地震监测人工源极低频电磁技术（CSELF）新试验
摘要：2009年利用大功率人工源极低频电磁技术（CSELF）在位于华北、华南、东北、西北和西南的12个地震台站和几个流动观测点进行了连续30天新的观测试验．结果表明，利用CSELF技术可以在1700km之外测量到人工源电磁场信号，计算得到的电、磁场功率谱密度和视电阻率与天然源信号相比，抗干扰能力更强，观测信号更稳定，特别有利于识别和捕捉地震等诱发的电磁异常现象，在地震预测监测中具有很大的研究应用潜力．试验还发现，各地震台站和流动测点观测的CSELF信号的强度，与台站或者测量的电、磁场分量相对于发射源的距离、方位有明显的关系；发现在离开发射源的相对近区，场强随距离的衰减，比在相对远区更快；发现接收磁场信号比电场信号较易获得更高信噪比的数据．HRT地震前兆波及其机制
摘要：PS-100仪器是我们研制的抗干扰性能极强的、新一代高精密度地电测量系统．设在川滇地区的一个PS100台网于苏门答腊海啸大地震前记录到HRT前兆波动．本文将主要分析报道来自震源区的这种前兆波，特别是其传播特性．潮汐力驱动的谐和振荡波（HT波）具有与潮汐力相同的周期（如MSf，K1，M2等），但其振幅却仅在震前（约3个月）才出现异常增大；潮汐力驱动的共振振荡波（RT波），出现主震前2天（北京时2004—12—24的10时），RT波分为纵波与横波．初步确定其纵波波速V1约为307km／h，横波波速Vs约为126km／h．它们可能是在地壳多孔岩石孔隙流体中以声模式传播的一类波．对RT波，苏门答腊主震断层系统的固有周期T0约为5～6h，其幅度可达2．9％（超出观测标准偏差17倍），成为极其显著的异常．RT波通常以突然急剧变化的方式达到其峰值．震源区多孔介质的固体基质骨架与其间孔隙流体的耦合振动满足共振条件时，即从震中区同时发射出（纵、横）RT波．苏门答腊Mw9．0级地震前首次记录到RT波，此后已在20余次强震前记录到HRT波．诸强震前所记的HRT波彼此可以很好地对比，表现出一定的重复性、一致性和规律性．汶川Ms8．0级地震前，当时唯一仍在工作的红格台（距震中465km），也记录到HRT波．我们还在震前发现红格台于2008年5月12日凌晨（0～5时）记录到与汶川地震有成因联系的、显著临震信息．（从2004年在川滇地区增设PS100台网捕捉地方强震的短临前兆开始，到汶川地震前发现红格台记录到临震信息的）这些事实有力地证明：HRT前兆波是客观存在的；地震，特别是强震是有前兆的；是可以预测、预报的，在不太远的将来，实现强震的短临预报是可行的．如果有一布设合理的PS-100台网，根据震前所记RT波，提前1～3天定量地预测强震的�层状孔隙介质震电波场数值模拟高频不稳定性问题的解析处理方法
摘要：自从发现震电现象以来，众多学者进行了相关研究．其中，Pride提出了一套描述流体饱和孔隙介质中震电波场的耦合与传播的宏观控制方程组，该方程组后来被广泛地应用到相关的震电研究中．Chen发展了一套广义反透射系数方法并将其应用到层状介质合成地震图的研究当中，该方法数值计算效率高并且可以处理带弯曲界面层状介质这种复杂模型．基于Pride的震电波场控制方程组，我们将Chen的广义反透射系数方法推广应用到层状孔隙介质中震电波场的数值模拟研究中，但是在数值计算过程中发现，当含源层的厚度相对于地震波波长较大时（即高频情况），会出现数值计算的不稳定，此即为高频不稳定性问题．