2020年唐山古冶5.1級(jí)地震前后巖石圈磁場(chǎng)異常變化分析

張海洋, 毛豐龍, 王朝景, 劉德強(qiáng), 李 博

(1. 河北紅山巨厚沉積與地震災(zāi)害國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 河北 邢臺(tái) 054000;2. 河北省地震局保定地震監(jiān)測(cè)中心站, 河北 保定 071000)

0 引言

根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定,2020年7月12日河北唐山古冶區(qū)(39.78°N,118.44°E)發(fā)生5.1級(jí)地震,震源深度10 km,當(dāng)?shù)卣鸶袕?qiáng)烈,北京、天津等地均有震感。震源機(jī)制解顯示,該地震具有走滑型破裂性質(zhì)[1],震中位于唐山地區(qū)NE向的寧河-昌黎斷裂、豐臺(tái)-野雞坨斷裂,以及NW向的灤縣-樂(lè)亭斷裂、薊河斷裂構(gòu)成的菱形斷裂體系東北部,內(nèi)部發(fā)育唐山斷裂及一些隱伏斷裂,構(gòu)造較為復(fù)雜[2]。1976年7月28日唐山7.8級(jí)強(qiáng)烈地震就發(fā)生在該斷裂體系內(nèi)。許多學(xué)者利用地磁場(chǎng)和重力場(chǎng)資料對(duì)該地區(qū)的地球物理場(chǎng)進(jìn)行了大量研究,如張永仙等[3]在唐山7.8級(jí)地震前發(fā)現(xiàn)了持續(xù)的重力正變化;蔣邦本等[4]利用多期野外觀測(cè)資料,觀測(cè)到唐山7.8級(jí)地震前后地磁場(chǎng)具有顯著的差異。

巖石圈磁場(chǎng)與地質(zhì)結(jié)構(gòu)和構(gòu)造活動(dòng)有關(guān),強(qiáng)烈地震的孕育及發(fā)生導(dǎo)致地殼介質(zhì)的磁性產(chǎn)生變化,從而引起巖石圈磁場(chǎng)的異常變化[5-6]。通過(guò)對(duì)巖石圈磁場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化特征進(jìn)行深入分析,有可能捕獲地震前兆的震磁信息。近年來(lái),中國(guó)地震局流動(dòng)地磁技術(shù)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)各地區(qū)開(kāi)展流動(dòng)地磁測(cè)量,并對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)量成果進(jìn)行精細(xì)處理和深入分析,獲得了很多震磁關(guān)系的研究成果:如巖石圈磁場(chǎng)在地震前具有一定的異常變化[7-10];巖石圈磁場(chǎng)異?？臻g分布與中強(qiáng)地震的發(fā)震地點(diǎn)和區(qū)域巖石圈結(jié)構(gòu)相關(guān),孕震區(qū)與非孕震區(qū)相比具有顯著的磁場(chǎng)差異特征[11-12];區(qū)域構(gòu)造分布一定程度上控制了巖石圈磁場(chǎng)的變化和分布形態(tài)[13-15]。以上可以看出,基于流動(dòng)地磁觀測(cè)資料分析做出的巖石圈異常變化模型與眾多地區(qū)的震例、構(gòu)造具有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

本文利用唐山及周邊地區(qū)2019年9月、2020年4月、2020年9月和2021年4月連續(xù)4期的流動(dòng)地磁觀測(cè)資料,通過(guò)數(shù)據(jù)處理獲得“2019-09-2020-04”、“2020-04-2020-09”和“2020-09-2021-04”3期(分別對(duì)應(yīng)震前、同震、震后)半年尺度的巖石圈磁場(chǎng)變化結(jié)果,以此系統(tǒng)分析古冶5.1級(jí)地震前后不同時(shí)期研究區(qū)巖石圈磁場(chǎng)異常變化過(guò)程及震磁關(guān)系。這對(duì)于該地區(qū)及其他地區(qū)震磁異常信息識(shí)別和地震中短期預(yù)報(bào)都具有一定的參考意義。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

