陳斌+袁潔浩+王粲+徐如剛+王振東

摘要：闡述了中國地震局流動(dòng)地磁團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在采用的數(shù)據(jù)處理流程，包括最近臺(tái)站替代法的日變通化和自然正交分量模型的長期變化改正。并采用該流程對(duì)野外地磁測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了日變通化和長期變化改正，得到巖石圈磁場(chǎng)年度變化數(shù)值，殘差分析表明誤差不大于10 nT，一般在5 nT之內(nèi)。

關(guān)鍵詞：流動(dòng)地磁監(jiān)測(cè)；數(shù)據(jù)處理流程；日變通化；長期變化改正；誤差分析

中圖分類號(hào)：P318文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2017）03-0335-05

0引言

地震的孕育及發(fā)生過程中，地下能量的積累與釋放過程必然會(huì)引起巖石圈介質(zhì)性質(zhì)，如溫度、應(yīng)力等狀態(tài)的改變。這一性質(zhì)的改變將通過各種震磁效應(yīng)引起巖石磁化率的改變（黃平章等，1990；郝錦綺等，1992，1993；侯登錄等，2003；李海燕，張世紅，2005），從而在地面產(chǎn)生能觀測(cè)到的巖石圈磁場(chǎng)異常變化。因此通過監(jiān)測(cè)地面的巖石圈磁場(chǎng)異常變化研究地震活動(dòng)性是地磁學(xué)科主要研究方向之一。我國的地震學(xué)者通過監(jiān)測(cè)地磁臺(tái)站的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了某些可能的地震地磁異?，F(xiàn)象，取得了如“低點(diǎn)位移”“轉(zhuǎn)換函數(shù)”等理論（馮志生等，2000，2004；劉哲，2002；史勇軍等，2002；王亶文，2003；陳伯舫，2003；丁鑒海等，2004；王世昌等，2004；張淑蘭，江在森，2004；吳小平等，2004；李樹華，2004；李琪等，2005；張繼紅，喬惠珍，2005；蔣延林等，2005；楊濤等，2005），但由于地磁臺(tái)站的空間間隔較大，這一類研究對(duì)空間的辨識(shí)率不高。流動(dòng)地磁研究者也使用空間高分辨率的流動(dòng)地磁數(shù)據(jù)進(jìn)行了地震地磁相關(guān)性的分析（解用明等，2001，2002，2005；詹景立，黃健，2004），但僅重點(diǎn)分析以震中為中心的某一段時(shí)間-空間區(qū)域的變化，缺乏全時(shí)間-空間尺度的辨析，且不同地區(qū)、不同時(shí)間的地震活動(dòng)對(duì)應(yīng)的地磁變化形態(tài)并不一致，這可歸因于其中的某些變化是磁場(chǎng)的正常變化。自2010年初以來，中國地震局流動(dòng)地磁技術(shù)團(tuán)隊(duì)在大華北、南北地震帶和南北天山3個(gè)區(qū)域持續(xù)開展了年尺度的矢量地磁復(fù)測(cè)，發(fā)現(xiàn)了一些與地震相關(guān)地磁異?，F(xiàn)象，如圍繞地震震中出現(xiàn)高梯度分布或者磁偏角零變線等現(xiàn)象（顧春雷等，2010，2012；倪喆等，2014a，b，c；蘇樹鵬等，2016）。本文主要闡述了流動(dòng)地磁技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用的的數(shù)據(jù)處理過程，并分析數(shù)據(jù)處理過程中誤差的可能數(shù)值范圍。

1監(jiān)測(cè)目標(biāo)

按照來源的不同，地球磁場(chǎng)可分為內(nèi)源磁場(chǎng)和外源磁場(chǎng)。內(nèi)源磁場(chǎng)可細(xì)分為源于地球液體外核磁流體動(dòng)力學(xué)過程的主磁場(chǎng)和源于地殼及上地幔物質(zhì)磁性的巖石圈磁場(chǎng)。外源場(chǎng)可細(xì)分為源于固體地球之外的各種電流體系產(chǎn)生的磁場(chǎng)和固體地球內(nèi)部產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)。

