范瑩瑩 解 滔 安張輝 杜學(xué)彬譚大誠 劉 君 陳軍營

1) 中國蘭州730000中國地震局地震預(yù)測研究所蘭州科技創(chuàng)新基地2) 中國蘭州730000中國地震局蘭州地震研究所3) 中國北京100045中國地震臺網(wǎng)中心

2008年汶川MS8.0與2010年玉樹MS7.1地震前電磁現(xiàn)象研究*

1) 中國蘭州730000中國地震局地震預(yù)測研究所蘭州科技創(chuàng)新基地2) 中國蘭州730000中國地震局蘭州地震研究所3) 中國北京100045中國地震臺網(wǎng)中心

應(yīng)用全局小波能譜法對2008年四川汶川MS8.0地震、 2010年青海玉樹MS7.1地震前地電、 地磁場變化情況進(jìn)行了分析研究. 結(jié)果表明： ① 在汶川地震震中周圍的臺站觀測到震前地電、 地磁場全局小波能譜值增大的現(xiàn)象; ② 青藏高原東北緣的代乾等3個地電、 地磁臺站在玉樹地震前均發(fā)生顯著的小波能譜增大的現(xiàn)象， 震后恢復(fù); ③ 對于上述兩次大震周邊地區(qū)的不同臺站的不同測道， 在震前多次出現(xiàn)譜值時間上同步增大或減少的現(xiàn)象; ④ 距玉樹地震震中距離相同的山丹和古豐地電場臺站， 北南、 北西測向長極距在地震前后能譜值的變化幾乎一致． 基于上述分析， 初步研究認(rèn)為震源孕育激發(fā)的電磁輻射是造成震前電磁異?，F(xiàn)象的主要原因．

汶川MS8.0地震 玉樹MS7.1地震 地電場 地磁場 變化

引言

電磁場是宇宙中最重要、 最普遍的物理場， 是地球基本物理場之一， 是聯(lián)系空間、 地表、 地下各圈層信息的基本場量． 地球電磁場包括地電場和地磁場， 地電場由大地電場和自然電場兩部分組成． 大地電場、 變化磁場是固體地球外的空間各種電流體系在地球介質(zhì)內(nèi)部感應(yīng)產(chǎn)生的， 自然電場是地殼中的物理、 化學(xué)過程引起的局部穩(wěn)定的電場． 國內(nèi)外學(xué)者很重視地電場、 地磁場觀測在地震與火山監(jiān)測中的應(yīng)用， 報道了被認(rèn)為是前兆現(xiàn)象的地電場、 地磁場變化， 包括自然電場、 地磁場、 大地電場的時間域和頻率域的變化(Varotsos， Lazaridou， 1991; Michel， Zlotnicki， 1998; 趙和云等， 2002; 李寧等， 2007)， 并在地電場、 地磁場前兆現(xiàn)象的生成機(jī)制、 傳播機(jī)理方面做了大量加載試驗(yàn)、 理論研究的工作(郭自強(qiáng)等， 1988; Yamadaetal， 1989; Enomoto， Hashimoto， 1992; 錢書清等， 1996， 1998; Huang， Ikeya， 1998; Ishido， Pritchett， 1999; Adleretal， 1999; Huang， 2005)， 證明了地震電磁場前兆現(xiàn)象的可觀測性．

