朱曉秋，王 琳，張璐雅，王東晨

（營(yíng)口地震臺(tái)，遼寧 營(yíng)口 115000）

0 引言

在地震預(yù)報(bào)工作中，經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐證明，地磁學(xué)方法是較為有效的一種利用地震前兆現(xiàn)象預(yù)報(bào)地震的方法，但多數(shù)預(yù)報(bào)方法更適用于地磁臺(tái)站分布密集，臺(tái)站間距較小的地區(qū)。遼寧地區(qū)中強(qiáng)震較多，而地磁臺(tái)站相對(duì)較少，相距較遠(yuǎn)，地磁數(shù)據(jù)加卸載響應(yīng)比和逐日比計(jì)算則可以最大限度地利用有限的觀測(cè)資料探索地震對(duì)應(yīng)關(guān)系。地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比分析，目前在全國(guó)地震系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，已經(jīng)成為一種用來(lái)進(jìn)行中短期地震分析預(yù)測(cè)的地磁手段分析方法。2019 年9 月17 日，營(yíng)口地震臺(tái)工作人員在進(jìn)行數(shù)據(jù)周分析發(fā)現(xiàn)，9 月12 日營(yíng)口地震臺(tái)FHD 質(zhì)子磁力儀垂直分量Z 的加卸載響應(yīng)比和日變幅逐日比結(jié)果均大于3.0 閾值，比值高達(dá)5.5，且本省大連及朝陽(yáng)臺(tái)地磁數(shù)據(jù)也同步出現(xiàn)高值異常，大連臺(tái)為5.0、朝陽(yáng)臺(tái)為4.9，鐵嶺臺(tái)地磁數(shù)據(jù)雖未超過(guò)閾值，但也達(dá)到了2.7，處于臨界數(shù)值。此次超閾值現(xiàn)象值得關(guān)注。

1 異常確定

2019 年9 月12 日營(yíng)口、朝陽(yáng)和大連臺(tái)地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比都是地磁日變化異常，反映的是地磁垂直變化分量Z 日變化畸變異常，是感應(yīng)電流空間分布發(fā)生畸變所致。

經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，除遼寧省地磁臺(tái)站出現(xiàn)異常比值外，北京、河北、內(nèi)蒙等省份的多個(gè)地磁臺(tái)于9 月12 日同時(shí)出現(xiàn)了加卸載響應(yīng)比和逐日比異常，這些異常應(yīng)該認(rèn)定為一組異常。多個(gè)地磁臺(tái)站同時(shí)出現(xiàn)環(huán)境干擾或儀器故障的可能性較小。為進(jìn)一步確認(rèn)儀器運(yùn)行狀況和臺(tái)站環(huán)境變化，發(fā)現(xiàn)異常后，臺(tái)站工作人員查詢了臺(tái)站的地磁觀測(cè)日志，同時(shí)查詢國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站中關(guān)于高壓直流輸電干擾和磁擾活動(dòng)指數(shù)等數(shù)據(jù)，經(jīng)落實(shí)確認(rèn)，營(yíng)口地震臺(tái)地磁數(shù)據(jù)在異常期間未出現(xiàn)環(huán)境干擾因素，儀器工作也處于正常狀態(tài)。

圖1 2019 年9 月遼寧異常臺(tái)站垂直分量Z 加卸載響應(yīng)比及逐日比時(shí)序曲線Fig.1 Vertical component Z-unloading response ratio and daily-to-day time series curve of Liaoning abnormal station in September，2019

初步分析認(rèn)為，這次地磁數(shù)據(jù)加卸載響應(yīng)比和逐日比異常是地震前兆異常的可能性較大。針對(duì)此次異常核實(shí)，主要從以下幾方面進(jìn)行：

（1）檢查觀測(cè)系統(tǒng)工作狀態(tài)；

（2）調(diào)查環(huán)境干擾情況，地磁房?jī)?nèi)外有無(wú)磁性物體移動(dòng)，磁房?jī)?nèi)外環(huán)境有無(wú)變化等；

（3）查詢國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站中高壓直流輸電干擾數(shù)據(jù)、地磁暴數(shù)據(jù)；

