孟維斌，王建榮，湯曉昌，李旭升

（1.天水市地震局，甘肅天水741000；2.天水市麥積區(qū)趙崖地震宏觀骨干觀測點，甘肅天水741025；3.甘肅省地震局平?jīng)鲋行牡卣鹋_，甘肅平?jīng)?44000）

天水麥積磁偏角在我國西部地區(qū)幾次強震前異常特征及震例分析

孟維斌1，王建榮2，湯曉昌1，李旭升3

（1.天水市地震局，甘肅天水741000；2.天水市麥積區(qū)趙崖地震宏觀骨干觀測點，甘肅天水741025；3.甘肅省地震局平?jīng)鲋行牡卣鹋_，甘肅平?jīng)?44000）

介紹了2008年以來天水麥積磁偏角在我國西部幾次強震前的異常特征，認為磁偏角在異常期間出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，可視為臨震信號。如果異常時間長、異常幅度大、震級就大，震中距也較近；反之震級較小或震中距較遠。結(jié)合地下水動態(tài)異常變化，對麥積磁偏角異常進行佐證，最后對研究過程中的認識進行探討。

磁偏角；異常特征；強震異常；地下水動態(tài)

0 引言

地磁偏角日變化的基本形態(tài)一般是早晨出現(xiàn)一個極大值，中午出現(xiàn)一個極小值，晚上的測值略低于或近似早晨的測值。這種變化是以一個太陽日為周期的，并依賴于地方時；一旦這一規(guī)律被打破，便稱為異常。觀測實踐和震例證明，地震前地磁場是有變化的。加藤.宮越準一郎等報道過幾次震前磁偏角的變化[1]；1975年遼寧海城7.3級地震[2]、1976年河北唐山7.8級地震[3]、1976年四川松潘7.2級地震[4]以及1985年云南祿勸6.1級地震和1988年云南瀾滄7.6級等地震前[5]，磁偏角都出現(xiàn)了較明顯的短臨前兆異常。實踐證明，磁偏角受外空（磁暴、磁擾）等影響較小，且易識別，而且零漂也較小。磁偏角觀測數(shù)據(jù)一般較穩(wěn)定，這為識別異常和震情分析提供了較理想的背景。因此，對天水麥積磁偏角資料進行研究，同時將鄰近地區(qū)地下水動態(tài)資料結(jié)合研究，進行綜合分析地震三要素是比較理想的。

1 儀器概況

圖1 儀器布置示意圖Fig.1 Schematic diagram of instrumentarrangement

麥積區(qū)地震局趙崖地震監(jiān)測室所使用的是陶瓷偏角磁變儀（以下簡稱磁偏角，該磁偏角屬上世紀90年代甘肅群測群防清理"土地磁"時保留下來的監(jiān)測手段之一），觀測室位于甘肅省天水市麥積區(qū)趙崖天水礦產(chǎn)勘查院。磁偏角主要由主體、光源燈和記錄器三部分組成，這三部分分別放置在相距1.72m的兩個墩子上（圖1）。該儀器主要是用來測量磁偏角相對變化量的。儀器的基本原理是用一根吊絲把磁針水平地懸吊起來，使磁針只能繞著垂直軸（吊絲）在水平面隨著地磁場的變化而自由地轉(zhuǎn)動。為了解決原儀器吊絲材料（的確良線）產(chǎn)生的扭力矩（即扭轉(zhuǎn)一個單位角度時所產(chǎn)生的力矩，它取決于吊絲的材料、直徑和長度），筆者將該吊絲材料更換為較細的一根小孩頭發(fā)（圖2），通過觀測實踐證明，效果優(yōu)于前者。另外用光杠桿進行放大來提高讀數(shù)精度；同時采用一片小凹面反射鏡固定在磁針與吊絲的轉(zhuǎn)動中心的附近，在相應(yīng)反射鏡上用一個光源狹縫把光照射在小反射鏡上，其狹縫的像（光縫）經(jīng)過反射鏡反射后，就落在了光源燈附近的讀數(shù)尺上，讀數(shù)尺上的格值根據(jù)儀器說明書按mm計算。讀數(shù)尺上的光點隨著地磁場的變化，只能東西移動，筆者設(shè)定讀數(shù)尺上的光點西偏為上升，反之為下降。另外，為了確保儀器精度，筆者每年5月參照蘭州地震研究所天水中心地震臺地磁標定方法（用絕對值標定相對值）進行標定。