目前,河北省地震局流動(dòng)地磁技術(shù)團(tuán)隊(duì)在每年的4月份和9月份對(duì)唐山及周邊地區(qū)開(kāi)展流動(dòng)地磁矢量三要素(地磁總強(qiáng)度F、磁偏角D、磁傾角I)測(cè)量,并通過(guò)地磁要素間的三角函數(shù)關(guān)系,獲得水平分量H、東向分量Y、北向分量X及垂直分量Z的四個(gè)要素?cái)?shù)值。震中區(qū)域測(cè)點(diǎn)共有14個(gè),平均間距約70 km,基本呈網(wǎng)格狀均勻分布(圖1)。測(cè)點(diǎn)處設(shè)有固定標(biāo)識(shí),每期進(jìn)行6組重復(fù)測(cè)量,取平均值作為該測(cè)點(diǎn)的測(cè)值。測(cè)點(diǎn)觀測(cè)環(huán)境良好,無(wú)電磁干擾,觀測(cè)數(shù)據(jù)能夠準(zhǔn)確反映該地區(qū)的磁場(chǎng)特征。

圖1 研究區(qū)構(gòu)造及測(cè)點(diǎn)分布示意圖

1.2 數(shù)據(jù)處理方法

野外流動(dòng)地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)是由不同來(lái)源磁場(chǎng)成分疊加而成的混合場(chǎng),若想獲取巖石圈磁場(chǎng)變化,需對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行以下處理:

(1) 日變通化改正。為消除流動(dòng)地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)包含的地磁場(chǎng)日變化等外源場(chǎng)成分,本文利用地磁臺(tái)網(wǎng)通化法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變通化改正[16],通化值選取某一磁靜日的午夜(00:00-03:00)均值。

(2) 長(zhǎng)期變化改正。為消除觀測(cè)數(shù)據(jù)中的地球主磁場(chǎng)長(zhǎng)期變化成分,采用IGRF13_SV模型方法,對(duì)兩期日變通化數(shù)據(jù)集進(jìn)行長(zhǎng)期變化改正,改正日期為上一期的日變通化日。

(3) 主磁場(chǎng)剝離。以IGRF-13為觀測(cè)區(qū)域地球主磁場(chǎng)參考場(chǎng)模型,用長(zhǎng)期變化改正后數(shù)據(jù)減去相同空間坐標(biāo)的主磁場(chǎng)模型數(shù)據(jù),以此消除地磁內(nèi)源場(chǎng)中的主磁場(chǎng)成分,從而得到當(dāng)期巖石圈磁場(chǎng)空間分布數(shù)據(jù)模型。將相鄰兩期巖石圈磁場(chǎng)相減,可獲得巖石圈磁場(chǎng)空間變化模型。

2 區(qū)域巖石圈磁場(chǎng)年變化

2.1 巖石圈磁場(chǎng)異常變化分析

本節(jié)以巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量(東向分量變化ΔY與北向分量變化ΔX的合成)及巖石圈磁場(chǎng)磁偏角、磁傾角、總強(qiáng)度等要素的多期半年變化為代表,分別給出其在唐山古冶5.1級(jí)地震前后的巖石圈磁場(chǎng)變化圖像,討論在震前、同震及震后不同時(shí)期震中區(qū)域巖石圈磁場(chǎng)各要素的演化過(guò)程,如圖2～5所示。

圖2 唐山古冶5.1級(jí)地震前后巖石圈磁場(chǎng)水平矢量變化

(1) 水平矢量

由圖2(a)可以看出,震前巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量在震中附近出現(xiàn)由南向北的方向分散、轉(zhuǎn)向和小幅度的幅值弱化現(xiàn)象。沿灤縣-樂(lè)亭斷裂由南向北看,水平矢量方向與灤縣-樂(lè)亭斷裂走向基本一致,呈NNW向的整體趨勢(shì);在震中附近,唐山斷裂、寧河-昌黎斷裂和灤縣-樂(lè)亭斷裂交匯處水平矢量方向發(fā)生改變,由NW向逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻麰W向,且幅值也在震中處出現(xiàn)逐漸減小的特征。

由圖2(b)可以看出,同震時(shí)期巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量在震中附近出現(xiàn)由南向北的匯聚現(xiàn)象。與震前相比,同震時(shí)期水平矢量方向在沿灤縣-樂(lè)亭斷裂走向上繼續(xù)保持NNW向的整體趨勢(shì)不變,但在唐山斷裂和豐臺(tái)-野雞坨斷裂交匯處方向由震前的NW向、近EW轉(zhuǎn)變?yōu)榻黃N向,在震中處出現(xiàn)方向匯聚的特征,這也許意味著唐山古冶5.1級(jí)地震的發(fā)震構(gòu)造主要受唐山斷裂和豐臺(tái)-野雞坨斷裂控制。幅值變化也由南向北逐漸減小,震中則處于幅值變化的過(guò)渡帶。