（4）采用地磁分析方法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算分析；

（5）與其他地磁臺(tái)的地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比對(duì)比分析；

（6）與學(xué)科組專家交流討論。

2 臺(tái)站背景資料

營(yíng)口地震臺(tái)位于大石橋市官屯鎮(zhèn)石硼峪村。距營(yíng)口市30km，距大石橋市10km，距石硼峪村約1km，占有兩座小山，前山海拔高度是120m，坡度大約在45°左右，在前山海拔高度85m 處挖掘山洞，后山海拔高度是135m，坡度大約是20°。在地質(zhì)構(gòu)造上屬于郯城—廬江斷裂帶的北延帶附近，出露基巖為晚侏羅紀(jì)粗粒花崗巖。營(yíng)口地區(qū)屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，光照充足，雨量適中。年平均氣溫在8.5℃～11℃之間，一月平均氣溫-8.5℃～-1℃，七月平均氣溫24℃～25℃，年平均降水量650mm ～700mm，無(wú)霜期165 天。該地區(qū)出露的地層由西向東，由新變老，它們的次序是第四系，白堊系、侏羅系、震旦系、前震旦系。臺(tái)址附近出露的基巖就是晚侏羅世粗?；◢弾r。該地區(qū)最發(fā)育的斷裂是北東向斷裂，它們?cè)谠搮^(qū)由西向東依次是高升—張家屯斷裂，臺(tái)安—大洼斷裂，大灣—二界溝斷裂，佟二堡—營(yíng)口斷裂，金州—鞍山斷裂，青山懷—八里斷裂。佟二堡—營(yíng)口斷裂以西幾條斷裂是屬于郯城—廬江斷裂的北延。該區(qū)發(fā)育的另一組構(gòu)造是北西西向構(gòu)造帶，它們分別是虎皮峪背斜，三道嶺-周家堡子?xùn)|西向擠壓帶，青花峪東西向斷裂帶，這組構(gòu)造的特點(diǎn)是規(guī)模小，斷裂多是隱伏斷裂。該地區(qū)跨躍了李四光先生論述的新華夏構(gòu)造體系中的第二個(gè)隆起區(qū)和第二個(gè)沉降區(qū)。大的構(gòu)造應(yīng)力背景是屬于近東西向的擠壓。北東向構(gòu)造是本區(qū)的主要構(gòu)造方向，其構(gòu)造運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是繼承性的。但活動(dòng)緩慢且時(shí)間長(zhǎng)久。北西向構(gòu)造與北東向的構(gòu)造都是同一個(gè)構(gòu)造應(yīng)力作用下的產(chǎn)物?，F(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為整個(gè)渤海周圍都在緩慢上升，在上升的背景上又出現(xiàn)了相對(duì)的隆起區(qū)，這些隆起區(qū)基本上沿著下遼河沖積盆地四周分布。

營(yíng)口地震臺(tái)是綜合觀測(cè)臺(tái)站，也是國(guó)家定點(diǎn)地形變觀測(cè)基本臺(tái)站。測(cè)震及地球物理場(chǎng)觀測(cè)手段齊全，地球物理場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目主要包括地傾斜、地應(yīng)變、地磁場(chǎng)及地下流體等前兆手段。出現(xiàn)異常信息的儀器為FHD-2B 型分量質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀，該儀器于2005 年嚴(yán)格按照堪選要求新建地磁觀測(cè)室，經(jīng)測(cè)試符合地磁場(chǎng)觀測(cè)要求。2006 年安裝，2007 年試觀測(cè)，2008 年正式觀測(cè)至今。此儀器運(yùn)行穩(wěn)定、工作正常，觀測(cè)數(shù)據(jù)連續(xù)可信精度高。儀器測(cè)量范圍20，000～70，000nT，分辨力0.1nT，觀測(cè)精度F≦0.5nT；H≦0.5nT；D≦0.15′，采樣率1 次/分。FHD-2B 分量質(zhì)子磁力儀既可以作為絕對(duì)觀測(cè)儀器使用，又可以作為相對(duì)觀測(cè)儀器使用。作為相對(duì)儀器使用時(shí)，可以對(duì)磁場(chǎng)三分量進(jìn)行分鐘值采樣的連續(xù)記錄；作為絕對(duì)儀器使用時(shí)，可以觀測(cè)出地磁總強(qiáng)度F 和水平分量H 的絕對(duì)值，雖然其觀測(cè)的磁偏角是相對(duì)變化量，但因?yàn)榫哂凶晕倚Ｕδ埽虼?，也可以?duì)磁偏角連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期漂移做出自我校正。