圖2 儀器基本原理圖Fig.2 Schematic diagram of the instrument

2 幾次強震前的異常特征及分析

麥積區(qū)地震局趙崖地震監(jiān)測室磁偏角1980年投入觀測，2007年8月臺址變更。經(jīng)過實踐證明，磁偏角每天測值日變形態(tài)一旦被打破，并出現(xiàn)超正常范圍的極小值（以下簡稱：超常極小值），可視為異常。但這種異常，我們認為可能是近震異常的初顯，或是遠震信號。該磁偏角每天計算日均值，并作日均值圖；同時，也用08、14、20時三個測值作日變圖，進行綜合分析。如果出現(xiàn)日變形態(tài)連續(xù)被打破，日均值持續(xù)上升，而且異常時間長，異常幅度大，一般震中距較近，震級也較大。如果異常時間短，異常幅度小，可能是遠強震；但也可能是近震，其震級基本在6級左右。另外，對天水及鄰近地區(qū)井水位（流量）進行研究，將流體異常作為磁偏角異常的佐證。流體等出現(xiàn)異常，可視為近震；反之為遠震。舉例研究如下：

2.1四川汶川8.0級地震

我們所使用的磁偏角過去也有震例，2007年搬遷到新臺址，剛開始測值比較穩(wěn)定。2008年1月6日和7日兩天連續(xù)出現(xiàn)突跳，幅度為4 mm，1月9日西藏改則發(fā)生6.9級地震，震后第6天異?；謴?。2月13日觀測值又出現(xiàn)階躍式上升，至3月27日上升幅度達4 mm。3月28日根據(jù)該異常特征，并結(jié)合以往震例分析認為：“4月份天水發(fā)生5級以上地震的可能性較小，但應(yīng)注意甘川交界地區(qū)5級左右地震的活動”。這是自1976年四川松潘、平武7.2級地震后，筆者又一次把注意力集中在天水南部的甘川交界地區(qū)。進入4月，磁偏角以及天水地區(qū)地下流體等資料，無論是長趨勢還是短期的，無論是上升還是下降，都基本形成了比較完整的異常形態(tài)，并各自在高（低）值上波動[6]，特別是磁偏角異常幅度更大。但是在甘川交界處，只有4月23日10時15分，在甘肅文縣（北緯33°，東經(jīng)104.8°）發(fā)生一次MS1.9級地震。因此筆者在4月29日上報的《五月份震情分析報告》中提出：“5月甘川交界地區(qū)有可能發(fā)生5級以上地震”。5月1日～8日，磁偏角經(jīng)過幾天的高值平穩(wěn)后，又開始天天打破日變，每天都在上升，5月11日上升至最高值；從2月13日至發(fā)震前一天，上升幅度高達10 mm，異常時間為90 d（圖3）。針對嚴峻的地情形勢，王建榮于5月10日和11日兩次向有關(guān)領(lǐng)導報告：“近幾天可能有大地震發(fā)生”。另外，麥積元龍井孔深100.21 m，1983年開始觀測，工作儀器為SW40-1型井水位自記儀，2008年2月20日井水位開始上升，4月20日轉(zhuǎn)折下降，在高值持續(xù)2個月，但幅度不大；5月4日出現(xiàn)小幅突跳，5月8日逐漸下降，5月12日11時開始出現(xiàn)大幅下降。禮縣鹽官井孔深10 m，1975年開始人工觀測，1月21日開始上升，至4月19日上升幅度39 cm，而后轉(zhuǎn)折下降，到5月12日下降幅度為22 cm（圖4）。另外，清水李溝流量2007年12月中旬至2月下旬持續(xù)下降[7]，王建榮正在確認上述這些異常時，5月12日14時28分四川汶川8.0級特大地震發(fā)生了，震中距420 km。汶川地震后，磁偏角震后效應(yīng)明顯，而且在高值波動持續(xù)時間較長；在波動變化期間，又對應(yīng)了后來發(fā)生的多次6級以上強余震，同時也對應(yīng)了11月10日青海海西6.3級地震。

圖3 2008年麥積磁偏角日均值曲線Fig.3 Daily average value curve of declination atMaijiarea in 2008

（a）麥積元龍井（b）禮縣鹽關(guān)井圖4 2008年麥積元龍井和禮縣鹽關(guān)井水位日均值曲線Fig.4 Daily average value curves ofwater level at YuanlongWell in Maijiand Yanguan Well in lixian in 2008

2.2青海玉樹7.1級地震

在一年中，磁偏角觀測值的正常年變規(guī)律為夏高冬低。而2009年12月初，磁偏角測值就開始上升，2010年1月21日上升為最高值，上升幅度為6mm，而后在高值波動，3月18日又略有上升，再次轉(zhuǎn)入高值波動，4月12日出現(xiàn)轉(zhuǎn)折下降，異常時間為83 d（圖5）?？墒翘焖叵铝黧w等前兆資料沒有出現(xiàn)有效異常。為此，4月12日，當磁偏角出現(xiàn)臨震突變時，筆者用電話向上級地震主管部門領(lǐng)導報告：“根據(jù)磁偏角的短臨異常變化，近幾天我市西部有遠強震發(fā)生”。4月14日07時49分，青海玉樹發(fā)生了7.1級地震，震中距約800 km。