2008年5月12日汶川MS8.0大震及其強(qiáng)余震發(fā)生在青藏高原東緣的NE向龍門山構(gòu)造帶(盧華夏等， 2008)， 地震前的2008年3月21日新疆于田MS7.3地震發(fā)生在青藏高原西緣的昆侖山、 阿爾金山與東昆侖山構(gòu)造帶的交匯區(qū)(李志海等， 2009)． 2010年4月14日青藏高原巴彥喀拉地塊南的甘孜—玉樹—風(fēng)火山斷裂帶發(fā)生了玉樹MS7.1地震． 青藏高原東緣、 東北緣和北緣分布有中國地震局建設(shè)的幾十個電磁觀測臺， 其中包括地電阻率、 地電場、 地磁場、 電磁擾動和極低頻電磁場觀測． 除此之外， 在青藏高原東北緣的甘肅天祝地區(qū)還分布有中國地震局蘭州地震研究所與法國國家科學(xué)研究院克萊蒙費(fèi)朗地球物理觀象臺合作建設(shè)的3個地電場、 地磁場同場地觀測臺． 研究人員對汶川MS8.0地震、 玉樹MS7.1地震及其強(qiáng)余震前后地電阻率變化、 極低頻電場、 磁場同震變化現(xiàn)象等進(jìn)行了大量研究(錢復(fù)業(yè)等， 2009; 湯吉等， 2010; 杜學(xué)彬， 2010; 范瑩瑩等， 2010; 高曙德等， 2010; 安張輝等， 2011; 劉君等， 2011; 解滔等， 2013)． 本文作者考察了汶川MS8.0地震和玉樹MS7.1地震前后周圍地電場、 電磁場綜合臺的觀測結(jié)果， 在主震前觀測到了具有一定規(guī)律性的地電場、 地磁場信息的短臨變化， 這些變化在以往的研究中從未遇到．

1 觀測數(shù)據(jù)與處理方法

距汶川MS8.0地震和玉樹MS7.1地震1000 km范圍內(nèi)共有幾十個電磁場臺站， 由于儀器運(yùn)行狀況、 觀測環(huán)境等一些原因， 導(dǎo)致部分臺站數(shù)據(jù)可信度不高． 1994年10月法國國家科學(xué)研究院克萊蒙費(fèi)朗地球物理觀象臺與中國地震局蘭州地震研究所合作在天?！暗卣鹂諈^(qū)”建設(shè)了松山(SHN)電磁場綜合觀測臺； 2000年10月， 在甘肅天?？h的西北部建設(shè)了第二個電、 磁綜合觀測臺， 即代乾(TIA)臺． 地電場觀測沿NS、 EW方向各布3個測道， 極距幾十米至375 m， 使用法國產(chǎn)的固體不極化電極和測量儀器， 電極埋深2 m以下． 電場外線路埋深80 cm， 為了保證外線路對地絕緣和不斷線， 外線路加套了PVC管． 地磁場觀測X、Y分量， 儀器工作電源為太陽能板， 兩個臺站有人看護(hù)、 無人值守， 觀測場地為牧民草場地， 地勢開闊、 平坦， 無灌溉， 周圍幾十千米范圍內(nèi)無工廠和大型電器設(shè)備等電磁干擾源， 電磁環(huán)境優(yōu)越． 2008年10月對兩個觀測臺進(jìn)行了改造， 改造后采樣率由0.1 Hz變?yōu)?.5 Hz． 因數(shù)據(jù)量大， 本文應(yīng)用10 s均值采樣周期分析大震前后地電場、 地磁場的變化． 除上述中法合作兩個觀測臺站外， 本文還采用甘肅山丹、 武都、 古豐3個地電場臺站在兩次大震前后的觀測數(shù)據(jù). 該數(shù)據(jù)產(chǎn)出周期為1 min， 即每天產(chǎn)出1440個觀測數(shù)據(jù)， 具體震中和臺站位置分布見圖1． 據(jù)已有的研究， 地電場、 地磁場主要反映了地震短臨信息(Michel， Zlotnicki， 1998; 趙和云等， 2002; 李寧等， 2007; 范瑩瑩等， 2010; 劉君等， 2011)， 所以研究中選取觀測資料的時段一般為震前4個月左右至震后一段時間． 個別臺受裝置系統(tǒng)、 觀測環(huán)境等的影響， 選取資料的時段為震前少于4個月．

圖1 震中(紅色圓)和臺站(黑色三角)分布圖Fig.1 Distribution of epicenters (red circles) and stations (black triangles)

圖2 2009年12月3日古豐臺地電場變化曲線圖 (a) 原始數(shù)據(jù)分鐘值曲線圖； (b) 濾波后的曲線圖Fig.2 The curves of geoelectric field change for Gufeng station on December 3， 2009 (a) The minute value curve based on original data； (b) The filtered minute value curve

