佛子嶺地震臺電磁波數據變化初步探究

朱厚林 陸棟梁 應允翔 陶方宇 周志 劉浩

摘? 要：該文描述了佛子嶺地震臺GS-2000-DC超低頻電磁擾動儀的的基本情況、工作原理等，介紹了GS-2000-DC超低頻電磁擾動儀在佛子嶺臺的運行情況。通過收集佛子嶺臺近年來電磁波觀測資料的處理與映震分析，初步分析了GS-2000-DC電磁擾動儀對近、遠震的映震反應以及人為干擾、環境因素對該套設備的影響。通過分析，佛子嶺臺電磁擾動儀對近震有明顯的映震反應，且對于遠震映震反映也有映震效應，但每當震前數據有明顯變化，且震級越大，對應的電磁波數據異常出現的時間越早，異常持續天數越多，大幅度突跳也更加明顯，對人為干擾，如人進山洞對儀器的干擾性并不明顯，因電磁波所測的是電磁引起的電場變化、故不難理解，通過該文可知，佛子嶺水電站發電對電磁波數據變化的影響甚大。

關鍵詞：地震臺? 電磁波? 數據變化? 映震

中圖分類號：P315 ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2020）07（c）-0051-04

Preliminary Study on the Changes of Electromagnetic Wave Data at Foziling Seismic Station

ZHU Houlin1，2? LU Dongliang2? YING Yunxiang3，4? TAO Fangyu2? ZHOU Zhi1，2? LIU Hao1，2

（1.Foziling Seismological Station of Anhui Province，Liu'an，Anhui Province，237200 China;2.Dabie Mountain Earthquake Monitoring and Forecasting Experimental field，liu'an，Anhui Province，237000 China;3.Seismological Station of Mengcheng，Bozhou，Anhui Province，233500 China;4.Anhui Mengcheng Geophysical National Field Scientific Observation and Research Station，bozhou，anhui province，233500 China）

Abstract： This article describes the basic situation， working principle and operation of GS-2000-DC ultra low frequency electromagnetic disturbance instrument on Foziling Seismic Station.By collecting data， this paper analyzes the electromagnetic disturbance of nearly， distant earthquake reflect reflect the influence on the set of equipment， and human disturbance has obvious reflect earthquake response to recent earthquakes， and is also at the reflect effect for distant earthquake， and the larger the magnitude， the corresponding anomaly in the earlier time， abnormal last days， the more greatly kick is more apparent， into the cave interference is not obvious to people.

Key Words： Seismic station; Electromagnetic waves; Data changes; Reflection

佛子嶺地震臺處于地處霍山地震窗口，位于大別山北麓北淮陽斷褶帶內。東北距梅山—龍河口斷裂17km、西南距青山—曉天斷裂1km、西北距落兒嶺—土地嶺斷裂8km，地層主要為下元古界大別山群變質雜巖、震旦一志留系佛子嶺群片巖系及株羅系火山巖。霍山地區是小震高發區，并且經常發生震群活動，在小震群活動的高峰時段內，每日可記錄到幾十次甚至上百次地震、每年累計可記錄到幾百到上千次地方小震。自公元294年至今，霍山地區地震不斷，微震、震群頻繁。

佛子嶺臺于2014年8月29日安裝GS-2000-DC電磁擾動儀，運行至今已有3年。數據庫僅有2016年之后的部分數據。其探頭放置于形變山洞內，目前總體情況良好。此系統的新建，對于霍山地區地震監測能力有所提高。

1? GS-2000-DC電磁擾動儀概述及工作原理

GS-2000-DC電磁擾動儀主要由磁擾動傳感器、電磁擾動監測儀、數據采集儀和前兆儀器專用充電機等設備構成，該儀器把深井傳感器上感應到的Z分量電磁擾動信號進行放大處理、轉換為電信號用于記錄地震孕育、能量聚集、釋放過程、震源產生的電磁輻射的異常變化等情況，進行臨震預報，電磁擾動儀還具有對低頻弱磁場的放大作用。

電磁擾動儀的磁擾動傳感器是根據“磁感應”原理設計而成，其結構上具有對低頻弱磁場放大作用，材料上采用低頻敏感磁芯，在制作成的磁芯上繞制一定數量的線圈，并有嚴格的靜電屏蔽層，提高了抗干擾能力。磁傳感器安裝在一個壓力容器內，達到了防潮和減少熱噪音的作用。電磁擾動儀把傳感器上感應到的電磁擾動信號轉換為電信號，并進行分頻率段處理，在不同波段上輸出的電磁擾動強度。波段劃分3個通道：通道1為0.01～1Hz，甚低頻段反映巖石擠壓脈沖輻射;通道2為1～10Hz，超低頻段反映巖石微破裂輻射;通道3為10～20Hz。低頻觀測通道，其主要作用是檢測是否有工業及其他環境電磁干擾。3個通道可以起到互相對比、相互印證的作用。