圖2 營(yíng)口地震臺(tái)地磁房平面圖、位置示意圖及地磁場(chǎng)強(qiáng)度等值線圖Fig.2 The plan view and the position diagram of the geomagnetic room，the contour map of the geomagnetic field intensity of Yingkou Seismic Station

3 異常調(diào)查分析

3.1 采用資料、分析計(jì)算過(guò)程、初步判斷

3.1.1 采用資料

質(zhì)子矢量磁力儀（FHD）產(chǎn)出的地磁總強(qiáng)度F 和水平分量H 的分鐘值，計(jì)算得到地磁垂直分量Z 的分鐘值數(shù)據(jù)。

3.1.2 計(jì)算過(guò)程

從數(shù)據(jù)庫(kù)下載地磁垂直分量Z 的世界時(shí)分鐘值數(shù)據(jù)，然后把世界時(shí)轉(zhuǎn)換為北京時(shí)，計(jì)算出每天的日變幅度，最后計(jì)算得到地磁逐日比和加卸載響應(yīng)比數(shù)據(jù)。地磁逐日比、加卸載響應(yīng)比方法針對(duì)的是地磁日變異常的分析，屬于非原始曲線分析方法，需要根據(jù)一定的計(jì)算結(jié)果來(lái)確定地磁場(chǎng)是否存在地震前兆異常。

地磁垂直分量Z 日變幅逐日比法是馮志生研究員在應(yīng)用地磁垂直分量Z 日變幅加卸載響應(yīng)比法時(shí)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)新的預(yù)測(cè)分析方法，將逐日比定義為Y，A（t1）及A（t2）分別為前后兩天的Z 分量日變幅計(jì)算結(jié)果，Y 的計(jì)算過(guò)程見(jiàn)以下公式：

分析時(shí)使用的依據(jù)為地磁逐日比異常判據(jù)指標(biāo)：

（1）三個(gè)和三個(gè)以上臺(tái)站同步出現(xiàn)超3.0閾值；

（2）異常日前日Dst 指數(shù)低于-70nT 且小于異常日Dst 指數(shù)時(shí)不作為異常；

（3）異常區(qū)域面積小于8 萬(wàn)km2不作為異常。地磁加卸載響應(yīng)比的定義為：

其中，Ds（Z）為Z 分量地磁擾動(dòng)場(chǎng)的日變幅，標(biāo)志“+”表示加載，“-”表示卸載。在實(shí)際運(yùn)用中可將地磁場(chǎng)垂直分量日變幅ΔZ+和ΔZ-看作是太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地磁場(chǎng)的加載和卸載，此時(shí)計(jì)算公式可簡(jiǎn)化為：

分析時(shí)使用的依據(jù)為地磁加卸載響應(yīng)比的異常判據(jù)指標(biāo)：

（1）閾值為3.0，超過(guò)閾值記為一次異常；

（2）若三個(gè)或者三個(gè)以上相鄰臺(tái)站在2 天之內(nèi)出現(xiàn)超閾值，視為準(zhǔn)同步異常變化，作為一次異常；

（3）一次異常出現(xiàn)后，兩個(gè)月內(nèi)再次出現(xiàn)的異常，認(rèn)定為一組異常，其后依次類推；

（4）當(dāng)極大值日DST 指數(shù)小于-30nT 時(shí)，不作為異常。

本次異常臺(tái)站計(jì)算得出的地磁逐日比、加卸載響應(yīng)比結(jié)果使用的均是臺(tái)站布設(shè)的FHD 質(zhì)子旋進(jìn)式磁力儀所產(chǎn)出的分鐘值采樣數(shù)據(jù)。

3.1.3 初步判定

2019 年9 月8 日至15 日營(yíng)口、大連、朝陽(yáng)和鐵嶺臺(tái)的Z 分量時(shí)間序列，可以看出4 個(gè)臺(tái)站的日變曲線從8 日至15 日并未全部展示出典型的北半球中低緯度臺(tái)站應(yīng)有的雙峰單谷形態(tài)，尤其12 日數(shù)據(jù)畸變比較明顯。地磁場(chǎng)是地球基本場(chǎng)之一，在一定的范圍內(nèi)其變化形態(tài)是高度一致的，而此次出現(xiàn)該異常的臺(tái)站同步性較一致，因此，初步判斷此次異常為局部地區(qū)的地震前兆異常。