2 震前地電場、 地磁場變化

研究地電場、 地磁場變化需要特別關(guān)注磁情影響， 本文考慮Kp指數(shù)和Dst指數(shù)．Kp指數(shù)用來描述行星3小時平均地磁活動強(qiáng)度， 在0—9內(nèi)取值. ∑Kp指數(shù)表示每天的8個Kp指數(shù)之和， 如果∑Kp>30， 則認(rèn)為當(dāng)天的地磁活動強(qiáng)烈(Hattorietal， 2002; 曾中超等， 2009)． Dst指數(shù)系統(tǒng)監(jiān)控了全球環(huán)電流感應(yīng)場的強(qiáng)度， 普遍認(rèn)為當(dāng)Dst指數(shù)低于-50 nT并持續(xù)2 h以上時， 表示磁暴可能發(fā)生(Gonzalezetal， 1994; 劉君等， 2011)． 考察2008年1月1日—6月30日汶川MS8.0地震發(fā)生期間、 2009年12月1日—2010年5月31日玉樹MS7.1地震發(fā)生期間Kp指數(shù)和Dst指數(shù)， 發(fā)現(xiàn)2008年2月29日、 2008年3月27日、 2010年4月5日、 2010年4月6日∑Kp指數(shù)均超過了30， Dst指數(shù)在2008年3月9日、 2008年3月27日、 2010年2月15日、 2010年4月6日、 2010年4月12日、 2010年5月2日、 2010年5月3日和2010年5月29日均低于-50 nT并持續(xù)2 h以上． 所以認(rèn)為上述10天地磁活動強(qiáng)烈， 在利用小波能譜計算地電場、 地磁場觀測數(shù)據(jù)時刪除了這10天的數(shù)據(jù)．

2.1 汶川地震前地電、 地磁場變化

SHN臺距汶川MS8.0地震震中683 km， 建在海原—六盤山斷裂的破碎帶上. 2000年10月在其以西約80 km處建設(shè)TIA臺， 地質(zhì)構(gòu)造上TIA臺位于海原大斷裂破碎帶， 距離汶川MS8.0地震震中約669 km． 巖石實(shí)驗(yàn)證明, 這種特殊構(gòu)造位置應(yīng)力擾動敏感(馬瑾等， 1995)， 宜觀測到地震短臨前兆信息(杜學(xué)彬等， 1997)． 2008年10月對SHN和TIA臺改造時發(fā)現(xiàn)地電場個別測道出現(xiàn)了外線路故障， 經(jīng)仔細(xì)檢查， 認(rèn)為SHN臺E1E2、 N1S1測道和TIA臺N1S1、 N1E1、 S2S3測道電場數(shù)據(jù)可用．

圖3為SHN臺磁場X、Y分量和電場E1E2， N1S1測道的全局小波能譜圖(數(shù)據(jù)的采樣頻率是10 s，X分量表示南北測向，Y分量表示東西測向)， 橫坐標(biāo)表示日期， 縱坐標(biāo)表示譜值. 從圖3a, b可以看出, 在于田地震之前的2008年1月5日SHN臺地磁場X、Y分量均出現(xiàn)了不同程度的全局小波能譜值增大現(xiàn)象， 至汶川MS8.0地震發(fā)生前約5天能譜值變小. 這段時間最大能譜值大于7(nT)2， 最大增幅大于600%. 汶川MS8.0地震發(fā)生后， 能譜值普遍小于1(nT)2． 圖3c, d為SHN臺地電場E1E2測道和N1S1測道全局小波能譜圖(E1E2測道表示EW測向， N1S1測道表示NS測向)， N1S1測道在于田MS7.3地震發(fā)生前約5天出現(xiàn)譜值增大現(xiàn)象， 至汶川地震發(fā)生前約5天譜值增大現(xiàn)象消失． 仔細(xì)觀察可以發(fā)現(xiàn), 圖3a, b中地磁場X、Y分量能譜值增大或減少幾乎同步; 圖3c中E1E2測道在4月30日左右小波能譜值出現(xiàn)迅速增大現(xiàn)象, 幾乎在同一天, 圖3d中N1S1測道小波能譜值迅速減少． 圖4為TIA臺電場N1S1， N1E1， S2S3測道2008年3月1日—6月17日全局小波能譜圖. 由圖4a可見， N1S1測道地電場4月16日開始全局小波能譜值增大， 持續(xù)時間約18天， 其中最大譜值大于5(mV/km)2， 其它時段的能譜值幾乎為0. N1E1測道地電場小波能譜值無長時間增大現(xiàn)象. 圖4c中小波能譜值從6月4—17日連續(xù)14天譜值增大. 考察SHN和TIA臺站周圍環(huán)境和儀器工作狀態(tài)等， 在上述時間段內(nèi)均正常， 磁情指數(shù)也較低. 與表1進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn), SHN和TIA臺全局小波能譜值的變化在時間上與于田MS7.3、汶川MS8.0地震及其強(qiáng)余震的發(fā)生緊密相關(guān)， 所以認(rèn)為上述兩臺能譜值的變化不是隨機(jī)、 人為干擾所致．

