大地测量与地球动力学

仪器类型	测量分量
GM4 (磁通门磁力仪)	H (水平分量)	D (磁偏角)	Z (垂直分量)
FHD (质子旋进磁力仪)	F (总场强度)	H (水平分量)	D (磁偏角)

仪器类型	测量分量
GM4 (磁通门磁力仪)	H (水平分量)	D (磁偏角)	Z (垂直分量)
FHD (质子旋进磁力仪)	F (总场强度)	H (水平分量)	D (磁偏角)

点序号	理论结果/nT	反演结果/nT	初始深度/km	初始水平距离/km
1	13.862 9	13.861 2	0	30
2	13.411 7	13.414 6	5	30
3	12.237 8	12.225 6	10	30
4	10.715 8	10.734 8	15	30
5	9.162 9	9.163 3	20	30
6	21.972 2	21.963 9	0	20
7	20.014 8	20.122 2	5	20
8	16.094 4	16.122 2	10	20
9	12.417 1	12.418 3	15	20
10	9.555 1	9.558 3	20	20

点序号	理论结果/nT	反演结果/nT	初始深度/km	初始水平距离/km
1	13.862 9	13.861 2	0	30
2	13.411 7	13.414 6	5	30
3	12.237 8	12.225 6	10	30
4	10.715 8	10.734 8	15	30
5	9.162 9	9.163 3	20	30
6	21.972 2	21.963 9	0	20
7	20.014 8	20.122 2	5	20
8	16.094 4	16.122 2	10	20
9	12.417 1	12.418 3	15	20
10	9.555 1	9.558 3	20	20

2021年漾濞M_S6.4地震地下面电流计算研究

孙君嵩 ¹ , 王丽 ¹ , 袁桂平 ¹ , 章鑫 ² , 李鸿宇 ¹^,*

大地测量与地球动力学 | 观测技术 2025,45(1): 91-96

收起

大地测量与地球动力学 |观测技术 2025 , 45 (1) : 91 -96

2021年漾濞M_S6.4地震地下面电流计算研究

全屏

[Author(id=1322940403669938921, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, orderNo=0, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=junsong_sun@sina.com, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940404387164907, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940403669938921, language=EN, stringName=Junsong SUN, firstName=Junsong, middleName=null, lastName=SUN, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China, bio={"content":"

SUN Junsong, engineer, majors in Earth's electromagnetics, E-mail: junsong_sun@sina.com

"}, bioImg=null, bioContent=

SUN Junsong, engineer, majors in Earth's electromagnetics, E-mail: junsong_sun@sina.com

, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940404810789612, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940403669938921, language=CN, stringName=孙君嵩, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014, bio={"content":"