圖3 2019 年9 月8-15 日遼寧地磁臺(tái)觀測(cè)地磁垂直分量Z 時(shí)間序列Fig.3 The time series of the geomagnetic vertical component Z observed by Liaoning Geomagnetic Station on September 8-15，2019

4 觀測(cè)系統(tǒng)可靠性調(diào)查與分析

4.1 環(huán)境干擾調(diào)查

依據(jù)地磁觀測(cè)規(guī)范要求，營(yíng)口地震臺(tái)的工作人員對(duì)儀器系統(tǒng)進(jìn)行了全面檢查，儀器工作參數(shù)正常，數(shù)采工作穩(wěn)定；同時(shí)對(duì)儀器探頭部分進(jìn)行了檢查，探頭所在地磁房室內(nèi)環(huán)境良好，房屋頂棚四角有滲雨的痕跡但并不嚴(yán)重；各數(shù)據(jù)線接觸點(diǎn)穩(wěn)固，沒(méi)有虛接或松動(dòng)；儀器底腳螺絲未發(fā)現(xiàn)生銹痕跡及松動(dòng)情況；儀器北南向和東西向水泡居中，水平狀態(tài)正常；數(shù)據(jù)線的走線和布局情況正常。分析認(rèn)為可以排除為儀器觀測(cè)系統(tǒng)故障等情況。對(duì)環(huán)境調(diào)查主要針對(duì)臺(tái)站附近基建等環(huán)境改變情況，營(yíng)口地震臺(tái)遠(yuǎn)離市區(qū)，整體觀測(cè)環(huán)境較好，地磁房周圍無(wú)明顯的干擾源，地磁開(kāi)始觀測(cè)以來(lái)，基本上沒(méi)有受到過(guò)干擾。

圖4 磁房?jī)?nèi)外環(huán)境及儀器工作狀態(tài)檢查Fig.4 The internal and external environment and the working status inspection of the magnetic room

4.2 觀測(cè)資料一致性分析

分析2019 年9 月9 日至14 日營(yíng)口、大連、朝陽(yáng)及鐵嶺臺(tái)Z 分量時(shí)間序列曲線，從曲線可以看出，4 臺(tái)站的Z 分量日變曲線形態(tài)一致性很高，符合典型的北半球中低緯度雙峰單谷日變形態(tài)，而9 月12 日，4 臺(tái)站儀器的Z 分量曲線雖然形態(tài)保持一致，但已不再符合典型Z 分量日變形態(tài)，處于一種畸變狀態(tài)。

圖5 2019 年9 月9-14 日營(yíng)口、營(yíng)口—大連、營(yíng)口—朝陽(yáng)、營(yíng)口—鐵嶺地磁垂直分量Z 時(shí)間序列對(duì)比曲線Fig.5 Comparison of the time series of Yingkou，Yingkou—Dalian，Yingkou—Chaoyang，Yingkou—Tieling vertical component Z from September 9 to 14，2019

4.3 高壓直流輸電影響分析

高壓直流輸電通常采用雙極兩端中性點(diǎn)接地方式，在正常運(yùn)行狀況下，由于不平衡電流很小，當(dāng)額定電流不超過(guò)1200A 時(shí)，對(duì)距離線路12 公里之外的地磁觀測(cè)基本不會(huì)造成干擾，但在工程試運(yùn)行階段及運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的不平衡電流，在輸電線及換流站周圍產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)將影響正常的電磁觀測(cè)，尤其是對(duì)輸電線路兩側(cè)300 公里內(nèi)范圍的電磁觀測(cè)影響尤為劇烈。

2011 年以來(lái)，遼寧省各地磁臺(tái)站受到來(lái)至呼倫貝爾—遼陽(yáng)高壓直流輸電線路干擾影響，此干擾影響范圍廣泛，主要表現(xiàn)為Z 分量的臺(tái)階變化，需要在預(yù)處理中及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行改正。2019 年度未受呼—遼高壓直流輸電線路系統(tǒng)影響。此外，近年來(lái)高壓直流輸電頻繁出現(xiàn)，在此之前也并未造成該方法的異?，F(xiàn)象。