圖3 2008年汶川MS8.0地震前后SHN臺站地磁場、 地電場全局小波能譜圖 (a) 地磁場X分量; (b) 地磁場Y分量; (c) 地電場E1E2測道; (d) 地電場N1S1測道Fig.3 Wavelet power spectrum of geomagnetic field and geoelectric field at the station SHN before and after the Wenchuan MS8.0 earthquake (a) X component of geomagnetic field; (b) Y component of geomagnetic field; (c) Measuring channel E1E2 of geoelectric field; (d) Measuring channel N1S1 of electric field

圖4 2008年汶川MS8.0地震前后TIA臺站地電場全局小波能譜圖 (a) 地電場N1S1測道; (b) 地電場N1E1測道; (c) 地電場S2S3測道Fig.4 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station TIA before and after Wenchuan MS8.0 earthquake (a) Measuring channel N1S1; (b) Measuring channel N1E1; (c) Measuring channel S2S3表1 2008年3—6月四川汶川周圍發(fā)生的MS≥4.0地震Table 1 MS≥4.0 earthquakes around Wenchuan from March to June of 2008

年?月?日地點(diǎn)MS年?月?日地點(diǎn)MS2008?03?21新疆于田7．32008?06?10青海海西5．42008?05?12四川汶川8．02008?06?11陜西寧強(qiáng)4．32008?06?07四川廣元4．62008?06?11四川汶川5．02008?06?08四川青川4．72008?06?17陜西寧強(qiáng)4．52008?06?08四川北川4．82008?06?17四川平武4．02008?06?09青海海西5．02008?06?18青海治多縣5．42008?06?09四川彭州5．02008?06?18青海古拉山地區(qū)5．02008?06?10青海海西5．52008?06?29西藏班戈縣5．52008?06?10青海海西5．1

山丹臺和武都臺為“十五”期間建設(shè)的地電場臺站， 山丹臺位于河西走廊主干大斷裂上， 距離汶川MS8.0地震震中約880 km， 觀測場地的地質(zhì)巖性為砂巖， 地表為戈壁灘， 幾乎沒有植被， 觀測環(huán)境良好， 周圍無人為干擾． 武都臺位于南北地震帶中段， 天水—武都—文縣地震帶上， 距離汶川MS8.0地震震中約300 km． 由圖5可見， 2008年1月6日山丹臺出現(xiàn)譜值同步增大現(xiàn)象， 6個測道最大時增大幅度均超過500%， 4月30日左右譜值增大現(xiàn)象同步消失． 圖6d顯示了武都臺NS測向短極距從2008年2月初發(fā)生的譜值增大現(xiàn)象， 汶川MS8.0地震發(fā)生后該譜值增大現(xiàn)象基本消失. 其它5個測道無明顯的長時間全局小波能譜值增大現(xiàn)象的發(fā)生． 總的來看， SHN臺地磁場、 山丹臺地電場和武都臺地電場NS測向短極距全局小波能譜變化相似， 特別是汶川MS8.0大震前能譜值增大的時段很吻合．

