小议地震前的信息特点

1关于地震电信号的“敏感点”问题

地震前异常电磁前兆信号的出现存在着某种程度的“敏感点”效应．“敏感点”是在地震预测研究中使用频率较高的一个词汇，是在经验性预报阶段，当人们尚无法从机制上清晰地认识异常的物理原因时常用的一个词汇．所谓“敏感点”，是指那些距离震源的距离不一定比其它点位近，但相对于其它点位却更容易显示异常效应的部位．当然，在地震电磁学的理论研究中，对这些所谓可能的“敏感点”，可以从理论上给出某种程度的解释：不同测点地下电性结构的差异性是导致电磁信号差异的基本控制因素；甚至电磁异常变化与测点下方介质的电阻率的异常变化相关联也可能导致其异常的差异性．也就是说，把地震电磁观测与台站基础电性结构联系起来，是推进电磁观测和发挥其在地震预测中的效能的重要环节之一．对于地震电磁异常的“敏感点”效应，一些研究用数值模拟的方法加以论证．然而，利用高压输电线路接地极大电流可以对地电场观测台站记录到该电流信号的特征进行研究，从而可以更加深入地认识地电场观测的敏感点及方向性问题．本文可利用西昌特高压输电网络接地极大电流信号对川、渝、滇地区的电磁观测台站进行研究．当高压输电网络运行不平衡时，为了保护该网络的安全，就会通过接地极装置向地下注入来不及变压整流的强大电流．经过落实，得知2012年11月26日西昌接地极装置系统向地下注入了电流强度为4500A的电流．在该接地极装置系统北北东方向约10km处就是小庙台．2012年11月26日08：20—15：40期间小庙台记录到了源自该接地极4500A的强大电流信号，最大幅度为南北向短极距记录到的1222mV／km的信号．a中6条曲线分别为小庙台南北、东西及北东向长、短极距的观测曲线，而图9b中的曲线是重庆仙女山台同时间地电场南北向短极距观测曲线．可以看出，在08：17小庙台记录到的信号开始，仙女山台同时记录到了第一个脉冲；在13：13小庙台记录的矩形方波中出现了台阶变化，此时仙女山台记录到了第二个脉冲；在15：43小庙台第一个大的矩形方波结束，此时仙女山台记录到了第三个脉冲；在20：44小庙台记录的第二个矩形方波开始，此时仙女山台记录到了第四个脉冲；在21：26小庙台记录到的第二个矩形方波结束，此时仙女山台记录到了第五个脉冲．由此可见，在接地极电流发生变化时距其540km处的仙女山台可以记录到这样的信号．图10是2013年1月21日西昌接地极向地下注入4400A的电流时在距其10km左右的小庙台和距其540km处的仙女山台记录到的信号．通过多次的观测与对比分析，可以得到这样的认识：对于西昌高压输电接地极向地下注入4500A的强大电流信号，在川、滇、渝地区的电磁观测网，只有距其10km的小庙台和距其540km的仙女山台记录到了该信号，而在距其80km以远的其它台站都没有观测到．通过对青岛换流站接地极向地下注入2100—3004A大电流时华北东部地区21个地电场台站观测的研究，我们发现只有9个台站接收到了信号．这充分说明对于在地下传播的电磁信号在地表观测时，有些观测点能够观测到，有些观测点则观测不到，也即对地震电磁信号的观测，的确存在着“敏感点”．上述分析也说明了仙女山台所处的位置是一个很好的观测点或“穴位”．通过对许多地震的对比分析，我们认为仙女山台地电场和电磁扰动观测对其西部的地震也是比较敏感的．

