張明明　薛志明　周振貴　孫伯樂　汪繼林　李雪華

摘? 要：該文采用盡量減少自然現(xiàn)象如較大磁擾、磁暴、天氣變化等變化影響的電磁場觀測數(shù)據(jù)對磁靜日的日變化分析認(rèn)為，磁靜日電、磁場變化主要由影響范圍在1000km覆蓋蒙城野外站所在區(qū)域的渦旋電流場所主宰，不同磁靜日電、磁場的日變化曲線形態(tài)存在較大差異，同日電、磁場變化的差異由不同場源的自然電場、地磁感應(yīng)場等變化導(dǎo)致。

關(guān)鍵詞：蒙城野外站? 地電場? 地磁場? 磁靜日? 變化率

中圖分類號：P631 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）11（b）-0019-03

地球電磁場包括地磁場和地電場兩個本質(zhì)上相關(guān)的地球物理場。電磁觀測是地震監(jiān)測預(yù)報重要的前兆手段之一，杜學(xué)彬等人（2007）研究認(rèn)為地電場的日變化不僅與緯度有關(guān)而且與季節(jié)有關(guān)。地磁日變化的一般規(guī)律是白天變化大，夜間變化小。

張素琴等人（2010）研究了磁暴期間磁場變化率與地電場的關(guān)系，結(jié)果表明，磁暴期間H分量變化率與地電場東向分量觀測數(shù)據(jù)顯著相關(guān)，并且周期成分相同。由于利用電場、磁場的變化進(jìn)行震兆分析還處于實踐探索階段，目前的當(dāng)務(wù)之急是努力尋找地電場、地磁場的變化規(guī)律和特點。

電磁觀測是地震監(jiān)測預(yù)報重要的前兆手段之一，而利用電場、磁場的變化進(jìn)行震兆分析還處于實踐探索階段，目前的當(dāng)務(wù)之急是努力尋找地電場、地磁場的變化規(guī)律和特點。

1? 臺站的基本情況

蒙城地球物理國家野外科學(xué)觀測研究站（下簡稱蒙城野外站）位于郯廬斷裂帶西側(cè)約140km，皖西北亳州市蒙城縣小澗鎮(zhèn)境內(nèi)的黃柏山上，海拔高程54m，東經(jīng)116.5°，北緯33.4°。臺基主要是震旦系沙巖及第四紀(jì)覆蓋層，周圍地區(qū)覆蓋大都在100～300m左右。巖石出露為尖山、黃柏山、施連山、狼山等南北走向的低山。測區(qū)內(nèi)地形較平坦，測區(qū)內(nèi)為農(nóng)田（旱田）。蒙城野外站電磁場主要進(jìn)行地電阻率、地電場、地磁觀測，觀測儀器為ZD8M地電儀、ZD9A-Ⅱ地電場儀、GM4相對記錄儀進(jìn)行同臺觀測。地電場測區(qū)位于地電阻率測區(qū)內(nèi)，而GM4相對觀測室距該測區(qū)60m左右，相對高度3m左右。

2? 數(shù)據(jù)的選取

目前臺站電、磁場觀測是在地表的固定觀測，所觀測物理量的特性，使其在觀測過程中容易受到各種自然、人為干擾的影響，其中地磁場的擾動、磁暴和降水、雷電的影響占了絕大多數(shù)。各地磁要素日變化的一般規(guī)律是白天變化大，夜間變化小。而地磁靜日變化以一個太陽日為周期依賴于地方太陽時的平靜變化?；九懦溯^大磁擾、磁暴的影響。

根據(jù)地電場、地磁場的廣域性，蒙城野外站地電場觀測區(qū)和地磁觀測儀器布設(shè)位置的差異對觀測數(shù)據(jù)的影響基本可忽略不計。

因此，對比2012年度地電場長極距和自然電位差日均值曲線（見圖1），2012年6～10月受降水、雷電影響變化教大，故選取2012年1～5月數(shù)據(jù)變化較平穩(wěn)時段的磁靜日數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而盡量減少測區(qū)自然環(huán)境環(huán)境等變化帶來的影響。