本文研究了汶川MS8.0地震周圍1000 km范圍內(nèi)的地電場臺站， 由于環(huán)境干擾、 數(shù)據(jù)缺測等原因， 只有上述2個電磁場綜合觀測臺和2個地電場臺站共19個測道的數(shù)據(jù)基本可信， 無明顯干擾源． 19個測道中有11個測道的全局小波能譜值在2008年5月5日附近出現(xiàn)增大或減少的現(xiàn)象， 占總測道數(shù)的57.9%. 這種現(xiàn)象在以往的研究中從未遇到， 其原因?qū)⒃凇坝懻摗敝羞M(jìn)行敘述．

2.2 玉樹地震前地電場、 地磁場變化

TIA臺為中法合作臺站， 距離玉樹地震震中約710 km． 圖7為玉樹MS7.1地震TIA臺地電場全局小波能譜圖， 由于數(shù)據(jù)缺測、 場地干擾等原因， 選擇觀測數(shù)據(jù)的時間段為2010年1月9日—5月7日. 由圖7可見， 在4月2日左右出現(xiàn)全局小波能譜值增大的現(xiàn)象， 特別是N1S1測道， 4月8日能譜值達(dá)到最大， 最大增幅超過400%, 玉樹MS7.1地震發(fā)生后， 能譜值減?。?圖7c在1月24日、 27日出現(xiàn)譜值突然增大的現(xiàn)象， 其它5個測道均未出現(xiàn)此類現(xiàn)象. 經(jīng)仔細(xì)考察分析， 臺站周圍無明顯干擾源， 認(rèn)為可能是由于電極或者線路不穩(wěn)定造成的．

山丹臺距離玉樹MS7.1地震震中約740 km， 圖8為玉樹地震山丹臺地電場全局小波能譜圖， 時間為2009年12月—2010年5月． 由圖8可見， 2010年2月3日開始出現(xiàn)能譜值緩慢間斷性的增大現(xiàn)象， 4月7日能譜值增大現(xiàn)象最為明顯， 最大增幅超過400%．

古豐臺位于甘肅省古浪縣古豐鄉(xiāng)， 海拔2274 m， 2007年5月架臺， 遠(yuǎn)離市區(qū)， 周圍無人工干擾源， 布極方向?yàn)镹S、 EW測向， 采用固體不極化電極， 為無人值守臺站， 距離玉樹MS7.1地震震中約740 km， 與山丹臺震中距相同． 圖9為2009年12月—2010年5月古豐臺地電場全局小波能譜圖. 由圖9可見， 2010年2月3日開始出現(xiàn)6個測道全局小波能譜值間斷性增大現(xiàn)象， 玉樹地震前6天能譜值達(dá)到最大. 4月14日玉樹地震發(fā)生后， NS測道長、 短極距和NW測道長極距能譜值逐步恢復(fù)變小， 但其它3個測道能譜值仍持續(xù)增大, 分析認(rèn)為可能是由于地電場的季節(jié)性變化引起的(Краев， 1951)．

山丹臺和古豐臺距玉樹MS7.1地震震中區(qū)距離相同. 圖8中山丹臺全局小波能譜值增大的時間與圖9中古豐臺能譜值增大開始的時間相同， 特別是山丹臺與古豐臺NS測道長極距全局小波能譜值的變化幾乎一致. 為了能夠更清楚地描述玉樹地震前山丹臺和古豐臺地電場變化， 選取2010年4月7日(震前7天)—15日上述兩個臺站NS測道長極距數(shù)據(jù)，分別繪制了分鐘值原始曲線(圖10a, b)及應(yīng)用小波變換濾波后曲線(圖10c, d)． 由圖10可見， 在玉樹地震發(fā)生期間(2010年4月7—15日)， 雖然山丹臺和古豐臺地電場強(qiáng)度不同， 但是日變化波形及小波變換濾波后數(shù)據(jù)變化幾乎一致． 其原因?qū)⒃凇坝懻摗敝羞M(jìn)行詳細(xì)敘述．

2.對生物多樣性和特異性的認(rèn)識，以及對基因重組作為生物變異主要來源的認(rèn)識，為知識的靈活應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