由圖2(c)可以看出,震后時(shí)期巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量在震中附近整體表現(xiàn)出方向由西向東平順展布和幅值逐漸增大的現(xiàn)象。與震前和同震時(shí)期相比,震后時(shí)期水平矢量方向在沿灤縣-樂(lè)亭斷裂走向上出現(xiàn)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象,由原來(lái)的NNW向轉(zhuǎn)變?yōu)榻麰W向和SE向,在唐山斷裂、寧河-昌黎斷裂和灤縣-樂(lè)亭斷裂交匯處也由近EW向和近SN向逐漸向SE向轉(zhuǎn)變,在震中處水平矢量方向出現(xiàn)由西向東的整體趨勢(shì)及幅值逐漸增大的特征。

(2) 磁偏角

由圖3(a)可以看出,震前震中位于磁偏角減小(負(fù))異常變化區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)磁偏角出現(xiàn)南負(fù)北正的分布特征,正負(fù)異常變化范圍在-0.7′ ～ +0.35′,變化均值為-0.12′,在研究區(qū)的中部和北部分別出現(xiàn)磁偏角的負(fù)異常變化極值區(qū)和正異常變化極值區(qū)。磁偏角“0”變線(xiàn)在灤縣-樂(lè)亭斷裂和寧河-昌黎斷裂交匯處向震中發(fā)生彎曲。震中位于磁偏角持續(xù)負(fù)異常變化范圍內(nèi),變化值為-0.23′,距離最近“0”變線(xiàn)26 km左右,周邊無(wú)高梯級(jí)帶分布。

飲食的基本功能是提供營(yíng)養(yǎng)和健康，其次才是滋味。倘若兼而有之，那是再理想不過(guò)的?，F(xiàn)在經(jīng)濟(jì)條件好了，物流很發(fā)達(dá)，想吃點(diǎn)東西并不難，但注意養(yǎng)成科學(xué)合理的飲食觀和飲食習(xí)慣很重要。一味地貪圖美味、口福和快感，會(huì)使“啤酒肚”、痛風(fēng)、肥胖癥和“三高”人群有增無(wú)減。此外因不斷追求美食，上天入地求之遍，同保護(hù)生態(tài)環(huán)境也存在著矛盾，有一句話(huà)說(shuō)的好，沒(méi)有買(mǎi)賣(mài)，就沒(méi)有殺戮。

由圖3(b)可以看出,同震時(shí)期震中附近有磁偏角“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶通過(guò)。從西北向東南看,研究區(qū)內(nèi)磁偏角呈現(xiàn)正負(fù)異常變化相間分布的特點(diǎn),正負(fù)異常變化范圍在-0.7′ ～ +0.45′,變化均值為-0.13′,在研究區(qū)的中部和東南部分別出現(xiàn)磁偏角的正異常變化極值區(qū)和負(fù)異常變化極值區(qū)。與震前相比,同震時(shí)期磁偏角變化具有減小的趨勢(shì),在灤縣-樂(lè)亭斷裂和豐臺(tái)-野雞坨斷裂交匯處分布有磁偏角“0”變線(xiàn)及高梯級(jí)帶。震中位于磁偏角“0”變線(xiàn)附近,變化值為-0.04′,距離最近“0”變線(xiàn)僅4 km左右,且附近有高梯級(jí)帶分布。

由圖3(c)可以看出,震后震中位于磁偏角增大(正)異常變化區(qū)域。從西向東看,研究區(qū)內(nèi)磁偏角同樣呈現(xiàn)正負(fù)異常變化相間分布的特點(diǎn),負(fù)異常變化區(qū)主要分布于研究區(qū)的東、西兩部,正異常變化區(qū)主要分布于研究區(qū)的中部。正負(fù)異常變化范圍在-0.5′ ～ +0.7′,變化均值為+0.12′,在研究區(qū)的南部和東部分別出現(xiàn)磁偏角的正異常變化極值區(qū)和負(fù)異常變化極值區(qū)。與震前和同震時(shí)期相比,震后磁偏角變化具有增大的趨勢(shì)。磁偏角“0”變線(xiàn)在薊河斷裂處向西發(fā)生彎曲,并在其兩側(cè)形成磁偏角的正負(fù)異常變化的極值區(qū)。震中位于磁偏角持續(xù)正異常變化范圍內(nèi),變化值為+0.53′,距離最近“0”變線(xiàn)52 km左右,周邊無(wú)高梯級(jí)帶分布。