孙君嵩, 工程师, 主要研究方向为地球电磁学, E-mail: junsong_sun@sina.com

"}, bioImg=null, bioContent=

孙君嵩, 工程师, 主要研究方向为地球电磁学, E-mail: junsong_sun@sina.com

, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940402768163553, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940402793329378, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China), AuthorCompanyExt(id=1322940402868826851, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014)])]), Author(id=1322940406979244782, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, orderNo=1, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940407801328368, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940406979244782, language=EN, stringName=Li WANG, firstName=Li, middleName=null, lastName=WANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940408216564465, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940406979244782, language=CN, stringName=王丽, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940402768163553, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940402793329378, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China), AuthorCompanyExt(id=1322940402868826851, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014)])]), Author(id=1322940408610829043, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, orderNo=2, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940409030259445, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940408610829043, language=EN, stringName=Guiping YUAN, firstName=Guiping, middleName=null, lastName=YUAN, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940409458078455, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940408610829043, language=CN, stringName=袁桂平, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹, address=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940402768163553, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940402793329378, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China), AuthorCompanyExt(id=1322940402868826851, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014)])]), Author(id=1322940409831371513, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, orderNo=3, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=null, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=0, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940411580396283, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940409831371513, language=EN, stringName=Xin ZHANG, firstName=Xin, middleName=null, lastName=ZHANG, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=², address=2 Guangdong Earthquake Agency, 81 Mid-Xianlie Road, Guangzhou 510070, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940411945300732, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940409831371513, language=CN, stringName=章鑫, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=², address=2 广东省地震局, 广州市先烈中路81号, 510070, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940403124679396, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940403145650918, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940403124679396, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=2 Guangdong Earthquake Agency, 81 Mid-Xianlie Road, Guangzhou 510070, China), AuthorCompanyExt(id=1322940403170816743, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940403124679396, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=2 广东省地震局, 广州市先烈中路81号, 510070)])]), Author(id=1322940412347953918, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, orderNo=4, firstName=null, middleName=null, lastName=null, nameCn=null, orcid=null, stid=null, country=null, authorPic=null, dead=0, email=27587295@qq.com, emailSecond=null, emailThird=null, correspondingAuthor=1, authorType=1, ext={EN=AuthorExt(id=1322940412767384320, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940412347953918, language=EN, stringName=Hongyu LI, firstName=Hongyu, middleName=null, lastName=LI, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹^,*, address=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null), CN=AuthorExt(id=1322940412914184962, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, authorId=1322940412347953918, language=CN, stringName=李鸿宇, firstName=null, middleName=null, lastName=null, prefix=null, suffix=null, authorComment=null, nameInitials=null, affiliation=null, department=null, xref=¹^,*, address=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014, bio=null, bioImg=null, bioContent=null, aboutCorrespAuthor=null)}, companyList=[AuthorCompany(id=1322940402768163553, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, xref=null, ext=[AuthorCompanyExt(id=1322940402793329378, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=EN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China), AuthorCompanyExt(id=1322940402868826851, tenantId=1146029695717560320, journalId=1281212831689347082, articleId=1322933609816010895, companyId=1322940402768163553, language=CN, country=null, province=null, city=null, postcode=null, companyName=null, departmentName=null, remark=1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014)])])]

孙君嵩¹, 王丽¹, 袁桂平¹, 章鑫², 李鸿宇¹^,*

作者信息

1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014

2 广东省地震局, 广州市先烈中路81号, 510070

通讯作者:

李鸿宇, 高级工程师, 主要研究方向为地震电磁学, E-mail: 27587295@qq.com

LI Hongyu, senior engineer, majors in seismic electromagnetism, E-mail: 27587295@qq.com

作者简介:

孙君嵩, 工程师, 主要研究方向为地球电磁学, E-mail: junsong_sun@sina.com

Research on Calculation of Underground Surface Current during 2021 Yangbi M_S6.4 Earthquake

Junsong SUN¹, Li WANG¹, Guiping YUAN¹, Xin ZHANG², Hongyu LI¹^,*

Affiliations

1 Jiangsu Earthquake Agency, 3 Weigang, Nanjing 210004, China

2 Guangdong Earthquake Agency, 81 Mid-Xianlie Road, Guangzhou 510070, China

SUN Junsong, engineer, majors in Earth's electromagnetics, E-mail: junsong_sun@sina.com

出版时间: 2025-01-15 doi: 10.14075/j.jgg.2024.02.073

文章导航

摘要

收起

以区域固定地磁台站观测数据为基础, 定量研究2021-05-21漾濞M_S6.4地震前川滇地区出现的地磁日变化空间相关异常现象, 并基于毕奥-萨法尔定律和蒙特卡洛模型反演地下电流的分布状态和深度。结果显示: 1)研究区域下方存在2处高导带, 位置与前人给出的地壳流位置相对应; 2)研究区域下方既存在横向界面的不均匀性, 也存在纵向界面的不均匀性, 面电流的分布可能与构造活动有关; 3)热物质上涌可能是地下电流集中分布现象产生的原因之一。

关键词

地磁日变化 / 地下电流 / 地质构造 / 电性结构

Abstract

收起

Based on the observation data from regional fixed geomagnetic stations, this study quantitatively investigates the large-scale geomagnetic daily variation anomalies that occurred in the Sichuan-Yunnan region before the Yangbi M_S6.4 earthquake on May 21, 2021. This article is based on Biot-Savart's law and the Monte-Carlo model to invert the distribution state and depth of underground current. The results show that: 1) The spatial distribution position and depth of underground current are consistent with the distribution of underground electrical high conductors, which is consistent with the crustal current position given by previous studies. 2) There is non-uniformity in both the horizontal and vertical interfaces below the research area, and the distribution of surface currents may be related to tectonic activity. 3) The upwelling of deep thermal fluids may be one of the reasons for the concentrated distribution of underground currents.