通過(guò)查詢國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心網(wǎng)站中高壓直流輸電干擾數(shù)據(jù)（資料來(lái)源于http://10.2.201.72:8080/hvdc/hvdcflex/hvdcflex.html），確認(rèn)在地磁數(shù)據(jù)異常期間無(wú)高壓直流輸電干擾。

4.4 地磁場(chǎng)空間天氣影響確認(rèn)

磁暴是地球磁場(chǎng)的劇烈擾動(dòng)，磁暴是全球性的，而且?guī)缀跏峭瑫r(shí)的。依地磁擾動(dòng)的程度分為小磁暴、中等磁暴、大磁暴和特大磁暴。國(guó)際上采用Dst 指數(shù)來(lái)描述磁暴，-50nT ＜Dst≤-30nT 為小磁暴，-100nT ＜Dst≤-50nT 為中等磁暴，-200nT ＜Dst≤-100nT 為大磁暴，Dst≤-200nT 為特大磁暴。2019 年9 月地球空間磁擾較為平靜，全球Dst 指數(shù)變化較為穩(wěn)定，均值在-20nT 左右。異常日前日Dst 指數(shù)為-22nT；異常日DST 指數(shù)極大值出現(xiàn)在11 時(shí)，指數(shù)為-18nT，未超過(guò)-50nT。此結(jié)果說(shuō)明當(dāng)月無(wú)明顯的太陽(yáng)日冕物質(zhì)拋射（CME）發(fā)生，同時(shí)太陽(yáng)低緯度冕洞拋射流引起的CIR 區(qū)域也處于正常水平狀態(tài)。9 月12 日地磁場(chǎng)擾動(dòng)較為平靜（該信息來(lái)源自http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/dstdir/index.html），無(wú)磁暴發(fā)生，因此本次異常受外空磁場(chǎng)擾動(dòng)的影響較小。

圖6 2019 年9 月Dst 指數(shù)分布Fig.6 Dst index distribution in September，2019

4.5 多臺(tái)數(shù)據(jù)分析

分析鄰近地區(qū)各臺(tái)地磁數(shù)據(jù)，9 月12 日北京、河北、內(nèi)蒙等省份的多個(gè)臺(tái)地磁數(shù)據(jù)也同時(shí)出現(xiàn)了加卸載響應(yīng)比和逐日比異常。

通過(guò)對(duì)河北紅山、昌黎、承德、豐寧和文安臺(tái)地磁數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)了同步Z 分量地磁加卸載響應(yīng)比及日變幅逐日比高值異常。本次地磁超閾值異常涉及全國(guó)30 余個(gè)臺(tái)站，異常面積228 萬(wàn)km2。

圖7 2019 年9 月河北異常臺(tái)站垂直分量Z 加卸載響應(yīng)比及逐日比時(shí)序曲線Fig.7 The loading and unloading response ratio of the vertical component Z and daily variation ratio time series curve of Hebei abnormal Seismic Station in September，2019

5 基于地磁場(chǎng)基本理論分析

據(jù)馮志生、戴苗、倪曉寅等研究得出，地磁加卸載響應(yīng)比法和逐日比法在原理上都是直接使用地磁Z 分量的日變幅度作為源數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計(jì)算分析，其過(guò)程較為簡(jiǎn)單直接，得出的結(jié)果確實(shí)可以反映地磁場(chǎng)的異常變化，能提取震前異常，有較好的地震預(yù)測(cè)效果。

5.1 方法本身可靠性分析

紫外輻射和冕洞粒子流輻射是太陽(yáng)影響地球磁場(chǎng)的兩種主要輻射形式，從而使地磁場(chǎng)出現(xiàn)變化磁場(chǎng)（丁鑒海，1994）。地球自轉(zhuǎn)使太陽(yáng)的紫外輻射對(duì)地球每天加卸載一次，其地磁效應(yīng)即是Sq；太陽(yáng)暴風(fēng)粒子流輻射的地磁效應(yīng)就是全球同時(shí)發(fā)生的磁暴現(xiàn)象，冕洞朝向地球的平均間隔大約為5 至6 天，因此粒子流的加卸載一次即為5 至6 天。另一方面地震是一種非線性失穩(wěn)現(xiàn)象，孕震區(qū)地下介質(zhì)系統(tǒng)由穩(wěn)態(tài)變?yōu)榉欠€(wěn)態(tài)的過(guò)程中，介質(zhì)的物理性質(zhì)，其中包括電導(dǎo)率將會(huì)發(fā)生相應(yīng)的反應(yīng)。因而可以認(rèn)為，不同的地磁測(cè)點(diǎn)，穩(wěn)定地區(qū)和非穩(wěn)定地區(qū)暴時(shí)擾日變化不同；同一地磁測(cè)點(diǎn)非穩(wěn)定時(shí)期暴時(shí)擾日變化與正常時(shí)期的變化又不同。因此可通過(guò)計(jì)算地磁加卸載響應(yīng)比P（Z）值和日變幅逐日比Y 值來(lái)得到其異常信息。