圖5 2008年汶川MS8.0地震前后山丹臺地電場全局小波能譜圖 (a) NS測道(長極距); (b) EW測道(長極距); (c) NW測道(長極距); (d) NS測道(短極距); (e) EW測道(短極距); (f) NW測道(短極距)Fig.5 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station Shandan before and after Wenchuan MS8.0 earthquake (a) NS measuring channel (long distance); (b) EW measuring channel (long distance); (c) NW measuring channel (long distance); (d) NS measuring channel (short distance); (e) EW measuring channel (short distance); (f) NW measuring channel (short distance)

圖6 2008年汶川MS8.0地震前后武都臺地電場全局小波能譜圖 (a) NS測道(長極距); (b) EW測道(長極距); (c) NW測道(長極距); (d) NS測道(短極距); (e) EW測道(短極距); (f) NW測道(短極距)Fig.6 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station Wudu before and after Wenchuan MS8.0 earthquake (a) NS measuring channel (long distance); (b) EW measuring channel (long distance); (c) NW measuring channel (long distance); (d) NS measuring channel (short distance); (e) EW measuring channel (short distance); (f) NW measuring channel (short distance)

圖7 2010年玉樹MS7.1地震前后TIA臺地電場全局小波能譜圖 (a) N1S1測道; (b) N1E1測道; (c) S2S3測道; (d) S2E2測道; (e) N1S3測道; (f) WE2測道Fig.7 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station TIA before and after Yushu MS7.1 earthquake (a) N1S1 measuring channel; (b) N1E1 measuring channel; (c) S2S3 measuring channel; (d) S2E2 measuring channel; (e) N1S3 measuring channel; (f) WE2 measuring channel

圖8 玉樹MS7.1地震前后山丹臺地電場全局小波能譜圖 (a) NS測道(長極距);(b) EW測道(長極距); (c) NW測道(長極距); (d) NS測道(短極距); (e) EW測道(短極距); (f) NW測道(短極距)Fig.8 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station Shandan before and after Yushu MS7.1 earthquake (a) NS measuring channel (long distance); (b) EW measuring channel (long distance); (c) NW measuring channel (long distance); (d) NS measuring channel (short distance); (e) EW measuring channel (short distance); (f) NW measuring channel (short distance)

圖9 玉樹MS7.1地震前后古豐臺地電場全局小波能譜圖 (a) NS測道(長極距); (b) EW測道(長極距); (c) NW測道(長極距); (d) NS測道(短極距); (e) EW測道(短極距); (f) NW測道(短極距)Fig.9 Wavelet power spectrum of geoelectric field at the station Gufeng before and after Yushu earthquake (a) NS measuring channel (long distance); (b) EW measuring channel (long distance); (c) NW measuring channel (long distance); (d) NS measuring channel (short distance); (e) EW measuring channel (short distance); (f) NW measuring channel (short distance)

圖10 2010年4月7—15日山丹臺(a)、 古豐臺(b)地電場變化曲線 和山丹臺(c)、 古豐臺(d)小波變換濾波后曲線Fig.10 The curves of geoelectric field changes for the stations Shandan (a) and Gufeng (b) as well as the filtered curves of geoelectric field for the stations Shandan (c) and Gufeng (d) using the wavelet transform from April 7 to 15， 2010

3 討論

電磁現(xiàn)象起因于電荷、 電流的激發(fā)以及交變電場與磁場的相互激發(fā)． 地震孕育發(fā)生過程中巖石介質(zhì)破裂的物理過程是產(chǎn)生地震電磁前兆現(xiàn)象的根本原因， 巖石破裂生電而激發(fā)低頻電磁現(xiàn)象及其可觀測性已為巖石破裂實(shí)驗(yàn)所證實(shí)(郭自強(qiáng)等， 1988)． 巖石破裂實(shí)驗(yàn)揭示的電磁效應(yīng)主要有壓磁效應(yīng)、 壓電效應(yīng)、 感應(yīng)電磁效應(yīng)、 動電效應(yīng)、 熱磁效應(yīng)等．

除此以外， 在孕震后期階段， 力學(xué)過程加劇， 在加-卸載過程中， 微裂隙數(shù)目雪崩式增長、 并優(yōu)勢取向， 在微裂隙發(fā)展過程中產(chǎn)生電荷分離、 積累而形成大量定向的局部電流單元， 同步激發(fā)一系列延續(xù)不斷的非穩(wěn)態(tài)電流而激發(fā)電磁輻射． 一般震源區(qū)變形尺度很大(幾十千米至幾百千米)， 所以產(chǎn)生了低頻強(qiáng)電磁輻射． 這是另一種產(chǎn)生電、 磁場變化的機(jī)制， 即微裂隙機(jī)制．

