合肥地區(qū)電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)對比分析

孫鴻博 趙楠 陸立

摘 要：選取合肥和肥西兩個(gè)地震臺的電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)作為樣本，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對數(shù)據(jù)變化特征進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明兩個(gè)臺站的數(shù)據(jù)年變化和日變化有高度的一致性，但是由于儀器安裝深度不同，記錄震后數(shù)據(jù)的變化有很大的差異。

關(guān)鍵詞：電磁擾動(dòng) 分析 數(shù)據(jù)對比

中圖分類號：P315.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0032-03

Abstract： The electromagnetic disturbance data of two seismological stations in Hefei and Feixi are taken as samples，the data are processed and the characteristics of data change are compared and analyzed.The results show that the annual and daily variations of the data from the two seismic stations are highly consistent.However， due to the different installation depth， there are great differences in the data recorded after the earthquake.

Key Words： Electromagnetic disturbance； Analysis； Data comparison

電磁擾動(dòng)是一個(gè)被普遍認(rèn)為具有良好發(fā)展前景的地震短臨預(yù)報(bào)手段，近年來受到的關(guān)注也比較多。從2010年底開始，安徽省地震局先后在合肥地區(qū)的合肥地震臺和肥西地震臺安裝了兩套DC-II型電磁擾動(dòng)儀，用來觀察和記錄合肥地區(qū)的電磁擾動(dòng)變化情況。我們選擇這兩個(gè)地震臺的電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行多方位的對比分析，總結(jié)電磁擾動(dòng)的變化特征，對其中的差異進(jìn)行分析，為日后更深入的研究打下基礎(chǔ)。

1 臺站環(huán)境及儀器信息

合肥地震臺位于安徽省合肥市西郊的一座死火山（大蜀山）山腳，緊靠大蜀山森林公園，在著名的郯廬斷裂帶西側(cè)30km處，地下基巖為火山成巖石輝綠巖侵入白堊系紅砂巖。肥西地震臺位于合肥市肥西縣紫蓬山內(nèi)，距合肥地震臺直線距離約為18km，地下分布著紅砂巖、礫巖及大別山雜巖。

兩個(gè)臺站使用的儀器均為鄭州晶微公司生產(chǎn)的DC-II型電磁擾動(dòng)儀，這種儀器目前在河南、安徽、四川等省使用較多，其工作原理是通過傳感器對超低頻電磁信號進(jìn)行采集和放大，轉(zhuǎn)換為電信號以后分為3個(gè)通道輸出：第一通道為甚低頻（0.01～1Hz）；第二通道為超低頻（1～10Hz）；第三通道為低頻（10～20Hz）。為了避免地面干擾因素，儀器一般安裝在井下，合肥臺的儀器安裝在井下23m處，肥西臺的儀器安裝在井下2m處。由于第三通道主要作用是監(jiān)測是否有工業(yè)及電磁干擾，本研究主要采用第一通道和第二通道數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 數(shù)據(jù)變化特征分析

2.1 年變特征對比分析

對數(shù)據(jù)進(jìn)行部分預(yù)處理以后，得到兩個(gè)通道的年變曲線（見圖1）?？梢钥闯觯戏逝_甚低頻數(shù)據(jù)良好，超低頻干擾較大。兩個(gè)臺站第一通道的年變曲線基本一致，呈現(xiàn)先升后降的趨勢。合肥臺的超低頻數(shù)據(jù)由于干擾導(dǎo)致年變趨勢并不明顯，而肥西臺的超低頻數(shù)據(jù)年變趨勢較為明顯，和甚低頻呈鏡像關(guān)系，可以推測，如果合肥臺超低頻數(shù)據(jù)無干擾的話，應(yīng)該和肥西臺類似。

