艾薩·伊斯馬伊力

（新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011）

0 前言

新疆是中強地震的高發(fā)地區(qū)，但是地磁觀測臺站很少，目前有烏魯木齊、溫泉、克拉瑪依、烏什、喀什、且末等6個地磁臺站，這對具有16 000 km3國土面積的新疆區(qū)域來說，臺站分布相當稀疏、臺站相距相當遠，很難應用多臺地磁資料進行聯(lián)合分析，因此如何挖掘單臺資料中所含的豐富信息就顯得尤為重要。

地球磁場垂直分量的日變化可以反映局部地區(qū)地球內(nèi)部介質(zhì)[1-4]電磁性質(zhì)的變化。馮志生、朱燕、沙木哈爾.葉爾肯等運用地磁場垂直分量日變幅逐日比、加卸載響應比對江蘇、華東、新疆等區(qū)域地磁資料進行處理，并與區(qū)域內(nèi)中強地震進行對應分析．發(fā)現(xiàn)在大部分地震之前地磁垂直分量日變幅逐日比、加卸載響應比都存在超限高值的異常。張翼[5]等采用地磁垂直分量歸零法在喀什地磁與鄰近強震關系做過初步的分析研究，也發(fā)現(xiàn)地磁垂直分量歸零法低值異常跟在喀什地磁臺周圍發(fā)生的強震有很好的對應關系。

本文主要運用地磁垂直分量日變幅逐日比、地磁垂直分量歸零法，相繼對喀什臺2008年至2016年的數(shù)字化地磁觀測資料進行了梳理分析，發(fā)現(xiàn)中強地震前喀什地磁臺地磁資料存在明顯的震磁異?，F(xiàn)象，并探討了其地震前兆信息特征。

1 資料概況

喀什地磁基準臺（以下簡稱喀什臺）位于喀什市西北約20k m的疏附縣欄桿鄉(xiāng)沙依村境內(nèi)，臺站地理坐標 （39.5°N、 75.8°E）， 高程 1 309 m。 觀測點位于河間地帶克孜河沖積平原上，北、西、南三面環(huán)山，東南開闊，西部封閉，地勢西高東低?？κ才_地處南天山地震帶西段和帕米爾-西昆侖地震帶交匯處。喀什臺屬國家I類地磁基準臺，多年來積累了大量有關 “震磁”的研究資料。本文選取喀什臺資料品質(zhì)較好且相對記錄連續(xù)的2001年來的觀測資料 （FHDZ-M15）[6]。圖 1為喀什臺地理位置示意圖。

喀什-烏恰交匯區(qū)是新疆地震活動最強烈的地區(qū)之一，地震能量積累和釋放速率較快，有發(fā)生7級左右地震的構(gòu)造條件。該區(qū)地震活動強度大、頻度高，1900年以來發(fā)生MS8級地震1次，多次MS7級以上地震，最大地震為1902年8月22日在阿圖什 MS8.3級地震（Δ=46 km）。從 2008—2016年之間喀什周圍也發(fā)生了很多次MS5.0以上地震。

2 地磁異常分析

2.1 地磁Z分量日變幅逐日比異常分析

地球磁場垂直分量的日變化幅度可以反映局部地區(qū)地球內(nèi)部介質(zhì)電性性質(zhì)的變化。地磁垂直分量Z日變幅逐日比法是馮志生研究員在應用地磁垂直分量Z日變幅加卸載響應比法時發(fā)現(xiàn)的一個新的分析方法，馮志生、曾小平等研究中發(fā)現(xiàn)比值的高值與其臺站周邊地震也有很好的對應效果[3]。

其中，A（t1）為地磁垂直分量日變化幅度，t2=t1+1（t1為觀測日期），本文將Y取名為地磁垂直分量日變化幅度逐日比值。

但是，應用該方法判定異常時，閾值選取是關鍵，從1984—2007年之間的以往研究成果及2008—2016年的喀什地磁Z分量日變幅逐日比值結(jié)果經(jīng)過反復計算比較，發(fā)現(xiàn)當日變幅逐日比值Y0（Z）≥2.6時，喀什臺周邊地區(qū)常有較大的地震發(fā)生。為了更好的描述異常與周圍地震的關系，通過多年的震例梳理分析，我們將異常判別標準定為Y0（Z）≥2.6的作為一次異常，如兩次異常間隔不超過90±4的劃分為同一組異常，異常時間以第1次異常出現(xiàn)的時間為準。該方法在2008年至2016年的統(tǒng)計時間內(nèi)和空間內(nèi)的地震對應率80%、虛報率19%、漏報率4.7%（見表1）。對應地震的高達16組，共對應22個地震（其中五組對應2個以上地震），屬于中、短期異常（圖2），因此喀什地磁垂直分量日變幅逐日比高值超限異常來做中短期預報有較好的預報效能。

表1 喀什臺地磁日變幅逐日比異常與周圍地震對應統(tǒng)計Table 1 Statistics table of correspondence between geomagnetic daily ratio anomalies of Z component and earthquakes with MS＞ 5.0 in Kashi geomagnetic station and its surrounding areas

圖2 喀什地磁Z分量日變幅逐日比Y0（Z）圖（橫線為閾值Y0（Z）=2.6）Fig.2 Daily ratio Y0（Z） of geomagnetic Z component in Kashi seismic station

2.2 地磁Z分量日變幅加卸載響應比異常分析

地磁加卸載響應比是王文、曾小平等人由尹祥礎、尹燦[6-7]提出的加卸載響應比理論向地磁學延拓的。將磁擾過程作為地球磁場對太陽風加載和卸載響應的過程。以垂直分量Z為例，取Z分量的日變幅度作為計算加卸載響應比的參量，定義響應比：