依據(jù)地球電磁感應(yīng)的理論，地電場的南北分量對應(yīng)于地磁場的東向分量的時序變化，地電場的東西分量對應(yīng)于地磁場的北向分量的時序變化。該文選取地磁的H分量與地電場東西分量進(jìn)行分析。經(jīng)過對地磁H分量分鐘值數(shù)據(jù)繪圖分析，為了更好地比較電、磁場變化的形態(tài)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)特征，選取磁靜日H分量1月14日、2月17日等幾天的電、磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行分鐘值數(shù)據(jù)曲線形態(tài)分析比較，磁靜日H分量曲線部分形態(tài)差異較大（見圖2）。

3? 數(shù)據(jù)處理

由于電、磁場的物理量不同，為了便于比較分析，分別對電場、磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。以當(dāng)日電場、磁場00：00的數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)，分別計算每分鐘相對于00：00數(shù)據(jù)的變化率。為便于比較將磁場變化率擴(kuò)大1000倍。分別繪制電、磁場變化率曲線圖，具體見圖3。

即H變化率=（X_n-X₁）/X₁×100×1000? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

E0變化率=（X_n-X₁）/X₁×100? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

3.1 日總K值、電磁變化的相關(guān)性、出現(xiàn)轉(zhuǎn)折時差

具體情況見表1。

3.2 地電場、地磁場磁靜日曲線峰、谷轉(zhuǎn)折分析

具體情況見表2。

4? 分析

從圖3可以看出，不同磁靜日電、磁場的變化形態(tài)存在較大差異，但同日地電場E向分量、地磁場H分量變化率曲線多具有相似的變化形態(tài)，也存在部分變化不一致的現(xiàn)象。

由相關(guān)系數(shù)顯著性檢驗可知，在顯著性水平α=0.01、N=1000的情況下，r≥0.077即認(rèn)為兩者相關(guān)。計算電、磁場變化率的r分析，地電場、地磁場兩者之間存在明顯相關(guān)。2月23日r=-0.003、3月26日r=-0.07相關(guān)性不高，從變化率曲線圖上可以看出930min、820min之后的數(shù)據(jù)變化存在較大的差異。在相關(guān)性較高的時段內(nèi)，仔細(xì)觀察仍可發(fā)現(xiàn)如5月2日640～1320min之間存在部分變化不相符的情況。葉青等人（2007）運用最大熵譜方法對部分臺站地電場日變化、地電暴等譜成分的研究表明：地電場日變化主要是12h的半日波成分最強(qiáng)，24～25h的全日波和8h周期成分次之。其正常的日變形態(tài)具有雙峰雙谷的變化特點，對地電場、地磁場變化率峰、谷轉(zhuǎn)折時刻的統(tǒng)計表明，兩者有相似的峰、谷轉(zhuǎn)折現(xiàn)象，地磁場的轉(zhuǎn)折滯后于地電場的轉(zhuǎn)折，平均達(dá)16.5min。

5? 討論

在蒙城野外站周圍1000km范圍內(nèi)，地磁低點位移異常與蒙城野外站地磁垂直分量日變形態(tài)畸變存在較高的對應(yīng)率，表示該渦旋電流場影響范圍應(yīng)在1000km以內(nèi)等。由地球內(nèi)部感應(yīng)電流所產(chǎn)生的日變磁場與地殼、地幔的電阻率有關(guān)：電阻率大，則感應(yīng)電流小，磁場小;電阻率小，則感應(yīng)電流大，磁場大。地球應(yīng)力場的變化會引起地下電阻率的變化，從而影響日變磁場的正常變化。地磁場峰、谷轉(zhuǎn)折時間較地電場滯后，是否與地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)有關(guān)值得近一步研究。

6? 結(jié)論

（1）不同磁靜日，電、磁場的日變化曲線形態(tài)存在較大差異，但同日的地電、磁場則多具有相似的變化形態(tài)。

（2）磁靜日電、磁場變化的部分差異可能由不同場源如自然電場、地磁感應(yīng)場等變化導(dǎo)致。

（3）磁靜日電、磁場變化主要由影響范圍在1000km覆蓋臺站所在區(qū)域的渦旋電流場所主宰。

（4）地磁場峰、谷轉(zhuǎn)折時間較地電場滯后，是否與地下介質(zhì)電性結(jié)構(gòu)有關(guān)值得近一步研究。

參考文獻(xiàn)

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