5.1.1 地磁Z 分量加卸載響應(yīng)比

太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地球磁場(chǎng)平均每5 至6 天有一次強(qiáng)的沖擊，并使得地球磁場(chǎng)產(chǎn)生強(qiáng)烈擾動(dòng)，從而形成對(duì)地球磁場(chǎng)的周而復(fù)始的加載與卸載過(guò)程，地磁日變化的強(qiáng)弱用日變化幅度來(lái)表達(dá)，即日變化極大值與極小值之差?？紤]到地磁垂直分量較其它分量與地下介質(zhì)的關(guān)系更密切，可取地球磁場(chǎng)垂直分量日變幅度最大值與其后的最小值為太陽(yáng)風(fēng)對(duì)地球磁場(chǎng)的加卸載響應(yīng)比即：

式中，RZ(max) 為地磁垂直分量日變化幅度極大值，RZ(min) 為RZ（max）出現(xiàn)之后的第一個(gè)極小值。

預(yù)測(cè)判據(jù)及規(guī)則：規(guī)定區(qū)內(nèi)有相鄰2 個(gè)或2 個(gè)以上臺(tái)站同時(shí)出現(xiàn)P>P0（P0=3.0 為閾值）時(shí)異常成立，相鄰兩次異常時(shí)間間隔不超過(guò)兩個(gè)月的異常劃為同一組，一次異常前后兩個(gè)月內(nèi)無(wú)其它異常時(shí)，該異常單獨(dú)計(jì)為一組異常，在一組異常中第一次異常出現(xiàn)之后3 個(gè)月內(nèi)，在區(qū)內(nèi)易于發(fā)生Ms4.5 級(jí)以上的地震，震中一般在異常高值點(diǎn)附近200km 之內(nèi)，少數(shù)達(dá)300km。

5.1.2 地磁Z 分量逐日比

地磁垂直分量日變化幅度逐日比P 定義為：

式中，RZ（t1）為t1觀測(cè)日地磁垂直分量日變化幅度，t2=t1+1。

兩種方法異常判據(jù)閾值均為P0（Z），以相鄰多個(gè)臺(tái)站同步出現(xiàn)超過(guò)閾值P0（Z）為異常成立，地震發(fā)生閾值線附近，震級(jí)為5 級(jí)以上；地震發(fā)生在異常出現(xiàn)后半年以內(nèi)，且大部分發(fā)生在4 個(gè)月以內(nèi)，該方法提取的異常更具有短臨性質(zhì)。

5.2 歷史資料分析

據(jù)馮志生、戴苗、倪曉寅等利用地磁加卸載響應(yīng)比對(duì)2008 年以來(lái)華北地磁Z 分量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)異常出現(xiàn)后6 個(gè)月以內(nèi)可能發(fā)生4.0 級(jí)以上地震。從華北地區(qū)地磁加卸載響應(yīng)比異常和地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本區(qū)發(fā)生35 次M4.0 以上地震，報(bào)對(duì)地震次數(shù)為5 次，對(duì)應(yīng)率是14%。本區(qū)出現(xiàn)異常4 次，有地震對(duì)應(yīng)的異常3 次，對(duì)應(yīng)率75%。地磁逐日比對(duì)2008 年以來(lái)華北地磁Z 分量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，研究發(fā)現(xiàn)異常出現(xiàn)后6 個(gè)月以內(nèi)可能發(fā)生4.0 級(jí)以上地震。從華北地區(qū)地磁逐日比異常和地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系，本區(qū)發(fā)生M4.0 以上地震35 次，報(bào)對(duì)地震10 次，對(duì)應(yīng)率是29%。本區(qū)出現(xiàn)異常8 次，有地震對(duì)應(yīng)的異常5 次，對(duì)應(yīng)率62%。

