电磁学方法在地震监测预测中一些新思路.pdfVIP

电磁学方法在地震监测预测中的一些新思路+ 张建国1,2，陈化然3，张国岑2，贾立峰2，乔子云2 1．中国科学技术大学地球和空间科学学院，安徽合肥230026 2．河北省地震局，河北石家庄050021 3．中国地震局地球物理研究所，北京100081 摘要： 针对地面电磁观测的现状与不足，以及我国地震监测预报的迫切需求，探索新方法、新技术在地 震监测预报中的应用势在必行。因此，可以开展“一个观测”、“两个研究”、“两个系统”方面的工作， 即：“电磁扰动综合观测与分析研究”、“地磁内外源场分离及其电流体系研究”、“地震电磁效应产生和 传播的机理研究”、“天然源和人工源综合观测分析系统”、“天地一体化电磁观测分析系统”等。 1、电磁扰动信息综合观测与分析研究 研究表明，地震前确实存在着各种形式、不同频段的电磁波辐射，其异常信息的研究对地震预测、 特别是短临预测有一定的意义f，】。但电磁扰动从仪器、观测到分析、研究都有待进一步完善。下一步 可开展如下工作： (1)根据规范要求，统一规范电磁扰动观测仪器和观测条件。 (2)有计划完善地震电磁扰动观测台站分布不均匀现象。 (3)建立地震电磁扰动信息分析实验室：为了深入研究和实时监测电磁扰动资料，可建立“地震电 磁扰动信息分析实验室”，集中分析处理相关观测数据，提取电磁“场兆”信息，“以场求源”。通过积累 资料和震例经验，实现日常监测与科学研究的紧密结合，加强未来强震可能发震地点与短临发震时间 的判定。在产出日常跟踪产品的同时，为未来的电磁波应用提供科学依据。 2、地磁内、外源场分离及其等效电流体系反演研究 地磁变化场是地磁场重要的组成部分，地磁变化场异常与地震相关性研究是一个较为活跃的领域 【z】。国内利用地磁手段进行地震预报的研究工作开展已久，研究方法亦是多种多样，地磁幅相法、地 磁日变空间相关法和地磁低点位移法都是提取相应异常的常用方法。但是，地磁变化场的演化机理还 不甚清楚，如：低点位移究竟主要是“内源场”、还是“外源场”的影响?其影响根源、作用方式是怎样 的?与地震孕育、发生、发展的内在关系如何?因此，经常出现地震“虚报”或“漏报”等。这样，很有 +基金项目：国家科自然科学基金课题、河北省地震局重点科研基金(批准号2010—6)联合资助 作者简介：张建国，高工，中国科学技术大学固体地球物理专业博士研究生，主要从事地震电磁学、电磁场数 值模拟及机理等研究．E-mail：zj9830酏mail．ustc．edu．cn．手机 18 必要对地磁日变场特征(如内、外场各自的变化特点)及其内在原因(如等效电流体系)进行深入的 研究，来指导日常分析预测等工作。 3、地震电磁效应产生和传播的物理机制与实验研究 地震一般发生在地下十几～几十公里的深度范围，长期以来，人们为了实施地震监测预报，集中 在地面进行地震电磁现象的观测与研究，近年来，随着空间对地观测技术的发展，国际上开展了一系 列空间电磁地震前兆现象的观测，研究了地震电磁效应在岩石圈一大气层一电离层之间的传播与耦合 机制，揭示了地震电磁前兆现象的空间可观测性和可应用性。 国内外对岩石破裂实验的研究有近百年的历史，其中关于岩石破裂产生电磁物理效应的实验、模 型与理论研究不断深入。早期的岩石破裂实验集中在验证震磁、震电效应，此后侧重于电磁幅射产生 机理的研究，检验岩石受应力作用过程中电流方向和表面电场，测定电流和表面电位以及岩石表面的 电位分布结构等降7】。岩石破裂实验揭示的电磁物理效应为认识和观测地震电磁效应提供了物理基础， 主要有：压磁效应、压电效应、感应电磁效应、动电效应、热磁效应、微裂隙定向排列机制等。 关于机理研究，可基于数值模拟方法，建立电磁传播仿真模型【s1，模拟分析不同深度、不同电磁频率 的电磁波在不同分层、不同介质参数、不同结构(构造)及不同断层分布介质中的传播特性，获得可 能的观测特征(如频率特征、幅度特征、方向特征等)，并与野外实际观测资料进行对比分析，探索 地震电磁辐射的形成、孕育及传播机理，提取“场兆”异常信息，从而“以场求源”，实现真正有减灾实 效的地震预测尤其短临预测技术。 4、天然(被动)源和人工(主动)源电磁综合观测系统的建立 目前，我国已经建立了全国地磁、地电台网，但这些台站基本是以“天然源”观