圖5 2009年10月至2010年9月麥積磁偏角日均值曲線Fig.5 Daily average value curve of declination atMaijiarea From October 2009 to September 2010

2.3四川蘆山7.0級地震

圖6 2013年磁偏角日均值曲線Fig.6 Daily average value curve of declination atMaijiarea in 2013

2013年1月14日開始，磁偏角出現(xiàn)階躍式上升，3月17日上升為最高值，幅度為8 mm，而后在高值持續(xù)波動一個月，4月19日出現(xiàn)轉(zhuǎn)折下降，異常時間96 d（圖6）。在這段時間里，天水地下流體等資料沒有出現(xiàn)明顯的異常變化。3月28日筆者在上報《四月份震情分析報告》中認為：“4月份天水發(fā)生5級以上地震的可能性較小。另外，2012年8月12日新疆于田6.2級地震后，我國大陸200多天沒有發(fā)生6級地震，麥積磁偏角持續(xù)上升，可能預示著外阜有較強地震活動；從2008年5月12日四川汶川8.0級地震的遷移規(guī)律來看，今后強震的主要活動場所應(yīng)以南北地震帶南部為主”。結(jié)果4月20日08時02分，在四川蘆山發(fā)生了7.0級地震，震中距約600Km，這次分析的地震三要素基本對應(yīng)。

2.4甘肅岷縣漳縣6.6級地震

蘆山地震后，甘東南地區(qū)出現(xiàn)了一些明顯的地震前兆異常[8]，麥積磁偏角觀測值在波動中逐漸下降，2013年5月21日又突降2 mm，并在低值波動一個月，出現(xiàn)少有的夏低異常，并打破了年變規(guī)律；7月20日出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，21日上升為最高值，上升幅度為5 mm，異常時間為60 d（圖6）。天水麥積元龍井水位、禮縣鹽官井水位以及清水李溝井流量等地下水動態(tài)資料也出現(xiàn)了較明顯的異常[9]（圖7）。6月28日，王建榮在上報《七月份震情分析報告》中認為:“7月份天水及鄰近地區(qū)存在發(fā)生4～5級地震的可能性”。結(jié)果7月22日07時45分，在甘肅岷縣漳縣發(fā)生了6.6級地震，震中距160 km。前面所分析的地震三要素中，對震級估計過低，是因為這次磁偏角異常出現(xiàn)時間短，幅度小，筆者把岷縣漳縣地震與蘆山地震沒有看成一個異常，對地震震級分析形成了干擾；如果要把蘆山地震前1月28日出現(xiàn)的異常一直往岷縣漳縣地震7月21日出現(xiàn)突跳的這一段異常連系起來看，其異常時間更長，也就意味者震級較大；但主要原因是沒有把磁偏角出現(xiàn)的臨震突變與地下水動態(tài)異常進行綜合分析所造成的。

（a）清水井流量（b）麥積元龍井水位（c）禮縣鹽關(guān)井水位圖7 2013年清水流量、元龍井水位、鹽關(guān)井水位日均值曲線Fig.7 Daily average value curves of flow in Qingshuiand wellwater level in Yuanlong and Yanguan in 2013

2.5內(nèi)蒙阿拉善左旗5.8級地震

麥積磁偏角于2015年4月7日出現(xiàn)超常極小值，幅度為2mm，使日變幅度增大（圖8）；4月7日本應(yīng)早晨出現(xiàn)極大值，結(jié)果極大值出現(xiàn)在晚上，又打破了當天的日變形態(tài)。按照地磁低點位移和倍九關(guān)系分析，第一個九天（4月7日～15日），其中有7天打破日變規(guī)律。也就在第一個倍九結(jié)束的當天，本應(yīng)14時出現(xiàn)的極小值，反倒上升為極大值。同日15時39分，在內(nèi)蒙古阿拉善左旗發(fā)生了5.8級地震，震中距582 km；因此4月15日14時磁偏角出現(xiàn)2.2 mm的突跳，可視為這次地震的臨震異常。此外，在這次地震前，禮縣鹽關(guān)井水位和天水麥積元龍井水位等地下水動態(tài)資料又出現(xiàn)了一定幅度的異常（圖9），因而筆者結(jié)合以往震例，在《四月份震情分析意見中提出：“4月份南北地震帶北段或甘青川交界地區(qū)存在發(fā)生6級左右地震的可能性”。