针对高频不稳定性问题，一种自然的处理方法就是在原来的含源层中插入两个虚拟界面，构造出一个新的含源薄层，但是这会带来一些额外的计算量，此外，由于虚拟含源薄层的厚度是有限的，必须针对具体模型参数设定一个合适的厚度值．高频不稳定性问题同样存在于层状介质合成地震图的数值计算过程中，Chen提出了一种解析的处理方法，即在原含源层内引入一无限薄的虚拟含源薄层，通过解析的方法解决高频不稳定性问题，该方法不会降低计算效率且适用于任意参数模型．本文首先对层状孔隙介质中的震电波场数值计算公式进行分析，指出源项积分中的指数增长因子是导致高频不稳定性问题的根本原因；其次将Chen在合成地震图数值模拟研究中采用的解析处理方法推广到震电波场研究中，得到了适用于数值计算的公式；然后给出数值算例，并针对一个含源层过厚的模型，比较了自然处理方法和解析处理方法，两种方法得到的结果具有相当好的一致性，而解析处理方法计算效率更高，证实了本文给出的解析处理方法在解决汶川8．0级地震前后电磁场的变化特征
摘要：2008年5月12日汶川Ms8．0地震前后，距震中320km甘肃陇南汉王地震台的地电阻率、大地电场、ELF电磁等多种观测手段捕捉到这次地震前后的异常信息．本文采用解析方法，着重探讨汶川8．0级地震前后观测到的电磁场变化特征，从电磁现象来探讨汶川Ms8．0地震发生前后，电磁场长、中、短、临期的异常特征和变化规律．自2003年以来甘东南地区及甘川交界发生4次5．0级以上地震，从空间上看，有从南北地震带中段的西北向西南方向移动的特点，强度逐渐增强，其中，文县5．0和两次岷县5．0级以上地震可以视为汶川8．0级地震的前震；从时间上分析，震前陇南汉王地震台观测到电磁场出现了长趋势变化和短临异常变化，其特征：①2003～2008年，ZD8B地电仪观测的N54°W、N85°E和N73°W测道地电阻率均显示出长趋势变化和短期变化；②视电阻率各向异性度‘S＇＇年变化率在有震年（异常年）是无震年（正常年）的两倍；③ELF电磁仪观测到了（0．5～39Hz）频率段的电场、磁场在汶川8．0级地震及余震序列中异常变化分别比正常月份大1～5个数量级，并记录到电磁同震现象；④大地电场仪（ZD9A-Ⅱ）在汶川震前17个小时也记录到高频临震变化信息．汶川地震强余震的电磁同震效应
摘要：汶川5．12大地震发生后，在武都汉王地震台及其附近地区布置了2个大地电磁测深点，进行了两期余震序列的地震电磁效应连续监测，共观测到Ms4．0及以上的余震事件35次．通过与汉王强震台的地震记录数据中15个强震记录比较发现，与地震波相对应的地震同震电磁信号存在于所有的电场和磁场记录分量中，它们与地震波到达同步．地震破裂发生时的电磁辐射信号在记录数据中相比地震波达到观测点的电磁信号幅度要小得多，无法从观测数据识别出来．通过分析对比地震位移和同震电磁信号的关系，提出了地震电磁同震信号产生的地震波驱动机理，认为观测系统在地球基本磁场中随地面运动产生了地震同震电磁信号，并从观测的地震振动位移和电磁信号进行了验证．地震电信号选择性数值模拟及可能影响因素
摘要：本文探讨了将商业有限元软件COMSOL Multiphysics应用于地震电信号选择性三维数值模拟方面可能面临的一些问题．在检验算法可靠性的同时，通过选取不同类型的边界条件、不同大小的计算区域、不同的介质电性参数以及地表介质电性非均匀性和地下特定导电通道等不同电性结构模型等，考察了影响地震电信号选择性数值模拟结果的一些可能因素．结果表明，在开展地震电信号选择性数值模拟研究时需对模型参数的选取进行必要的分析，而地表介质电性非均匀性以及地下特定导电通道等可以较好地解释地震电信号选择性现象，其贡献的大小与模型具体的电性结构和对比度等参数有关．潮汐地电场特征及机理研究