Key words

geomagnetic diurnal variation / underground current / geological structure / electrical structure

引用本文

孙君嵩, 王丽, 袁桂平, 章鑫, 李鸿宇. 2021年漾濞M_S6.4地震地下面电流计算研究. 大地测量与地球动力学, 2025 , 45 (1) : 91 -96 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.02.073

Junsong SUN, Li WANG, Guiping YUAN, Xin ZHANG, Hongyu LI. Research on Calculation of Underground Surface Current during 2021 Yangbi M_S6.4 Earthquake[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics, 2025 , 45 (1) : 91 -96 . DOI: 10.14075/j.jgg.2024.02.073

正文

收起

大量实际观测和岩石压裂实验表明，地震在孕育和发生时，震源区及附近往往存在岩石电导率发生变化的现象^[1-2]，而岩石电导率的变化往往会引起地磁日变化出现异常。针对此类异常，国内学者先后提出众多预报方法，主要包括地磁低点位移法^[3-5]、地磁加卸载响应比法^[6]、地磁逐日比法^[7]及地磁日变化空间相关法^[8]等。研究发现^[9-12]，地磁低点位移异常发生时，位于低点位移线两侧的地磁垂直(Z)分量在时间序列上往往呈反相位变化，出现这种变化的原因主要是由于附近岩石电导率发生变化，致使地磁感应电流集中分布，并根据毕奥-萨法尔定律给出地磁畸变异常线与地磁感应电流之间的关系，建立相应的物理模型。

2021-04-24中国川滇地区出现地磁日变化空间相关异常，此后2021-05-21发生漾濞M_S6.4地震，预报研究部门认为该地磁日变化异常与此次地震有关。地磁日变化空间相关法属于地震地磁场日变化异常分析方法，其与地磁低点位移法、地磁加卸载响应比法、地磁逐日比法有着相同的物理解释和假设模型^[11]。本文基于此次地磁日变化空间相关异常数据，假定存在面电流，通过毕奥-萨法尔定律和蒙特卡洛模型反演地下面电流可能的分布状态和形态，并建立可能产生地磁日变化空间相关异常的地下电流分布模型，探讨地下电流与漾濞地震之间可能的定量关系。

1 数据与方法

收起

1.1 台站选择及数据情况

依据地磁日变化空间相关异常原理，漾濞M_S6.4地震发生半年前，地震区出现过电流原地重现现象，异常集中区长度超过500 km，满足异常判定指标^[11]。本文以2021-04-24观测数据为例，开展地下面电流计算研究。在计算过程中，尽可能选取震中附近台站，由于震中西部地区地磁台站数量较少，为避免因台站分布不均导致的数据失真问题，主要选取川、滇、渝等地区地磁台站，具体分布如图1所示。区域内地磁观测仪器主要包括磁通门GM4磁力仪(秒采样观测)及质子旋进FHD磁力仪(分钟采样观测)，仪器类型及测量分量见表1，计算均采用分钟值数据。根据台站数量及求解矩谐方程的未知数个数，使用四阶矩谐分析方法对所选台站当日观测数据进行内外场源分离。图2为所选台站2021-04-24观测曲线，为方便研究，本文以原始曲线11:00~13:00时段变化幅度为依据，统计该时段各台站内源场变化幅度(图3)，并根据内源场变化幅度对地下面电流可能的分布状态和形态进行计算，可以看出，内源场变化幅度值在2~15 nT之间。

1.2 正演计算

假定存在一个电流强度为I、宽度为2a的面电流，方向为垂直于纸面向里，图4中m和n为面电流的边缘。首先计算电流大小及深度分布对磁感应场的影响，根据毕奥-萨法尔定律，该面电流对磁感应场的各个分量影响大小计算公式^[12]为：

(1)

$B_{\text {垂直}}=\frac{\mu_0 J}{2 \pi} \ln \frac{(x+a)^2+z^2}{(x-a)^2+z^2}$

(2)

$B_{\text {水平}}=\frac{\mu_0 J}{\pi}\left(\arctan \frac{x+a}{z}-\arctan \frac{x-a}{z}\right)$

式中，面电流大小为J；埋深为z；电流投影到地面上与台站的水平距离为x；μ₀取4π×10^－7 N/A²；电流强度I与面电流大小J和宽度a直接的关系式为:

(3)

$J=\frac{I}{2 a}$

磁感应场总强度大小B可通过B_垂直和B_水平表示为：

(4)