式（2）中，下角標 “+”號表示加載， “-”表示卸載。

根據(jù)不同地區(qū)測點的加卸載響應比P（Z）值時序曲線，由其附近的震例找出震前P（Z）異常的最低值即閾值 P0（Z）。 當 P（Z）＜P0（Z）時正常； 當 P（Z）≥P0（Z）為異常，馮志生等前人的研究中發(fā)現(xiàn)當日變幅響應比高值P（Z）≥P0（Z）時，異常臺站周邊地區(qū)常有可能發(fā)生較大地震。地磁加卸載響應比異常指標為中短期異常指標[5]。

朱燕等人的研究結(jié)果顯示，在正常情況下，喀什地磁的加卸載響應比值P（Z）一般在1.0～2.0左右，發(fā)現(xiàn)喀什地磁日變幅響應比的超限高值與其臺站周邊地震也有很好的對應效果[8]。本文選取喀什臺2008—2016年地磁資料日變幅進行反復計算，規(guī)定喀什地磁臺出現(xiàn)P（Z）≥3.1時異常成立。2011—2016年時間段內(nèi)總共出現(xiàn)了27組異常（第一次出現(xiàn)異常后三個月內(nèi)再次出現(xiàn)的異常歸結(jié)為一組異常，對應的時間以第一次出現(xiàn)異常的時間），得出的結(jié)論是總共對應地震的高達16組，共對應21個地震（其中四組對應2個以上地震），這表明喀什地磁數(shù)據(jù)日變幅加卸載響應比異?？尚哦群芨撸ū?、圖3），如果冬季或震后兩周內(nèi)出現(xiàn)的異?？尚哦葎t較低。

2.3 地磁垂直分量歸零法

磁暴和地磁擾動等會引起地磁垂直分量Z的日均值變化，通過剔除其較大的變化可以提取震前某些異常信息。具體方法為：當時，將Zd及其后數(shù)據(jù)加Zd-1-Zd為后一天的日均值，a為常數(shù)，將該方法取名為地磁垂直分量歸零法。

喀什地磁Z分量從2011年起以較穩(wěn)定的速率不斷上升，對其進行歸零化處理，其結(jié)果基本呈直線上升趨勢，期間幾次下降-上升過程后在喀什臺附近發(fā)生了較大地震，為突出異常，對其進行擬合差值（圖4）。張翼等人的研究結(jié)果表明[5]，出現(xiàn)低值異常后與喀什周圍500 km范圍MS6.0級以上（MS7.0級地震600 km）地震有較好的對應關系。異常特點為低值異常，當?shù)陀诰稻€時間達一個月以上，恢復-上升過程或返回到均值線后較短時間內(nèi)常有發(fā)生MS6.0級左右地震。該方法在2001—2016年的統(tǒng)計時間內(nèi)和空間內(nèi)的地震對應率84.7%、漏報率14.3%。此外，從異常幅度及持續(xù)時間看，并非和震級呈線性的關系，但是異常持續(xù)時間越長后期也許發(fā)生幾次中強震（表3）。

表2 喀什臺及周圍地區(qū)地磁Z分量加卸載響應比異常與MS＞5.0地震對應統(tǒng)計Table 2 Statistics table of correspondence between geomagnetic load-unload response ratio anomalies of Z component and earthquakes with MS＞ 5.0 in Kashi geomagnetic station and its surrounding areas

圖3 喀什地磁Z分量加卸載響應比P0（Z）圖 （橫線為閾值P0（Z）=3.1）Fig.3 Geomagnetic load-unload response ratio P0（Z） of Z component in Kashi seismic station

表3 喀什地磁Z分量日均值及歸零法擬合曲線與地震對應情況Table 3 Statistics table of correspondence between daily average and zeroing method fitting curve and earthquakes recorded by Kashi seismic station

圖4 喀什地磁Z分量日均值及歸零法擬合曲線Fig.4 Daily average and zeroing method fitting curve of geomagnetic Z component in Kashi station

3 結(jié)語

本文運用三種地磁分析預報方法來對喀什臺地磁資料變化特征進行梳理及分析，結(jié)果顯示，除了異常量和異常持續(xù)時間不同外，喀什臺地磁資料在此次臺站周圍發(fā)生的中強地震前均存在明顯的中短期異常變化，二者以上地磁異常同步出現(xiàn)異?？尚哦染透摺５壳暗卣痤A報還沒有過關的前提下，應對以地震綜合預測為主。另外，地磁日變幅加卸載響應比、逐日比同步出現(xiàn)高值異常，比值高值跟地震震級關系待進一步的分析研究。

參考文獻：

[1]馮志生,林云芳,王建宇,等.地磁加卸載響應比的異常標志體系[J].地震，2000（02）： 61-68.

[2]馮志生，王建宇，蔣延林，等.地磁垂直分量日變幅逐日比及其與地震關系的探討[J].華南地震，2001，21（02）：20-27.

[3]朱燕，史勇軍，巴克，等.地磁加卸載響應比方法應用初探[J].內(nèi)陸地震，2001，15（3）：232-239.

[4]沙木哈爾，葉爾青.

[5]張翼，和銳.地磁垂直分量歸零法及其初步應用[J].國際地震動態(tài)，2009（04）：95.

[6] 王方，曾小平.

[7]尹祥礎，陳學忠，宋治平，等.加卸載響應比-一種新的地震預報方法[J].地球物理學報，1994，37（6）：767-775.

[8]孫海軍，鄭黎明.新建喀什地磁臺觀測環(huán)境的初步分析[J].內(nèi)陸地震，2009， 23（1）：63-67.