約15時,平均時間為13時前后.成都地磁臺處于我國地理經(jīng)度的中間位置,其地磁垂直分量日變低點時間在13時前后(李明光,梁秀蘭,1989).圖1是以2007年3月7日(世界時)為例,我國部分地磁臺站觀測到的地磁垂直分量正常日變形態(tài)圖.圖中顯示,自東向西,地磁垂直分量日變低點時間逐漸后移.通過長期觀測和分析發(fā)現(xiàn),地磁垂直分量日變形態(tài)有時會出現(xiàn)一種“雙低點”異常,而兩個低點相隔時間達3小時以上.觀測到“雙低點”異常的臺站則呈現(xiàn)條帶分布特征.陳紹明和謝美娟(1989)以及胡久常(1994)認(rèn)為,這種地磁垂直分量日變“雙低點”異常與區(qū)域地震活動存在較好的時空強相關(guān)性.2008年5月9日(世界時),我國福建省南安、龍巖,江西省會昌,湖南省邵陽,廣西省邕寧、河池,貴州省貴陽,四川省西昌、道孚、成都,青海省格爾木,甘肅省天水,陜西省乾陵等13個地磁臺地磁垂直分量日變形態(tài)出現(xiàn)“雙低點”異常(圖2):前一個低點出現(xiàn)在11時±1小時,后一個低點出現(xiàn)在16時±1小時,兩個低點間隔時間相差3—7小時,強度極值相差則不超過3nT.出現(xiàn)地磁垂直分量日變“雙低點”異常的臺站在空間上不是呈單一的條帶分布,而是呈3個條帶分布,并在四川省西部形成交匯,如圖3所示.地磁垂直分量日變“雙低點”異常出現(xiàn)3天后的5月12日,在異常臺站條帶分布交匯處的四川省西部的汶川發(fā)生了8.0級特大地震.2外源變化場與內(nèi)源變化場的組成結(jié)構(gòu)地磁日變化是疊加在地球穩(wěn)定場之上的一種短周期變化磁場,以周期約為24小時的太陽靜日變化Sq為主要組成部分.從地磁圖上可以看出,地磁水平分量的變化Sq(H)和垂直分量的變化Sq(Z)一般在地方時中午附近分別出現(xiàn)一個明顯的極大值和極小值,而在磁偏角的變化Sq(D)一般在早晨和午后各出現(xiàn)一個互相反號的極值.本文所指的地磁垂直分量日變“雙低點”異常,是指在垂直分量日變形態(tài)地方時中午附近出現(xiàn)的間隔3—7小時的兩個低點,而與此同時磁偏角和水平分量仍保持正常的平靜日變形態(tài).由于來自地球外空的地磁干擾變化會同時在地磁偏角、水平分量和垂直分量日變形態(tài)上產(chǎn)生變化,既然磁偏角和水平分量仍保持正常的平靜日變形態(tài),則可推測地磁垂直分量日變“雙低點”異常不是由地磁干擾變化引起,而是由產(chǎn)生磁靜日變化的Sq渦旋電流體系本身的變化所引起的.地磁靜日變化由外源變化場和內(nèi)源變化場兩部分組成,其中外源變化場起源于地球外部高空(電離層)中的渦旋電流體系,內(nèi)源變化場則是外源變化場在地殼深部感應(yīng)出的一個反向的渦旋電流體系所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場.根據(jù)對地磁垂直分量太陽靜日變化Sq的球諧分析(長谷川,1933;班科娃,1940),外源變化場在幅度上占總場的約2/3,內(nèi)源變化場則只占總場的約1/3.而在相位上,內(nèi)源場滯后于外源場,但不超過15°,即不超過1小時(北京大學(xué),中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)地球物理教研室,1986).這反映了地殼深部電導(dǎo)率的長期穩(wěn)定性.通過對地磁場垂直分量日變形態(tài)時空特征的分析,我們發(fā)現(xiàn)地磁垂直分量日變“雙低點”異常主要包括兩種類型.第一種類型垂直分量“雙低點”日變形態(tài)表現(xiàn)在空間分布上的演化特征為:在地磁垂直分量日變“雙低點”異常臺站分布帶一側(cè)的臺站垂直分量日變形態(tài)以前一個低點為最低點,而另一側(cè)的臺站垂直分量日變形態(tài)則以后一個低點為最低點.隨著與日變“雙低點”異常臺站分布帶距離的增加,臺站所觀測到的垂直分量日變形態(tài)將逐步變?yōu)閱蔚忘c形態(tài).垂直分量日變“雙低點”異常臺站分布帶其中一側(cè)的臺站記錄到的日變形態(tài)低點時間為正常靜日變化低點時間(在地方時12時前后),另一側(cè)臺站記錄到的日變形態(tài)低點時間與正常時間相差3小時及以上(圖4).第二種類型的垂直分量“雙低點”日變異常形態(tài)在空間分布特征上則表現(xiàn)為日變“雙低點”異常分布帶的兩側(cè)臺站記錄的垂直分量日變形態(tài)為正常的靜日變化,日變低點時間皆在地方時12時前后.通過對地磁靜日變化起源及地磁垂直分量日變“雙低點”異常在空間分布演化特征的分析,我們認(rèn)為第一種類型的地磁垂直分量日變“雙低點”異常是由于外空渦旋電流體系由單渦旋電流體系演化為雙渦旋電流體系,再演化為單渦旋電流體系所引起,兩個渦旋電流體系中心的連線的垂直平分線大致與地磁垂直分量日變“雙低點”異常臺站分布帶對應(yīng),兩個渦旋電流體系強度還存在此消彼漲的特征,并在地磁垂直分量日變“雙低點”異常臺站上空大致相等.這與陳化然等(2009)通過地磁低點位移與地磁場等效電流體系關(guān)系的研究所進行的分析較為接近.第二種類型的地磁垂直分量日變“雙低點”異常,則是由地球內(nèi)部感應(yīng)渦旋電流體系與外源渦旋電流體系發(fā)生數(shù)小時的滯后所引起.總之,兩種類型的地磁場垂直分量日變“雙低點”異常,皆起因于地球內(nèi)、外部渦旋電流體系發(fā)