摘要：以中国大陆一百个地电场台站的数据为分析基础，将潮汐地电场分类为近正弦形的TGF—A型和近梯形的TGF-B型．TGF—A型地电场与固体潮汐密切关联，基本分布在大面积水域附近，并与附近水域面积和距离、岩性结构、构造活动等因素有关．TGF-B型地电场与气潮作用产生的空间Sq电流关系密切，并与岩石饱和度、渗透率等有关．TGF-A型波形畸变揭示了岩石所受应力可能出现变异，导致岩石裂隙水周期性渗流突变；TGF-B型背景值跃变可能是岩石微破裂加剧导致地下水向破裂区渗流．两类潮汐地电场变异的机理可能是地电场数据应用于强震短临分析的理论基础．2005年3月28日苏门答腊8．6级地震前的电离层扰动
摘要：2005年3月28日苏门答腊发生8.6级地震，通过分析处在地磁活动平静期的震前15天的数据，发现3月20、22、23和28日在赤道区域多个参量上出现电离层扰动，如电场和等离子体参量，认为这些电离层扰动可能与本次强震有关．震前电子密度异常有两种形态，一种是在原来的峰值变化区电子密度单调增加，幅度超过1σ，如3月20日和28日的异常；另外一种是改变了原来在赤道区的单峰变化形态，而呈现了双峰值和赤道谷值的变化形态，如3月22日和23日的扰动．分析结果显示，这两种形态的电子密度扰动都分布在一个比较大的范围内，经度上跨越100°，纬度范围30°，显示了比较长的异常持续时间和全球变化特性．VLF频段电场频谱的数据分析表明双峰形态的扰动不是磁共轭效应．同时低频电场扰动相对电子密度而言集中在一个相对小范围内，当Ns单调上升时，电场扰动却只出现在离震中最近的轨道上．分析认为震源产生的电场信号直接传播进入电离层是非常困难的，但是它可以通过岩石层-大气层-电离层圈层耦合机制造成电离层扰动．结合离子成分及其变化形态的分析，震前氧离子变化形态与氢、氦离子的形态相反，这与其他地震前的电离层异常扰动形态是类似的．综合分析认为，对于与地震相关的电离层异常的识别需要结合多个观测参量的联合分析．喜马拉雅西北部逆冲带的地壳电性结构
摘要：印度板块北部地形起伏较大的喜马拉雅山地区由几个构造互异的地质单元组成，依地形高、低把喜马拉雅碰撞带分成低喜马拉雅和高喜马拉雅．为了研究与主要逆冲带（含主缝合带MCT和主边界带MBT）有关的地壳电性结构，沿Rohtangpass（海拔4000m）到Mandi（海拔400m）剖面进行了MT探测．通过对16个测点观测资料的分析和考虑地形的二维反演，获得了沿剖面的二维电性结构．电性结构显示，在Chail和主逆冲边界带下方，东西走向的缝合带突然转向北．在下喜马拉雅的Rampur区段的元古代基底为范围较大的高阻体，而浅部地壳被逆冲带分成向北倾的电导性块体和电阻性块体．Chail逆冲带东侧低喜马拉雅Rampur区段的推挤和它西侧的基底脊柱体导致主边界带及相关的逆冲带（Kangra拐角）向北转弯，Kangra拐角处的应力可能是由于西侧基底脊柱体进入到Kangra区引起的．青藏高原东边缘冕宁—宜宾剖面电性结构及其构造意义