上述介質(zhì)過程可能發(fā)生在震源區(qū)及附近的地下介質(zhì)的變形過程中， 介質(zhì)內(nèi)部的微裂隙非線性發(fā)展、 定向排列或優(yōu)勢取向的作用是產(chǎn)生電磁現(xiàn)象的重要因素． 參考“多點(diǎn)場”觀點(diǎn)(馬宗晉， 1980)， 這種介質(zhì)過程也會發(fā)生在震源區(qū)周圍的其它地殼部位(如活動斷層上及其附近)， 所以震源區(qū)以外的地殼特殊部位也會發(fā)生類似震源區(qū)的介質(zhì)過程而激發(fā)宏觀電磁現(xiàn)象．

本文研究發(fā)現(xiàn)玉樹MS7.1地震期間山丹臺與古豐臺NS測道長極距全局小波能譜值的變化幾乎一致， 2010年4月7—15日兩臺站分鐘值曲線的波形變化及小波變換濾波后的數(shù)據(jù)變化幾乎相同． 山丹臺和古豐臺距離玉樹地震震中距相同， 都為740 km， 布極方式相同， 都為NS、 EW、 NW測向長短極距共6個測道， 電極都為不極化電極， 山丹臺距古豐臺217 km． 汶川地震周圍4個地電場、 電磁場綜合觀測臺19個測道的觀測數(shù)據(jù)中有11個測道出現(xiàn)全局小波能譜值在時間上同步增大或減少的現(xiàn)象. SHN臺地磁場、 山丹臺地電場及武都臺地電場NS測向短極距在汶川大震前全局小波能譜變化極為相似， 山丹臺與武都臺間隔距離最遠(yuǎn)， 相距700 km． 因臺站間距較遠(yuǎn)， 兩次大震前觀測到的同步電磁異常不可能是由于測區(qū)環(huán)境干擾造成的． 就出現(xiàn)異常的時間看， 該結(jié)果與以往地震電磁前兆現(xiàn)象的研究結(jié)果類似(李寧等， 2007; 范瑩瑩等， 2010; 安張輝等， 2011; 劉君等， 2011)， 分析認(rèn)為汶川MS8.0、 玉樹MS7.1地震前SHN臺、 TIA臺、 山丹臺、 武都臺和古豐臺地電場全局小波能譜值的變化可能是由于于田MS7.3、 汶川MS8.0、 玉樹MS7.1地震的孕育和發(fā)生引起的， 這一結(jié)果與地震波相對應(yīng)的地震同震電磁信號存在于所有的電場和磁場記錄分量中的理論基本吻合(湯吉等， 2010)． 上面1—3段敘述的地下電磁異常現(xiàn)象引起的可能原因， 認(rèn)為震前觀測到的地下電磁異?？赡苁怯捎谡鹪磪^(qū)激發(fā)的電磁輻射通過特定的導(dǎo)電通道傳播到臺站引起的. 但是臺站所在地下介質(zhì)局部激發(fā)的宏觀電磁輻射也不能忽略(Huang， Ikeya， 1998; Duetal， 2002)．

4 結(jié)論

本文研究了2008年汶川MS8.0地震、 于田MS7.3地震及2010年玉樹MS7.1地震發(fā)生期間地電場、 地磁場變化， 得到以下幾個方面的認(rèn)識：

1) 在2008年四川汶川MS8.0地震、 新疆于田MS7.3地震及其強(qiáng)余震前， 青藏高原東緣及東北緣的SHN和TIA電磁綜合觀測臺及山丹、 武都地電場臺站均觀測到了不同程度的全局小波能譜增大的現(xiàn)象. 在此期間地磁活動較弱， 相距最遠(yuǎn)的兩個臺站為山丹和武都臺， 相距700 km， 能譜值增大的現(xiàn)象不應(yīng)是人為干擾或磁暴等造成， 分析認(rèn)為可能是震前電磁異?，F(xiàn)象．