2.2 日變特征對比分析

選取數(shù)據(jù)干擾較少的整天數(shù)據(jù)，剔除固定的干擾和部分較明顯的干擾，得出日變特征圖如圖2所示。

如圖2所示，兩個(gè)臺站的第一通道甚低頻無明顯的日變規(guī)律，而第二通道超低頻的日變特征卻十分明顯。雖然兩個(gè)臺站的第二通道數(shù)據(jù)日變形態(tài)不同，但是數(shù)據(jù)變化的特征較為類似，都是由平緩到下降，然后再上升至初始數(shù)值。在此基礎(chǔ)上我們分析了兩個(gè)臺站第三通道低頻的數(shù)據(jù)變化，合肥臺由于干擾較大，低頻數(shù)據(jù)變化不明顯，肥西臺則是有明顯的日變規(guī)律，數(shù)據(jù)變化特征和第二通道類似。據(jù)此我們推測，合肥臺第三通道應(yīng)該也有相似的日變特征。

由相關(guān)研究認(rèn)為，電磁擾動(dòng)日變規(guī)律主要是受到環(huán)境噪聲的影響。本研究的結(jié)果部分證實(shí)了這種結(jié)論，但是第一通道甚低頻的數(shù)據(jù)并無明顯日變特征。這是正常的變化還是因?yàn)槲粗母蓴_掩蓋了日變的規(guī)律，目前還不得而知，需要更深入地進(jìn)行研究。

2.3 映震情況對比分析

一般來說，地震發(fā)生以后，電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)會(huì)有明顯的變化。分析兩個(gè)臺站震后的甚低頻數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)合肥臺的震后變化很明顯，而肥西臺則無變化。例如：2014年4月20日安徽霍山4.2級地震。

圖3為原始數(shù)據(jù)圖，為保持?jǐn)?shù)據(jù)的真實(shí)性，并未剔除合肥臺每小時(shí)的地電供電干擾。可以看出，震后合肥臺的甚低頻數(shù)據(jù)急劇上升至高點(diǎn)，然后緩慢下降，約30min后恢復(fù)正常，而肥西臺甚低頻數(shù)據(jù)則無變化。

兩個(gè)臺站的基巖均為紅砂巖，相對來說，本次地震的震中距離肥西臺更近，約為70km，從理論上說應(yīng)該記錄更加清晰，事實(shí)上卻是距離更遠(yuǎn)的合肥臺（約85km）清晰地記錄到此次震后的電磁變化。排除各方面的原因以后，經(jīng)過分析認(rèn)為：合肥臺的儀器安裝深度更大，距離巖石破裂引起的電磁變化區(qū)域更近，所以清晰地記錄到了震后的數(shù)據(jù)變化。肥西臺的儀器由于安裝在接近地表的位置，所以未能記錄到震后的電磁變化。

3 結(jié)論

通過對兩個(gè)臺站電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)的分析對比，得出如下結(jié)論。

（1）兩個(gè)臺站的電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)有著清晰的年變規(guī)律，相對來說，肥西臺數(shù)據(jù)質(zhì)量優(yōu)于合肥臺。同時(shí)，兩個(gè)臺站的第二、第三通道數(shù)據(jù)都有固定的日變規(guī)律，第一通道則沒有明顯的日變規(guī)律。在這個(gè)方面，兩個(gè)臺站的數(shù)據(jù)有著高度的一致性。

（2）兩個(gè)臺站使用同樣的儀器，且基巖相近，可是映震情況卻完全不同。由于儀器安裝深度的差異，合肥臺的同震效應(yīng)非常明顯，而肥西臺沒有同震效應(yīng)。

作為近年來比較受關(guān)注的地震監(jiān)測手段，電磁擾動(dòng)目前的研究還處于探索階段，研究成果暫時(shí)還不能滿足日常的工作需求，這就需要我們做更多的工作，早日實(shí)現(xiàn)理論和技術(shù)上的雙重突破。

參考文獻(xiàn)

[1] 李軍輝.淮南臺電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)變化特征及影響因素初探[J].華南地震，2012，32（4）：45-51.

[2] 孫鴻博.合肥地震臺電磁擾動(dòng)數(shù)據(jù)變化分析[J].地震地磁觀測與研究，2016（6）：56-59.