(3) 磁傾角

由圖4(a)可以看出,震前震中附近有磁傾角“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶通過(guò)。研究區(qū)內(nèi)磁傾角呈現(xiàn)西正東負(fù)的分布特征,正負(fù)異常變化范圍在-0.26′～+0.32′,變化均值為-0.03′,在研究區(qū)的西部和中部分別出現(xiàn)磁傾角的正異常變化極值區(qū)和負(fù)異常變化極值區(qū)。磁傾角“0”變線(xiàn)在唐山斷裂和豐臺(tái)-野雞坨斷裂交匯處附近向震中發(fā)生彎曲。震中位于磁傾角“0”變線(xiàn)附近,變化值為-0.03′,距離最近“0”變線(xiàn)僅6 km左右,且附近有高梯級(jí)帶分布。

由圖4(b)可以看出,同震時(shí)期震中位于磁傾角負(fù)異常變化區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)磁傾角主要分布負(fù)異常變化,異常變化范圍在-0.4′～+0.0′,變化均值為-0.19′,在研究區(qū)的東南部出現(xiàn)磁傾角的負(fù)異常變化極值區(qū)。與震前相比,同震時(shí)期磁傾角變化具有減小的趨勢(shì)。震中位于磁傾角負(fù)異常變化區(qū)域內(nèi),變化值為-0.16′,周邊無(wú)磁傾角“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶分布。

由圖4(c)可以看出,震后震中位于磁傾角正異常變化區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)磁傾角主要分布正異常變化,異常變化范圍在0.0′～+0.4′,變化均值為+0.25′,在研究區(qū)的西部出現(xiàn)磁傾角的正異常變化極值區(qū)。與震前和同震時(shí)期相比,震后磁傾角變化具有增大的趨勢(shì)。震中位于磁傾角正異常變化區(qū)域內(nèi),變化值為+0.15′,周邊無(wú)磁傾角“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶分布。

(4) 磁場(chǎng)總強(qiáng)度

由圖5(a)可以看出,震前震中位于磁場(chǎng)總強(qiáng)度減小(負(fù))異常變化區(qū)域。研究區(qū)內(nèi)磁場(chǎng)總強(qiáng)度主要以負(fù)異常為主,僅在研究區(qū)的西北部和東南部分布小范圍正異常,正負(fù)異常變化范圍在-4.3～+2.2 nT,變化均值為-1.23 nT,在研究區(qū)的西北部出現(xiàn)磁偏角的正異常變化極值區(qū)和負(fù)異常變化極值區(qū)。震中位于磁場(chǎng)總強(qiáng)度負(fù)異常變化區(qū)域內(nèi),變化值為-0.66 nT,周邊無(wú)磁場(chǎng)總強(qiáng)度“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶分布。

圖5 唐山古冶5.1級(jí)地震前后巖石圈磁場(chǎng)總強(qiáng)度變化

由圖5(c)可以看出,震中附近具有磁場(chǎng)總強(qiáng)度“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶通過(guò)。研究區(qū)內(nèi)磁場(chǎng)總強(qiáng)度呈現(xiàn)東負(fù)西正的分布特征,正負(fù)異常變化范圍在-3.4～+1.8 nT,變化均值為-0.59 nT,在研究區(qū)的中部和東部分別出現(xiàn)磁場(chǎng)總強(qiáng)度的正異常變化極值區(qū)和負(fù)異常變化極值區(qū)。與震前和同震時(shí)期相比,震后磁場(chǎng)總強(qiáng)度變化具有減小的趨勢(shì)。磁場(chǎng)總強(qiáng)度“0”變線(xiàn)在灤縣-樂(lè)亭斷裂和寧豐臺(tái)-野雞坨斷裂交匯處附近向震中發(fā)生彎曲。震中位于磁場(chǎng)總強(qiáng)度“0”變線(xiàn)附近,變化值為+0.46 nT,距離最近“0”變線(xiàn)9 km左右,且附近有高梯級(jí)帶分布。