2? 安徽電磁擾動臺站分布

2008年以來增上淮北、淮南、滁州、肥西、合肥5個電磁波。“十二五”新增上金寨、六安、肥東、白山、安慶、池州6個電磁波。2014-2015年，相繼發生了長豐震群，霍山4.3級地震，金寨震群，阜陽4.2級地震。短臨跟蹤的有金寨、佛子嶺、桐城3個臺（鄭州GS-2000）。

3? 佛子嶺地震臺觀測資料數據分析與映震分析

3.1 觀測資料數據分析

選取了2016年4月至2018年12月三通道數據。通道1是0.0～1Hz的甚低頻段，反映巖石擠壓脈沖輻射，通道2為1～10Hz超低頻段，反映巖石微破裂輻射，通道3為10～20Hz低頻觀測通道，檢測是否有工業及其他環境電磁干擾。3個通道可以起到互相對比、相互印證的作用。其中通道一受到時常受到干擾，2017年1月21日繼安慶樅陽ML3.1級地震、青海門源Ms6.7級地震（據佛子嶺臺測震單臺系統測定）后，三通道均發生數據突跳，極為一致性。

3.2? 觀測資料映震分析

3.2.1? 2017年4月29日安徽金寨Ms3.0級地震

2017年4月29日，安徽金寨Ms3.0級地震，由于金寨地震與臺站距離近，可以看到第二通道和第三通道有明顯數據變化，具體見圖1。

3.2.2? 2017年8月8日四川九寨溝Ms7.0級地震

2017年8月8號，四川九寨溝Ms7.0級地震，震中距離臺站1189km，佛子嶺臺形變儀器清晰記錄到地震所導致的形變變化，GS-2000-DC可以看到三通道有明顯數據變化，具體見圖2。

由圖3可知，四川九寨溝Ms7.0級地震前電磁擾動儀卻有明顯異常，且當天未有發生人進山洞情況，佛子嶺水庫未發生水庫泄洪，但不排除電站發電的疊加性的可能。

4? GS-2000-DC與人為干擾、環境變化之間的相關性

2016年3月8日人進山洞維修儀器敘述如下。

2016年3月8日08：40～22：06，NS分量（2221）、EW分量（2222）因武漢所劉軍和省局趙希磊、陳勝，及臺站人員進山洞維修VP擺造成錯誤數據，按學科組要求作缺數處理;二分量數據于22：07恢復，對GS-2000-DC無影響，具體見圖4。

5? 結語

GS-2000-DC超低頻電磁觀測擾動儀在佛子嶺地震臺已運行3年多，電磁波觀測數據一直十分穩定。通過以上示例，初步分析，干擾數據規律可人工排除，記錄的數據較完整。

對于近震，佛子嶺臺電磁波數據有明顯的映震反應，比如2017年4月29號，安徽金寨Ms3.0級地震，并且對于遠震映震反應也有映震效應，再比如2017年8月8日四川九寨溝Ms7.0級地震，但每當震前數據有明顯變化，且震級越大，對應的電磁波數據異常出現的時間越早，異常持續天數越多，大幅度突跳也更加明顯。

通過第四節對于人為干擾，如人進山洞對儀器的干擾性并不影響，因電磁波所測的是電磁引起的電場變化，故不難理解，但是顯然可以看出，佛子嶺電站的發電對電磁波數據變化的影響尤其之大，且發電是長期的、持續的，受此長期影響，由所繪圖件可知數值時常達到2500mv。

對GS-2000-DC研究前景廣泛，目前尚未有成熟的研究分析系統支撐，尚有很多未知領域及可探究之處，因筆者能力有限及所有臺站電磁波數據資料時間是不同步的，具有局限性和個別差異性，暫初步探究于此，下一步計劃將皖西地區乃至全省所有電磁波設備進行綜合對比分析，深入探究超低頻電磁波對未來短臨預報的重要意義。

參考文獻

[1] 李華良，姜明麗，龐明明，等.地震帶電綜合環境試驗中試品放電的暫態過程仿真分析[J].電工電氣，2019（8）：54-56，61.

[2] 李浩民.安徽霍山地區主要控震構造特征及地震活動性分析[D].中國地質大學（北京），2018.

[3] 王曉美.地磁場相對變化觀測技術研究[D].中國地震局地球物理研究所，2019.

[4] 李軍輝，何康，鄭海剛，等.安徽阜陽4.3級地震前電磁擾動異常分析[J].四川地震，2018（3）：29-32.

[5] 蔡潤，武震，譚大誠，等.地震前的電磁異常綜述[J].華南地震，2018，38（1）：1-16.

[6] 解滔，劉杰，盧軍，等.2008年汶川Ms8.0地震前定點觀測電磁異常回溯性分析[J].地球物理學報，2018，61（5）：1922-1937.