$B=\sqrt{B_{\text {垂直}}^2+B_{\text {水平}}^2}$

设电流强度I=1 000 A，面电流宽度2a=10 000 m。根据式(1)~(4)，其产生磁感应场大小的分布如图5所示。从磁感应场分布结果来看，当该电流流过时，其对外界磁场的影响主要集中在面电流的流向两端，磁感应场最大值在其边缘(m和n)，并沿着边缘向两侧逐渐减小；而在面电流中部，产生的磁感应场很小，正中间(0，0)处产生的磁感应场近乎为0。

研究认为，地震发生前，震中或附近区域往往会出现地磁畸变异常，且在地磁垂直(Z)分量上体现最为明显^[11]。因此，单独计算面电流对垂直向的磁感应场分布大小，结果如图6所示。实际磁感应场分布中，B_垂直为矢量，以图4的电流流向为例，B_垂直的分布应以水平距离0为分界线，左侧为负值，右侧为正值，数值大小与图6相同。

另外发现，图6正中间(0，0)处电流产生的磁感应场为0，即该电流中间部分对地磁垂直(Z)分量不产生影响。研究认为，异常线两侧会产生垂直(Z)分量畸变，而位于异常线上方或附近区域的变化很小^[11]，本文正演计算结果验证了这一观点。

1.3 模型测试

电流反演过程中，主要依靠内源场的畸变量大小，利用式(1)计算出下方水平向面电流大小及深度，式(1)变换为：

(5)

$B_Z^{\prime \prime}(i, j)=\frac{\mu_0 J(j)}{4 \pi} \ln \frac{(x(i, j)+a)^2+z^2(j)}{(x(i, j)-a)^2+z^2(j)}$

式中，面电流密度为J(j)，宽度为2a，垂直于纸面向里，埋深为z(j)，水平位置为x(i，j)。利用矩谐分析方法计算出剖面上各观测点地磁内源场强度垂直分量观测值为B_Z(i)，设定目标函数为：

(6)

$\varphi=\sum\limits_{i=1}^2 \sum\limits_{j=1}^N\left[B_Z(i)-B_Z^{\prime \prime}(i, j)\right]^2$

设电流初始(旧模型)模型参数为z(j)和J(j)，采用随机数产生新模型参数z′(j)和J′(j)：

(7)

$z^{\prime}(j)=z(j) \cdot 2^{R_Z}$

(8)

$J^{\prime}(j)=J(j) \cdot 2^{R_J}$

式中，R_Z和R_J是均值为0、方差为1的正态分布随机数，最终反演误差控制在3%以内。

假定初始面电流大小为1 kA(面电流固定宽度为10 km)，对面电流产生的磁感应场大小进行模型测试，表2为选取的10个观测点分别进行100次计算后的结果。表中理论结果与反演结果的平均差值为0.018 41 nT，反演误差均控制在3%以内。

2 震源区面电流分布特征

收起

根据前人研究结果，地磁日变化畸变异常与地下介质变化密切相关^{[3, 9-11]}。为此，本文对2021-04-24中国川滇地区出现的地磁日变化空间相关异常进行面电流反演，试图通过面电流的分布方式探讨地磁异常与地质构造活动之间的关系。反演之前，使用矩谐分析方法^[13-14]对图1中的台站进行地磁场内、外场源分离，并计算地磁垂直分量内源场畸变幅度，根据畸变幅度对该地震震中附近区域面电流分布形态进行计算。将电流密度0.05 kA/km、垂向深度10 km设为初始参数，固定面电流宽度为25 km，单次计算随机数量100个，计算100次。图1中所有的台站均参与计算，考虑到台站主要分布在22°~28°N、96°~108°E区域，为避免区域外因台站稀疏导致的插值外延情况，仅生成22°~28°N、96°~108°E区域的面电流分布，具体见图7。结果显示，该地震震源下方面电流埋深为27 km，整体分布在15~35 km之间，电流面分布表现出不均匀性。值得注意的是，该地震震源下方与面电流分布向上凸起-向下凹陷的过渡地区相对应。叶涛等^[15]使用2017年前后在红河断裂以西滇西地区布设的大地电磁阵列观测数据，结合ModEM软件^[16-17]对该地区阻抗资料进行三维反演计算，获得了滇西地区三维电性结构模型。反演结果认为，漾濞地震序列及其周边存在一个高-低阻电性横向分界面，主要方向为NW向，且该地震序列几乎全部发生在高-低阻电性结构的过渡区。此过渡区与本文计算得到的电流面向上凸起-向下凹陷过渡地区相对应，且震中下方面电流正处在此区域。