2) 2010年青海玉樹MS7.1地震及其強(qiáng)余震前， 位于青藏高原東北緣的TIA電磁綜合觀測臺、 山丹和古豐地電場臺站均觀測到了顯著的小波能譜增大的現(xiàn)象； 玉樹地震發(fā)生后， 能譜值逐漸恢復(fù)變小．

3) 研究汶川地震周圍1000 km范圍內(nèi)的2個電磁綜合觀測臺和2個地電場臺站共19個測道的觀測數(shù)據(jù)， 其中有11個測道的全局小波能譜值在時間上出現(xiàn)同步增大或減少的現(xiàn)象， 占本文研究總測道數(shù)的57.9%， 并且SHN臺地磁場、 山丹臺地電場及武都臺地電場NS測向短極距全局小波能譜在汶川地震前變化極為相似．

4) 山丹與古豐地電場臺站距玉樹地震震中區(qū)距離相同， 均為740 km. 山丹臺與古豐臺相距217 km， 二者在震前全局小波能譜值同步增大． 研究發(fā)現(xiàn)， 山丹臺與古豐臺NS測道長極距的能譜值變化幾乎一致．

5) 在本研究過程中， 多次出現(xiàn)小波能譜值同步增大或減少的現(xiàn)象， 分析認(rèn)為可能是由于震源區(qū)激發(fā)的電磁輻射通過特定的導(dǎo)電通道傳播到臺站引起的. 但是臺站所在地下介質(zhì)局部激發(fā)的宏觀電磁輻射也不能忽略．

6) 本文在幾次大震前觀測到了全局小波能譜值顯著的相對變化， 雖然具有一定的規(guī)律性， 但仍缺乏一定的理論支持， 無法肯定這種顯著的相對變化是由地震的孕育和發(fā)生引起的．

地震的孕育和發(fā)生是一個極其復(fù)雜的過程， 對震前地電場、 地磁場資料的研究和認(rèn)識仍十分有限， 希望本文能對地震預(yù)測和預(yù)報提供一些有益的信息．

感謝審稿專家對本文提出的修改意見和建議．

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Electromagnetic phenomena before 2008 WenchuanMS8.0 and 2010 YushuMS7.1 earthquakes

1)LanzhouBaseofInstituteofEarthquakeScience，ChinaEarthquakeAdministration，Lanzhou730000，China2)LanzhouInstituteofSeismology，ChinaEarthquakeAdministration，Lanzhou730000，China3)ChinaEarthquakeNetworksCenter，Beijing100045，China

This paper studied the changes of the geoelectric and geomagnetic fields before the 2008 WenchuanMS8.0 earthquake in Sichuan Province and the 2010 YushuMS7.1 earthquake in Qinghai Province using the wavelet power spectrum analysis. The results showed that: ① The increased wavelet power value of the geoelectric and geomagnetic fields were observed by the geoelectric stations and the geoelectromagnetic stations near the epicenter before the Wenchuan earthquake. ② The wavelet power value of the geoelectric and geomagentic fields significantly increased in the TIA station and so on in the northeastern margin of Qinghai-Tibet Plateau before the Yushu earthquake， which recovered after the earthquake. ③ The phenomena that the wavelet power value synchronously increased/decreased were recorded more than once at the different channels of different stations near the above two earthquakes. ④ The changes of the wavelet power value were almost same observed by the NS and NW channels of Sandan station and Gufeng station, which are at the same distance from the epicenter of Yushu earthquake. Based on the above analysis， we drew the conclusion preliminarily that the geoelectromagnetic anomalies were mainly caused by the electromagnetic radiation stimulated by the focal development.

2008 WenchuanMS8.0 earthquake; 2010 YushuMS7.1 earthquake; geoelectric field; geomagnetic field; change

中國地震局地震預(yù)測研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(2012IESLZ06)資助.

2013-02-03收到初稿， 2013-11-08決定采用修改稿.

e-mail: fyy416@163.com

10.3969/j.issn.0253-3782.2014.02.012.

10.3969/j.issn.0253-3782.2014.02.012

P315.72+1

A

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