2.2 巖石圈磁場(chǎng)變化與古冶地震的關(guān)系

由唐山古冶5.1級(jí)地震前后半年期巖石圈磁場(chǎng)變化圖像(圖2～5)可以看出:(1)震中區(qū)附近地震前巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量具有方向轉(zhuǎn)向及幅值弱化的異常變化現(xiàn)象,同震及震后時(shí)期水平矢量方向發(fā)生反轉(zhuǎn),呈現(xiàn)“震前由震中向周邊分散→同震時(shí)期由周邊向震中匯聚發(fā)震→震后方向反轉(zhuǎn)”的時(shí)空演化過(guò)程;(2)震中區(qū)附近巖石圈磁場(chǎng)磁偏角存在“震前減小(負(fù))變化→同震時(shí)期分布有磁偏角高梯級(jí)帶和“0”變線(xiàn)→震后增大(正)變化”的異?，F(xiàn)象,磁偏角“0”變線(xiàn)在地震前后具有逐漸向西偏移的特征;(3)震中區(qū)附近磁傾角在震前具有“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶通過(guò)的異常現(xiàn)象,同震及震后時(shí)期具有先減小后增大的變化特征;(4)震中區(qū)附近磁場(chǎng)總強(qiáng)度呈現(xiàn)“震前先減小-同震時(shí)期增大-震后再減小”的變化特征,震后時(shí)期有“0”變線(xiàn)和高梯級(jí)帶通過(guò)。

相對(duì)而言,震中附近巖石圈磁場(chǎng)水平矢量及巖石圈總強(qiáng)度在地震前后具有相對(duì)明顯的異常變化特征。

2.3 震中附近測(cè)點(diǎn)時(shí)序變化

為了分析唐山古冶地震前后震中附近測(cè)點(diǎn)的巖石圈磁場(chǎng)時(shí)序變化,如圖6(a)所示,選取震中周邊5個(gè)測(cè)點(diǎn),對(duì)經(jīng)日變通化改正、長(zhǎng)期變化改正、主磁場(chǎng)剝離后的剩余的巖石圈磁場(chǎng)總強(qiáng)度值進(jìn)行分析。以2019年9月總強(qiáng)度值為基準(zhǔn),各測(cè)點(diǎn)的數(shù)值變化時(shí)間序列如圖6(b)所示。

由圖6可以看出,震中附近各測(cè)點(diǎn)巖石圈磁場(chǎng)總強(qiáng)度值在地震前后的變化具有規(guī)律性,呈現(xiàn)“震前緩慢減小→同震時(shí)期急劇增大→震后急劇減小”的特征,變化均值在8 nT以下。2019年9月-2020年4月,震前震中附近各測(cè)點(diǎn)總強(qiáng)度值出現(xiàn)緩慢減小的趨勢(shì);2020年4月-2020年9月,同震時(shí)期震中附近各測(cè)點(diǎn)總強(qiáng)度值出現(xiàn)急劇增大的趨勢(shì);2020年9月-2021年4月,地震發(fā)生后震中附近各測(cè)點(diǎn)總強(qiáng)度值又出現(xiàn)急劇減小的反向變化,最大變化幅值達(dá)10 nT。

3 結(jié)語(yǔ)

本文利用唐山及周邊地區(qū)2019年9月、2020年4月、2020年9月和2021年4月連續(xù)4期的流動(dòng)地磁觀測(cè)資料,分析了唐山古冶5.1級(jí)地震前后半年期的巖石圈磁場(chǎng)異常動(dòng)態(tài)變化特征,獲得以下認(rèn)識(shí):

(1) 2020年唐山古冶5.1級(jí)地震前后震中處巖石圈磁場(chǎng)具有不同的異常變化特征,主要表現(xiàn)為:地震前巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量具有方向轉(zhuǎn)向及幅值弱化的異常變化現(xiàn)象;隨著地震發(fā)生,同震及震后時(shí)期地磁場(chǎng)發(fā)生了恢復(fù)性的反向調(diào)整變化,在唐山斷裂和豐臺(tái)-野雞坨斷裂交匯處出現(xiàn)巖石圈磁場(chǎng)水平矢量方向轉(zhuǎn)向及幅值增大的現(xiàn)象。總的來(lái)說(shuō),呈現(xiàn)“震前由震中向周邊分散→同震時(shí)期由周邊向震中匯聚發(fā)震→震后方向反轉(zhuǎn)”的時(shí)空演化過(guò)程。

(2) 震中附近各測(cè)點(diǎn)巖石圈磁場(chǎng)總強(qiáng)度值在地震前后具有規(guī)律性的時(shí)序變化,均呈現(xiàn)“震前緩慢減小→同震時(shí)期急劇增大→震后急劇減小”的變化特征。