结合本文表现的面电流区域(22°~28°N，96°~108°E)及Bai等^[18]的研究区域(24°~36°N，90°~110°E)推算，P4测线位于本文研究区域，对P4测线所在的区域进行剖面计算，结果如图8所示。

Bai等^[18]给出的反演结果认为，图8中的A和B为两处高导带(深部地壳流)，红色曲线为本文根据Bai等^[18]给出的P4测线位置进行切片得到的面电流分布结果，可以看出，在99°E(A处)和103°E(B处)附近存在2处较大的高导带，其分布和走向与Bai等^[18]的计算结果有着很好的一致性。

3 讨论

收起

2021-05-21云南大理白族自治州漾濞县发生M_S6.4地震，震源深度8 km。研究认为，维西-乔后断裂距离漾濞地震序列震中约3~10 km，计算结果显示该地震主要发生在上地壳浅部^[19]。我国地壳上地幔电性(速度)结构梯度带是强震的主要发生位置，且在前人的研究中显示地震往往发生在高阻的一侧^{[15, 20-21]}，该地震具有同样的特点。叶涛等^[15]通过对滇西地区的大地电磁数据进行三维反演，获得该地震震源区三维电阻率结构模型。从得到的结果来看，该地震震源区的横向电性结构存在显著的不均匀性，并且该地震及其序列均发生在高-低阻电性过渡区附近高阻的一侧。李大虎等^[22]对该地震震源区附近进行三维P波速度结构重点剖析，除了认为震源区的结构呈现明显的横向不均匀特征，以及地震发生在高低异常值的过渡带附近外，还认为上地幔的热异常和深部过程密切相关，该过程可能参与了地震活动。同样，姜楚峰等^[23]通过对2012年唐山4.8级地震前出现的9次地磁日变化空间相关重叠异常分析，认为地磁日变化空间异常的产生也与上地幔的热异常和深部过程存在关联。

位于青藏高原东南缘的深部地壳物质流(简称“地壳流”)是否存在一直是一个热点话题。李大虎等^[22]使用地质学方法进行解释研究并应用大地电磁、地震学等手段进行计算探讨。章鑫等^[25]使用地磁低点位移异常的畸变量反演研究区域下方的面电流分布，计算结果显示，地下畸变电流的空间分布与前人^[24]研究的地下电性高导体位置分布一致，与地壳流的位置相近。根据Klemperer^[26]提出的地壳流要素，中下地壳横向压力梯度的产生，促使了脆性上地壳相对于软弱层的运动，上地幔的热异常和深部过程通过力的传递很可能导致地下电流的产生。因此该研究一方面证明了地磁畸变量反演面电流分布的可行性与可靠性，另一方面也说明面电流一般位于含有高导体的顶面，异常电流分布于此，表明该构造可能出现震前活动异常。

4 结语

收起

基于2021-04-24中国川滇地区出现的地磁日变化异常，使用矩谐分析方法对地磁场内、外场源进行分离，将分离出的内源场畸变幅度使用蒙特卡洛法进行面电流反演，通过反演出的电流面分布、电流埋深等结果，结合前人对该地区地球物理手段研究的结果对比分析，得出以下结论：

1) 使用固定地磁台站的数据资料处理得到的结果与前人通过大地电磁、地震学等高分辨率手段得到的构造结果存在一定的相似性，一方面说明在地表连续观测的地磁场台站分布稀疏情况下的大尺度地下电流反演工作的可靠性；另一方面也说明面电流一般位于含有高导体的顶面，异常电流分布于此，表明该构造出现震前活动异常，因此面电流的分布可能与构造相关。

2) 研究区域下方既存在横向界面的不均匀性，也存在纵向界面的不均匀性。地震往往发生在电流面深度变化梯度带，这与叶涛等^[15]提出的“刚柔性楔嵌体地震动力学模型”相吻合。即地震往往并非发生在楔嵌体的底部，而是发生在楔嵌体的边缘。

3) 除了青藏高原东缘深部物质SE向逃逸可能与本次地震有关外，上地幔的热异常和深部过程也可能与本次地震的发生存在关联。而面电流的产生则可能与热物质上涌导致壳-幔高阻体及其附近出现带有上拱性质的拆离滑脱运动有关^[23]，热物质上涌导致感应电流呈线状集中分布现象，这与地震学研究人员得出的上地幔的热异常和深部过程相符合，可对推进孕震活动与发震机理研究起到一定作用。