摘要：在青藏高原东边缘沿冕宁—宜宾进行了大地电磁探测研究，剖面西起康滇地轴，向东穿过大凉山地块，终止于四川盆地．利用带地形的NLCG（非线性共轭梯度）方法对资料进行了反演，得到沿剖面的二维电性结构．康滇地轴和大凉山地块地壳中存在向上拱起的高导层（HCL），顶面埋深为10～15km，最浅处不足10km，厚度大约15-25km，最小电阻率小于10Ωm．四川盆地中下地壳不存在高导层．和该剖面北侧的石棉—乐山剖面的地壳电性结构对比分析表明，高导层在南北方向上可能连续延伸，长度大于100km．壳内高导层的高导电性与岩石的部分熔融有关，并可能含有百分之几的含盐流体，易于流动和变形．青藏高原东部地壳内的可流动层在向东或东南方向流动过程中，由于受到四川盆地的阻挡，转向南或南南东方向，大体沿着大凉山地块的走向．在东西方向，壳内高导层自川滇地块向东运动，穿过大凉山地块西边界的安宁河断裂和则木河断裂，在大凉山地块东部，向四川盆地深部倾俯．本文对于壳内可流动层的存在及其与青藏高原东边缘的变形和地震活动性的关系进行了探讨．鄂尔多斯盆地西缘构造带北段深部电性结构
摘要：在横跨鄂尔多斯盆地西缘构造带北段的查甘池—银川—五湖洞约200km长的东西向剖面上，进行了67个测点的大地电磁探测．使用“远参考道”和Robust技术处理数据．分析了各测点视电阻率、阻抗相位、二维偏离度、电性主轴方位角、磁实感应矢量等参数，采用NLCG二维反演方法对TE和TM两种模式的数据进行了二维反演．得到的二维电性结构表明，沿剖面查汗断裂带、贺兰山东缘断裂带和黄河断裂带是明显较大型电性边界，为超壳断裂带，而三关口断裂带深部延深不大．沿剖面阿拉善地块、贺兰山褶皱带、银川断陷盆地和鄂尔多斯地块具有明显不同的深部电性结构特征．阿拉善地块内部除浅表电阻率较低外，以下到深度约50km都表现为高电阻特性．贺兰山褶皱带电性结构复杂，电阻率高低相间．银川盆地具有上宽下窄最深达约8km低阻层，具有断陷盆地特征．鄂尔多斯地块具有低—高—低的深部电性结构特征，成层性较明显．郯庐断裂带中段（沂沭断裂带）电性结构研究与孕震环境
摘要：穿过郯庐断裂带中段（沂沭断裂带，36°N）所做的大地电磁测深（MT）剖面长约150km．使用Robust技术和远参考道大地电磁方法处理观测数据．通过分析视电阻率、阻抗相位、Swift二维偏离度和区域走向，定性确定测区的电性结构．二维反演解释中选择非线性共轭梯度（NLCG）方法，使用TE、TM两种模式资料联合反演，沿剖面的二维电性结构显示：自西向东，鲁西隆起、郯庐断裂带、胶莱坳陷及鲁东隆起4个电性区块分别对应，鲁东和鲁西隆起区为高阻，郯庐断裂带电性结构复杂，高、低阻相间，胶莱坳陷为低阻（高导）区．沿MT剖面附近曾发生3个地震，其震源区处在电性变化剧烈部位，并在震源区附近存在高导体．磁相变与地壳地球物理异常
摘要：我们曾提出过一种可能导致地磁和地壳电导率异常的来源：地壳中的二级磁相变，即居里（尼尔）深度附近磁化率的显著提高．这一现象能很好地解释一些来源不明的地磁异常．本文总结了在中地壳深度处、薄且高磁导率异常体的一维和多维大地电磁特征．高磁导率层引起的异常与高电导率层导致的异常相比，大小上可相比拟，但符号相反．无论在什么情况下，经典的大地电磁解释容易导致一个不真实的极厚高阻层，并且在地磁异常附近有与之对应的空间波长，二级磁相变也被认为是这一现象的可能解释．尽管在地壳中是否存在二级磁相变还有一定争议，但最近的一些固体物理实验结果进一步表明它可能是地壳各种地球物理异常的来源之一．大地电磁有限差分数值解对比