(3) 依據(jù)壓磁效應(yīng)和斷層壓失穩(wěn)模型分析,地震前后巖石圈磁場(chǎng)的異常變化或許是由震中附近斷裂在震前、同震及震后不同時(shí)期地應(yīng)力的積累和釋放所致。

由于震中附近流動(dòng)地磁測(cè)點(diǎn)之間的距離較大(約70 km),觀測(cè)時(shí)間間隔較長(zhǎng)(0.5 年),所得到的信息難以全面反映出唐山古冶5.1級(jí)地震孕育和發(fā)生的過(guò)程。但本文通過(guò)對(duì)典型地震半年尺度的巖石圈磁場(chǎng)異常變化的研究,捕捉與孕震、發(fā)震有關(guān)的巖石圈磁場(chǎng)時(shí)空演化特征及震磁關(guān)系,對(duì)震磁異常信息識(shí)別和中短期預(yù)報(bào)具有一定的參考意義。

4 討論

構(gòu)造磁學(xué)表明,地震活動(dòng)、火山噴發(fā)等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)引起局部巖石圈磁場(chǎng)變化。有學(xué)者通過(guò)對(duì)諸多震例震磁關(guān)系的總結(jié)分析,發(fā)現(xiàn)地震前巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量在震中附近出現(xiàn)方向轉(zhuǎn)向和幅值弱化的現(xiàn)象[17],這與本文水平矢量在震中的表現(xiàn)具有相似性。斷層亞失穩(wěn)模型指出[18],地震發(fā)生前,斷層應(yīng)處于穩(wěn)態(tài),以應(yīng)力積累為主;同震變形時(shí)期,斷層進(jìn)入亞失穩(wěn)階段,斷層整體逐漸由以應(yīng)力積累為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐詰?yīng)力釋放為主;地震發(fā)生后一段時(shí)間內(nèi),斷層進(jìn)入失穩(wěn)狀態(tài),應(yīng)力在此階段快速釋放。依據(jù)壓磁效應(yīng)[5,19],巖石的磁化率會(huì)隨應(yīng)力變化而變化,應(yīng)力積累使得巖石磁化強(qiáng)度在應(yīng)力方向上減小,應(yīng)力釋放使得巖石磁化強(qiáng)度在應(yīng)力方向上增大。

在唐山古冶5.1級(jí)地震孕震時(shí)期,唐山斷裂、寧河-昌黎斷裂、豐臺(tái)-野雞坨斷裂和灤縣-樂(lè)亭斷裂交匯處應(yīng)力一直處于積累的狀態(tài),使得巖石磁化強(qiáng)度在應(yīng)力方向上減小,從而造成震中區(qū)域巖石圈磁場(chǎng)變化的水平矢量出現(xiàn)方向分散、轉(zhuǎn)向和幅值弱化的現(xiàn)象;同震時(shí)期,隨著地震發(fā)生,應(yīng)力得到釋放,地震主控?cái)嗔烟粕綌嗔押拓S臺(tái)-野雞坨斷裂處應(yīng)力首先發(fā)生調(diào)整,巖石磁化強(qiáng)度在主控?cái)嗔褏^(qū)域增大,導(dǎo)致水平矢量在這兩個(gè)斷裂交匯處轉(zhuǎn)變?yōu)榉较騾R聚且幅值略微增大;地震發(fā)生后,隨著應(yīng)力的進(jìn)一步釋放,應(yīng)力調(diào)整區(qū)域增大,巖石磁化強(qiáng)度也進(jìn)一步增大,造成灤縣-樂(lè)亭斷裂處水平矢量也出現(xiàn)了方向反轉(zhuǎn)、幅值變大的現(xiàn)象。其他巖石圈磁場(chǎng)變化要素與水平矢量均有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系,猜測(cè)其他要素在地震前后的異常變化同樣與震中附近斷裂的應(yīng)力變化有關(guān)。因此,震中附近主控?cái)嗔褏^(qū)域應(yīng)力的積累和釋放可能是導(dǎo)致古冶5.1級(jí)地震前后巖石圈磁場(chǎng)異常變化的主要原因。

致謝：本文使用了國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心的地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)、IAGA-V5的IGRF主磁場(chǎng)模型和中國(guó)地震局流動(dòng)地磁觀測(cè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)的數(shù)據(jù)結(jié)果,在此一并表示感謝!