基金

收起

中国地震局地震科技星火计划(XH22001YC)
国家自然科学基金(42274107)
中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项(CEAIEF20220207)
中国地震局震情跟踪定向工作任务(2024010406)
江苏省地震局局长基金(202201)

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

Brace

W F

, Orange

A S

, Madden

T R

. The Effect of Pressure on the Electrical Resistivity of Water-Saturated Crystalline Rocks[J]. Journal of Geophysical Research, 1965, 70 (22): 5669- 5678

https://doi.org/10.1029/JZ070i022p05669

陈峰, 马麦宁, 安金珍. 承压介质电阻率变化的方向性与主应力的关系[J]. 地震学报, 2013, 35 (1): 84- 93

Chen

Feng

, Ma

Maining

, An

Jinzhen

. Relation between Directional Characteristics of Resistivity Changes and Principal Stress[J]. Acta Seismologica Sinica, 2013, 35 (1): 84- 93

陈绍明. 地磁日变低点位移分界线的网络分布及其与地震关系的探讨[J]. 地震, 1987, 7 (5): 33- 39

Chen

Shaoming

. Network Distribution of Low-Point Displacement Boundary Line of Geomagnetic Diurnal Variation and Its Relationship with Earthquakes[J]. Earthquake, 1987, 7 (5): 33- 39

丁鉴海, 刘杰, 余素荣, 等. 地磁日变化异常与强震的关系[J]. 地震学报, 2004, 26 (增1): 79- 87

Ding

Jianhai

, Liu

Jie

, Yu

Surong

, et al. Relationship between Geomagnetic Diurnal Variation Anomaly and Strong Earthquakes[J]. Acta Seismologica Sinica, 2004, 26 (S1): 79- 87

丁鉴海, 索玉成, 余素荣, 等. 昆仑山口西8.1级地震前电离层与磁场短期异常对比研究[J]. 地震, 2004, 24 (1): 104- 111

Ding

Jianhai

, Suo

Yucheng

, Yu

Surong

, et al. Comparison Study on Short-Term Anomalies of Ionosphere and Geomagnetic Field before Kunlunshan M_S 8.1 Earthquake[J]. Earthquake, 2004, 24 (1): 104- 111

曾小苹, 续春荣, 赵明, 等. 地球磁场对太阳风的加卸载响应与地震[J]. 地震地磁观测与研究, 1996, 17 (1): 17- 21

Zeng

Xiaoping

, Xu

Chunrong

, Zhao

Ming

, et al. Response of Earth's Magnetic Field to Solar Wind Loading and Unloading and Earthquake[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 1996, 17 (1): 17- 21

冯志生, 王建宇, 蒋延林, 等. 地磁垂直分量日变幅逐日比及其与地震关系的探讨[J]. 华南地震, 2001, 21 (2): 20- 27

Feng

Zhisheng

, Wang

Jianyu

, Jiang

Yanlin

, et al. Ratio of Daily Variation Amplitude of Geomagnetic Vertical Component and Its Relation with Earthquake[J]. South China Journal of Seismology, 2001, 21 (2): 20- 27

林美, 沈斌. 地磁场垂直分量相关分析与地震的对应关系[J]. 地震研究, 1982, 5 (2): 212- 219

Lin

Mei

, Shen

Bin

. Correlation between the Corretatve Analysis of Vertical Component of Geomagnetic Field and Earthquake[J]. Journal of Seismological Research, 1982, 5 (2): 212- 219

丁鉴海, 余素荣, 肖武军. 地磁"低点位移" 现象与昆仑山口西8.1级地震[J]. 西北地震学报, 2003, 25 (1): 16- 21

Ding

Jianhai

, Yu

Surong

, Xiao

Wujun

. Geomagnetic low-Point Displacement Phenomena and West to Kunlun Mountain Pass M_S8.1 Earthquake[J]. Northwestern Seismological Journal, 2003, 25 (1): 16- 21

张学民, 钱家栋, 王亚丽, 等. 地磁低点位移频谱特征及机理探讨[J]. 地震学报, 2008, 30 (5): 474- 483

Zhang

Xuemin

, Qian

Jiadong

, Wang

Yali

, et al. Spectral Features of Geomagnetic Low Point Displacement and Discussion on Its Mechanism[J]. Acta Seismologica Sinica, 2008, 30 (5): 474- 483