2.6尼泊爾8.1級地震

阿拉善左旗地震后，磁偏角觀測值出現(xiàn)階梯式下降，并每天沿襲著打破日變形態(tài)（圖8），于4月24日完成了第二個倍九（4月16日～24日），4月25日14時11分，在尼泊爾發(fā)生了8.1級地震，震中距2 599 km。磁偏角異常能不能對應(yīng)超遠場特大地震？其異常是從第一個倍九日計算還是從第二個倍九日計算？或者是與阿拉善左旗地震共用一個異常，還是該異常與尼泊爾地震無關(guān)等問題，需要進一步研究。但是，超遠場特大地震震例，以前該磁偏角異常也對應(yīng)過幾例，在此不一一例舉。

圖8 2015年4月磁偏角日變形態(tài)曲線Fig.8 Daily variation shape curve of declination in April 2015

（a）元龍井水位（b）鹽關(guān)井水位圖9 2015年麥積元龍井和禮縣鹽關(guān)井水位日均值曲線Fig.9 Dailymean curves ofwater level of Yuanlongwell inmaijiand Yanguan well in lixian

3 結(jié)語

（1）磁偏角觀測在滿足建臺規(guī)范條件下，數(shù)據(jù)較穩(wěn)定，異常易于識別，該測項對地震的短期監(jiān)測能起到一定的作用。如果磁偏角與地下水動態(tài)等前兆資料進行綜合分析，對預測地震震級大小或遠(近)震則顯的比較理想。

（2）磁偏角在異常期間出現(xiàn)轉(zhuǎn)折（突升、突降），可視為臨震信號。例如麥積磁偏角于2015年4月7日出現(xiàn)超常極小值，幅度為2 mm，使日變幅度增大；4月7日本應(yīng)早晨出現(xiàn)極大值，結(jié)果極大值出現(xiàn)在晚上，又打破了當天的日變形態(tài)。在第一個倍九日結(jié)束的當天，本應(yīng)14時出現(xiàn)的極小值，反倒上升為極大值。4月15日14時磁偏角出現(xiàn)2.2 mm的突跳，15時39分，在內(nèi)蒙古阿拉善左旗發(fā)生了5.8級地震，震中距582 km，因此4月15日14時磁偏角出現(xiàn)2.2 mm的突跳，可視為這次地震的臨震異常。

（3）磁偏角異常的階段性及形態(tài)特征是明顯的，這有助于對中強地震的發(fā)震時間進行估計，但也有人認為幅度與震級、震中距之間關(guān)系尚不明確；可從汶川8.0級地震來看，異常時間長，異常幅度大，震級就大，震中距也近。而阿拉善左旗5.8級地震，異常時間短，異常幅度小，震級也小，震中距與蘆山地震震中距相同。

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Abnormal Feature and Earthquake Cases of M agnetic Declination at M aiji Area of Tianshui City Before Several
Strong Earthquakes in TheW estern Region of China

MENGWeibin1，WANG Jianrong2，TANG Xiaochang1，LIXusheng3

（1.Earthauake Administration of TianshuiCity，Tianshui741000，China；2.Seismic Macro Observation pointof Zhaoya atMaijiarea of Tianshuicity，Tianshui741025，China；3.Central Seismic Station of Pingliang，Earthquake Administration ofGansu Province，Pingliang 744000，China）

This paper introduced the abnormal feature of magnetic declination since 2008 at Maiji Area of Tianshui City before several strong earthquakes in the western region of China.If data is stable，easily identify anomaly，the test items of earthquake short-term monitoring can play a certain role.It is considered that thetime of anomaly，themagnitude of the anomaly,themagnitude of themagnitude is larger，and the distance from the epicenter is also relatively close;Otherwise,themagnitude is smaller or the distance of the epicenter is far away.Combining the dynamic anomalies of groundwater change,this paper proved theanomaly of magnetic declination atMaiji Area of Tianshui City，and discussed the understanding during the research process.

Magnetic declination；Abnormal feature；Strong earthquake anomaly；Groundwater dynamic

P315.721

A

1001-8662（2016）04-0058-07

10.13512/j.hndz.2016.04.009

孟維斌，王建榮，湯曉昌.天水麥積磁偏角在我國西部地區(qū)幾次強震前異常特征及震例分析[J].華南地震，2016，36（4）：58-64.[MENG Weibin，WANG Jianrong，TANG Xiaochang，et al.Abnormal Feature and Earthquake Cases of Magnetic Declination atMaiji Area of Tianshui City Before Several Strong Earthquakes in TheWestern Region of China[J].South china journal of seismology，2016，36（4）：58-64.]

2016-08-07

甘肅省地震局地震科技發(fā)展基金野外站基金（2014Y02）

孟維斌（1971-），男，工程師，主要從事地震預報及前兆資料研究工作工作.

E-mail：tsdzjmm@126.com.

李旭升（1973-），男，工程師，主要從事電磁監(jiān)測及資料應(yīng)用研究工作.

E-mail：plzxdzt@163.com.