由于巖石圈磁場(chǎng)包含了地殼和上地幔物質(zhì)狀態(tài)和結(jié)構(gòu)的豐富信息，因此通過對(duì)巖石圈磁場(chǎng)的研究可以推進(jìn)對(duì)地球演化、地質(zhì)構(gòu)造演變及成礦研究等相關(guān)領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究。從地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)目的來看，發(fā)生在地表60 km范圍內(nèi)的淺源地震往往比同級(jí)別的深源地震會(huì)帶來更大破壞（傅淑芳等，1980；許忠淮，2014），所以地磁場(chǎng)的地震監(jiān)測(cè)目標(biāo)重點(diǎn)應(yīng)為對(duì)應(yīng)淺源地震深度的巖石圈磁場(chǎng)。巖石磁學(xué)的實(shí)驗(yàn)室研究表明：巖石的狀態(tài)，如溫度、應(yīng)力狀態(tài)、巖石顆粒度及鐵磁性物質(zhì)含量等發(fā)生改變時(shí)，其磁性會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，即產(chǎn)生如壓磁效應(yīng)、膨脹磁效應(yīng)、感應(yīng)磁效應(yīng)、熱磁效應(yīng)等震磁效應(yīng)。地震的孕育及發(fā)生過程中，地下能量的積累與釋放過程必然會(huì)引起巖石圈介質(zhì)性質(zhì)狀態(tài)的改變，并產(chǎn)生能觀測(cè)到的磁場(chǎng)異常變化。因此通過監(jiān)測(cè)巖石圈磁場(chǎng)的空間分布及時(shí)間變化的異常特征來研究地震活動(dòng)性是我們的目標(biāo)。

合理、準(zhǔn)確地描述巖石圈磁場(chǎng)的空間分布及時(shí)間變化需要盡可能精準(zhǔn)地從觀測(cè)數(shù)據(jù)中消除各種外源磁場(chǎng)以及地球主磁場(chǎng)的影響。因此，中國地震局制定了觀測(cè)技術(shù)規(guī)范中國地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司.2015.關(guān)于印發(fā)《流動(dòng)地磁測(cè)量基本技術(shù)要求（試行）》的通知.以及日變通化、長期變化改正的數(shù)據(jù)處理流程，以便得到盡可能精確的巖石圈磁場(chǎng)數(shù)據(jù)。

2日變通化

本文闡述了中國地震局流動(dòng)地磁團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理流程，該流程依據(jù)地磁學(xué)的相關(guān)知識(shí)，利用臺(tái)站連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，建立了獨(dú)立的地磁學(xué)日通化和長期變化模型，形成了穩(wěn)定可靠的數(shù)據(jù)處理流程，得到了高精度的巖石圈磁場(chǎng)年度變化數(shù)據(jù)。

選用測(cè)點(diǎn)最近地磁臺(tái)日變通化和自然正交模型長期變化改正的數(shù)據(jù)處理方法過程中需要有諸多特別需要注意的地方。該處理流程帶來的整體誤差小于10 nT，大部分?jǐn)?shù)據(jù)誤差保持在5 nT之內(nèi)。但該流程仍然有諸多可以改進(jìn)的地方，如日變通化處理過程中運(yùn)用的三點(diǎn)近似處理方法和長期變化改正過程中對(duì)數(shù)據(jù)的強(qiáng)烈依賴性都是今后值得仔細(xì)思考和改進(jìn)之處。

本文是中國地震局流動(dòng)地磁團(tuán)隊(duì)集體工作成果的闡述，所用流動(dòng)地磁測(cè)量數(shù)據(jù)為全團(tuán)隊(duì)的工作結(jié)果，在此向全體團(tuán)隊(duì)成員表示感謝。日變通化和長期變化改正所使用的地磁臺(tái)站數(shù)據(jù)來自國家地磁臺(tái)網(wǎng)中心，感謝臺(tái)網(wǎng)中心和全國地磁臺(tái)站工作人員對(duì)流動(dòng)地磁團(tuán)隊(duì)的長期大力支持。中國地震局流動(dòng)地磁技術(shù)團(tuán)隊(duì)希望各位審者和讀者給我們提出寶貴的意見和建議，以促進(jìn)我們團(tuán)隊(duì)的健康進(jìn)步，促進(jìn)流動(dòng)地磁監(jiān)測(cè)乃至地磁學(xué)科的科學(xué)研究水平的提高，促進(jìn)我國的防震減災(zāi)事業(yè)長遠(yuǎn)穩(wěn)固發(fā)展，在此再次感謝。

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