分析結(jié)果表明地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比兩種方法在華北地區(qū)有一定的適用性。

通過(guò)對(duì)遼寧地區(qū)2010 年至2019 年地磁Z分量的加卸載響應(yīng)比及日變幅逐日比數(shù)據(jù)分析，遼寧地區(qū)地磁臺(tái)垂直分量Z 數(shù)據(jù)加卸載響應(yīng)比及日變幅逐日比對(duì)應(yīng)出現(xiàn)超閾值異常分別為17次和4 次。

2013 年1 月23 日的燈塔5.1 級(jí)地震和2017 年12 月19 日的海城4.4 級(jí)地震是遼寧地區(qū)近幾年來(lái)較為典型的地震事件，我們對(duì)地震之前12 個(gè)月的加卸載響應(yīng)比及日變幅逐日比進(jìn)行了分析。

圖8 2010 年至2019 年遼寧地磁臺(tái)站加卸載響應(yīng)比及逐日比曲線Fig.8 Loading and unloading response ratio and daily ratio curve of Liaoning geomagnetic station from 2010 to 2019

分析認(rèn)為，2013 年1 月23 日的燈塔5.1 地震前，2012 年7 月和10 月遼寧各地磁臺(tái)站出現(xiàn)了兩次加卸載響應(yīng)比異常，但逐日比并未出現(xiàn)異常變化，即震前6 個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)了加卸載響應(yīng)比異常；2017 年12 月19 日的海城4.4 級(jí)地震前，2017 年11 月遼寧各地磁臺(tái)站出現(xiàn)了一次比較同步的加卸載響應(yīng)比異常，但逐日比并未出現(xiàn)異常變化，即震前1 個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)了加卸載響應(yīng)比異常。結(jié)合馮志生、戴苗、倪曉寅等研究結(jié)果表明，在遼寧地區(qū)地磁加卸載響應(yīng)比方法有一定的適用性。但由于儀器運(yùn)行以來(lái)，周邊地區(qū)發(fā)生4 級(jí)以上地震次數(shù)較少，因此對(duì)比震例分析并不是很充分。

圖9 2012 年和2017 年遼寧地磁臺(tái)站加卸載響應(yīng)比及逐日比曲線Fig.9 Loading and unloading response ratio and daily ratio curve of Liaoning geomagnetic station in 2012 and 2017

6 異常分析與性質(zhì)判定

經(jīng)過(guò)認(rèn)真核實(shí)并與專家討論認(rèn)為2019 年9月12 日營(yíng)口地震臺(tái)出現(xiàn)地磁Z 分量加卸載響應(yīng)比和日變幅逐日比高值超限異常是地震前兆異常的可能性較大。主要依據(jù)如下：

（1）經(jīng)過(guò)實(shí)地調(diào)查，認(rèn)為2019 年9 月12日營(yíng)口地震臺(tái)地磁數(shù)據(jù)加卸載響應(yīng)比和日變幅逐日比高值超限異常變化與觀測(cè)系統(tǒng)和觀測(cè)環(huán)境無(wú)關(guān)；

（2）通過(guò)查詢高壓直流輸電干擾和磁暴數(shù)據(jù)，確認(rèn)異常期間未出現(xiàn)此類影響；

（3）通過(guò)與本省及鄰省地磁數(shù)據(jù)資料對(duì)比，可判斷該變化是較大區(qū)域同步異常變化。

7 結(jié)論與建議

結(jié)論：儀器工作狀態(tài)檢測(cè)和觀測(cè)環(huán)境排查結(jié)果表明：數(shù)據(jù)變化期間觀測(cè)儀器和系統(tǒng)工作正常，磁房附近未發(fā)現(xiàn)干擾源；且本省及鄰省地磁數(shù)據(jù)同步出現(xiàn)地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比高值超限異常。綜合分析認(rèn)為：2019 年9 月12日營(yíng)口地震臺(tái)出現(xiàn)的地磁加卸載響應(yīng)比和逐日比高值超限異常是地震前兆異常。

在遼寧地區(qū)地磁逐日比和加卸載響應(yīng)比異常判定方法有一定的適用性，但由于遼寧省內(nèi)地磁臺(tái)站密度不高，對(duì)異常分析認(rèn)定會(huì)有一定影響，下一步還需要繼續(xù)跟蹤并深入研究此異常的發(fā)展變化。