[发明专利]地震预测监测交变电磁场观测台网

说明书

技术领域

本发明涉及地震预测技术领域,尤其是地震预测监测交变电磁场观测台网。

背景技术

我国地处全球两大地震带之间，地震活动频度高、强度大、震源浅、分布广，是世界上震灾最严重的国家之一。据统计，20世纪全球共发生7级以上(含7级)大地震1700多次。

世界各国都在对地震的预测进行坚持不懈地研究。我国从1966年邢台地震后开始进行地震监测预测研究，其中地球电磁法是重要的地球物理方法，用于地震监测的方法包括：直流电阻率测深法监测、地磁场监测和地电场监测等。

尽管至今尚没有利用交变电磁场开展地震监测的台网，但通过流动观测或临时的个别测点观测等，在交变电磁场频带范围已经发现大量异常现象。例如，①最早报道的1971.2.9美国南加州6.4级地震前，大地电磁2个测点的视电阻率变化达60％，周期范围为0.01～1000s(Reddy et al,1976)；

②前苏联利用MHD(磁流体发电机原理)方法在伏龙芝实验场观测发现,一次4.5级地震前约1个月左右，频率范围为8～0.1Hz的视电阻率开始减小，震后恢复。

③利用大地电磁流动和重复观测，对青海共和、甘肃肃南等几个地震的监测表明，在8.0～0.001Hz频率范围的视电阻率在地震前后发生了变化。

④通过2个测点的大地电磁观测表明，在1998年1月10日张北6.2级地震前、后频率为5～0.5Hz范围的视电阻率出现异常变化，震后回复。

⑤1970.3.30，OGO-6卫星经过一次地震上空时，发现频率为467、216和100Hz的磁场分量出现了脉冲异常。

⑥通过对卫星电磁观测数据统计，经分析853次地震事件的观测数据，发现地震事件和异常现象相关的达81％，数据频率范围在几十赫兹到十几千赫兹。

现有技术---直流电阻率测深法

技术方案：直流电阻率测深法借鉴矿床勘探的电测深方法，在全国已布置了数十个台站。如图1，它是通过AB两端的电极，向地下发送直流电流，通过MN测量电压值，利用观测装置系数，获得地下的电阻率。研究电阻率随时间的变化，进行地震监测预测。

缺点：1)由于受地下高阻层屏蔽，勘探深度浅，其反映的地下构造仅几百米深度，达不到大多数浅源地震10多公里的深度；2)只能监测地下电阻率变化，不能监测空间电磁场变化；3)观测的是直流的恒定场，不能观测交变场；4)往往受到季节变化、天气变化和场地内接地金属性设施等非地震因素的影响；5)其直流发射信号源天线AB长度在1km以上，设备笨重、运维困难，并容易对地震台站其它观测手段产生影响。

现有技术二--地磁场观测

技术方案：地磁场观测利用传统的地磁观测方法，也在全国布设了数十个观测台。地磁观测分两类，一类是观测基本场，即观测地球的绝对磁场，主要用于全球地磁场的研究。另一类是利用磁通门仪器观测变化磁场，但是频率范围低，最高采样率为1Hz或者60秒。通过观测地磁场随时间的变化，研究地震异常现象。

缺点：1)观测的是绝对场或者是很低频带的磁场，没有包括出现很多地震异常现象的高于1Hz的频带范围的交变电磁场；2)地磁观测少有分析随时间变化的交变场成分及其频谱，且主要反应的是地面以上的磁场，对地下电性及其变化不灵敏；3)由于没有同步观测电场，不能监测地下的阻抗或电阻率及其变化；4)由于磁场信号主要来源于地球以上的磁层和电离层，随机性变化特点明显，且由于受到其他干扰影响，往往掩盖了地震活动引起的异常的识别。

现有技术三--地电场方法

技术方案，近些年在一些地震台站建设了地电场方法，它是观测具有一定距离的两个电极之间的自然电场或电压，其观测装置与图1的MN测量装置相似。测量的信号是天然源场，主要是由磁场变化产生的地球感应电场，不同于直流电阻率法观测人工源信号。观测信号的最高采样率1Hz，我国地电场台站通常使用的是分钟值，有效信号频带范围低于1Hz.通过研究观测电场随时间的变化，研究地震预测监测。

缺点；1)观测研究频率很低的电场，没有包括已发现很多地震异常高于1Hz的交变电磁场；2)由于没有观测磁场，所观测的电场在很大程度上受到地球以上电磁场源影响，对地下电性变化反映不够灵敏；3)观测的电场随机性较强，易受干扰，影响了地震异常现象的识别；4)由于只观测电场，无法判别观测的信号是观测系统本身产生的还是由于外场的变化造成的。

现有技术四—单点大地电磁流动观测