2讨论

当所谓的异常前兆大量出现，但都是似是而非的信息时，我们就很难作出较准确的判断，因为其中真正的大量噪声的存在会使我们对较为真实的地震前兆信号产生不信任感．只有真正找到排除噪声的有效方法将其排除，我们才能去伪存真，并利用大量的震例来证明其可靠性．通过不断积累发现，在许多地震前可靠的电磁信号其实并不是大量出现，只有某些关键观测点的信息能正确反映震情．大量研究表明，大部分地震电磁信号所反映的发震时间都是在其后的数天至一个月内，最长时间可在3个月以内．本文所示的2013年4月20日芦山MS7．0地震前的电磁异常信号处理，都是在本文所述的观测数据与异常信息提取原则的基础上进行的．在2013年4月2日资料分析中，将2013年3月30日曲江台记录到的地电场异常信号放在笔者收集的该台1300条特征曲线中作对比分析，当时就认为是大震信号．第二天2013年3月31日在缅甸发生了MS5．6地震，笔者认为震级太小．因为曲江台记录到的地电场异常信号最大幅度（3680mV／km）是自2007年建台以来除汶川MS8．0地震信号外最大幅度的异常信号．在继续跟踪过程中于2013年4月6日资料分析中发现西南地区只有重庆仙女山台2013年4月4日记录到的电磁异常信号是较为可靠的大震信号．首先它是自2008年10月建台后最大幅度的地电场和电磁扰动异常信号；其次将其放在对该台有记录以来积累的1950条电磁特征曲线以及对川滇地区地震的对应比较中进行分析，认为一定是大震信号．基于对上述西南地区屈指可数的3组电磁异常信号的分析，笔者当时认为西南地区在2013年4月6日以后的一个月内应有一次大地震会发生，但当时不确定的一个因素就是对震中位置的判断，认为有两个选择性地区：其一是攀枝花及其周围地区；其二是龙门山断裂、鲜水河断裂及安宁河断裂交汇的三岔口地区．但无论其中哪个地区发震，以笔者对该地区的研究，认为震前成都台和盐源台一定会有异常地震电信号出现，并且对上述震中位置的推断有赖于这些台站的观测分析结果，因此在等待这两个台站的观测分析结果时没有及时与相关部门和专家交流沟通．遗憾的是笔者单位于2013年4月16—22日进行搬迁，局域网断开从而中断了跟踪．4月16日笔者以侥幸的心态认为这几天不会出问题，因为长期标定过的成都台和盐源台还没有出现地震电信号．北京时间2013年4月20日8时2分46秒发生了芦山MS7．0地震．震中位置为30．3°N，103．0°E；震源深度为13．0km．2013年4月24日笔者工作恢复后回过头来分析川滇地区电磁资料，发现小庙台于2013年4月16日出现地震电信号；盐源台于4月17日出现地震电信号；成都台于4月19日出现地震电信号（具体分析见上文）．20日就发生了芦山MS7．0地震．本文通过对陕、甘、青、川、渝、滇地区的18个地电场和电磁扰动台站观测资料的分析，发现曲江台、仙女山台、成都台、小庙台和盐源台共5个台站在芦山MS7．0地震前出现了电磁异常信息，而在四川北部的陕、甘、青地区的台站并没有记录到大震异常电磁信号．这一特点与汶川MS8．0地震的情形极为相似．

3结语

通过本文可以看到，只要努力寻找到有效而可靠的但不一定大量出现的前兆信息，还是可以在震前作出较为正确的判断．当然，进一步确认地震电磁信号必然有赖于对其产生机理的研究和认识．随着资料的积累和对地震电磁信号产生机理、“敏感点”、“选择性”等问题研究的深入，相信会有更好的结果．6结论地震前兆的确定需要排除所有可能干扰的影响，本文在所述的对观测数据与异常信息提取原则的基础上提取了较为可信的大震前的电磁异常信息．通过对2013年4月20日四川芦山MS7．0震前陕、甘、青、渝、川、滇地区18个电磁观测台站资料跟踪与研究分析，得到如下初步认识：芦山MS7．0震前出现的电磁异常信息在时间和空间上分布非常不均匀．在时间上表现出震前电磁异常信号在出现的台站上不是同步的；且随着时间的推移有向震中方向迁移的趋势；在空间上体现在成都以北的台站都没有记录到震前电磁异常信号，主要出现在成都及其以南的一些台站．芦山MS7．0地震前的异常电信号最早出现在曲江台．该台早于2013年3月30日就已记录到了地震电信号；其次是仙女山台于2013年4月4日记录到了地震异常电磁信号；其后依次是2013年4月16日小庙台记录到地震电信号；2013年4月17日盐源台记录到地震电信号；2013年4月19日成都台记录到地震电信号．3）芦山MS7．0地震前地震电磁信号出现的最早时间是震前21天，其次是震前16天；临震时间则为震前5天、4天和1天．通过接地极注入地下的大电流及以往的震例分析，认为仙女山台是又一个比较突出的电磁信号观测的敏感点．

作者：朱之文马上傲单位：天津地震预测中心