摘要：基于网格精度、形成系统方程的方式、边界条件以及预条件线性算子等，文中对大地电磁（MT）有限差分数值解作了对比．对不同网格剖分方式下的三个均匀半空间模型的一维MT响应对比显示，在降低首层厚度的同时保持层间厚度变化在合理范围可以同时提高主场和辅助场的精度．在利用正常中心网格法（主场和辅助场都定义在单元顶面的中心）计算二维（2-D）TM模式响应时，应该从Maxwell一次差分方程开始组建二次差分方程，这样可以更充分考虑模型电阻率的变化．在对边界值如何影响数值解的测试表明，仅仅提高一维（1-D）边界值的精度对提高2-DMT有限差分数值解的精度是有限的．线性算子对提高MT解的效率十分重要，简单的对比进一步表明合适的预条件再配合好的线性算子（如文中求解2-DMT时所采用的DILU—BICGSTAB方法）不仅可以加速收敛，而且可以降低迭代次数．二维大地电磁尖锐边界反演研究
摘要：尖锐边界反演是大地电磁及其他地球物理反演中的一个较难解决的问题，目前有不少专家正对这方面进行研究．我们在分析了Zhdanov（2004）提出的基于最小支撑泛函聚焦反演方法的基础上，在目标函数中引入对角梯度支撑以改善倾斜电性分界面的反演效果．同时，为了提高计算效率，本文还使用互易定义计算灵敏度矩阵及使用正则化共轭梯度法优化目标函数．通过模型试验并与未引入对角梯度支撑的反演结果进行了比较，表明本文的方法反演效果更好而且算法稳定和实用．利用瞬变电磁和多频电磁方法监测地下水位及其对Hawara遗址的影响
摘要：利用瞬变电磁（TEM）和地面电磁（GEM）方法，本文研究了埃及Hawara遗址区的地下水对遗址的影响．这个遗址包括Hawara金字塔、北区墓地、以及被称作“迷宫”的南区墓葬场所．现今Hawara遗址已经完全荒废，被耕作区和BahrWahba运河包围．地表水和地下水会破坏Hawara金字塔和“迷宫”遗址的地基，现在金字塔入口已被淹没至地面下约6m深处．本文在耕作区、金字塔以及“迷宫”等三个地区进行了TEM勘察；在“迷宫”地区进行了GEM勘察．综合分析以上两种勘察数据，我们发现，农业灌溉是浸入到地下的水的主要来源；本地区地下水位随着观测点及海拔的不同，在地面以下2～7m之间变化．矩形大定源层状模型瞬变电磁响应计算
摘要：针对矩形大定源介绍了一种层状导电模型瞬变电磁响应的快速计算方法．其基本思想是，将大定源回线源用较少的有限大小方形回线叠加．在频率域，该叠加过程导出矩形大定源回线模型响应可以表示为一个标准的Hankel积分，叠加效应仅仅是相应Bessel函数的空间积分过程．瞬变电磁响应可以利用余弦变换由频率域响应获得．均匀半空间模型计算结果和解析解较为吻合，层状模型模拟结果符合物理规律，不同测点位置感应电动势的视电阻率具有很好的一致性．新方法误差只是来源于圆回线对小方形回线的等效误差．与均匀半空间解析结果比较，只用16个方形回线等效，相对误差就可以小于10^-3．矿井瞬变电磁法全空间视电阻率解释方法研究
摘要：从全空间中心回线源响应公式出发，推导了全空间晚期和全区视电阻率公式；通过与半空间公式比较和对实测资料的分析，研究了全空间视电阻率公式的应用效果．结果显示，全空间视电阻率为半空间视电阻率的（5／2）^2/3倍，其晚期视电阻率与真值的相对误差小于0．56％，而相应的半空间视电阻率与真值误差均大于42％．与常规解释方法相比，采用全空间全区视电阻率换算方法能更好地圈定低阻异常范围，且电阻率差异大．因此，该公式更适用于矿井瞬变电磁法资料处理与解释，并具有更好的效果．