中国地震局监测预报司. 地震电磁分析预测技术方法工作手册[M]. 北京: 地震出版社, 2020

Department of Earthquake Monitoring and Prediction, CEA . Workbook of Seismic Electromagnetic Analysis and Prediction Technology and Method[M]. Beijing: Seismological Press, 2020

刘建, 陈丽琴. 无限长平面电流的磁场分布及计算机模拟[J]. 广西物理, 2006, 27 (1): 29- 31

Liu

Jian

, Chen

Liqin

. Magnetic Field Distribution and Computer Simulation of Infinite Plane Current[J]. Physics of Guangxi, 2006, 27 (1): 29- 31

Alldredge

L R

. Rectangular Harmonic Analysis Applied to the Geomagnetic Field[J]. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 1981, 86 (B4): 3021- 3026

https://doi.org/10.1029/JB086iB04p03021

孙君嵩, 吴迎燕, 李鸿宇, 等. 地磁低点位移内源场分布特征[J]. 地震, 2023, 43 (2): 120- 130

Sun

Junsong

, Wu

Yingyan

, Li

Hongyu

, et al. Distribution Characteristics of Geomagnetic Lowest Shift Phenomenon Internal Field[J]. Earthquake, 2023, 43 (2): 120- 130

叶涛, 陈小斌, 黄清华, 等. 2021年5月21日云南漾濞地震(M_S6.4)震源区三维电性结构及发震机制讨论[J]. 地球物理学报, 2021, 64 (7): 2267- 2277

Tao

, Chen

Xiaobin

, Huang

Qinghua

, et al. Three-Dimensional Electrical Resistivity Structure in Focal Area of the 2021 Yangbi M_S6.4 Earthquake and Its Implication for the Seismogenic Mechanism[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2021, 64 (7): 2267- 2277

Egbert

G D

, Kelbert

. Computational Recipes for Electromagnetic Inverse Problems[J]. Geophysical Journal International, 2012, 189 (1): 251- 267

https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2011.05347.x

Kelbert

, Meqbel

, Egbert

G D

, et al. ModEM: A Modular System for Inversion of Electromagnetic Geophysical Data[J]. Computers and Geosciences, 2014, 66, 40- 53

https://doi.org/10.1016/j.cageo.2014.01.010

Bai

D H

, Unsworth

M J

, Meju

M A

, et al. Crustal Deformation of the Eastern Tibetan Plateau Revealed by Magnetotelluric Imaging[J]. Nature Geoscience, 2010, 3 (5): 358- 362

https://doi.org/10.1038/ngeo830

龙锋, 祁玉萍, 易桂喜, 等. 2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震序列重新定位与发震构造分析[J]. 地球物理学报, 2021, 64 (8): 2631- 2646

Long

Feng

, Qi

Yuping

, Yi

Guixi

, et al. Relocation of the M_S6.4 Yangbi Earthquake Sequence on May 21, 2021 in Yunnan Province and Its Seismogenic Structure Analysis[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2021, 64 (8): 2631- 2646

徐常芳. 中国大陆地壳上地幔电性结构及地震分布规律(一)[J]. 地震学报, 1996, 18 (2): 254- 261

Changfang

. Electrical Structure and Earthquake Distribution of Crust and Upper Mantle in Chinese Mainland(Ⅰ)[J]. Acta Seismologica Sinica, 1996, 18 (2): 254- 261

王绪本, 张刚, 周军, 等. 龙门山构造带壳幔电性结构特征及其与汶川、芦山强震关系[J]. 地球物理学报, 2018, 61 (5): 1984- 1995

Wang

Xuben

, Zhang

Gang

, Zhou

Jun

, et al. Crust and Upper Mantle Electrical Resistivity Structure in the Longmenshan Tectonic Belt and Its Relationship with Wenchuan and Lushan Earthquakes[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2018, 61 (5): 1984- 1995

李大虎, 丁志峰, 吴萍萍, 等. 2021年5月21日云南漾濞M_S6.4地震震区地壳结构特征与孕震背景[J]. 地球物理学报, 2021, 64 (9): 3083- 3100

Dahu

, Ding

Zhifeng

, Wu

Pingping

, et al. The Characteristics of Crustal Structure and Seismogenic Background of Yangbi M_S6.4 Earthquake on May 21, 2021 in Yunnan Province, China[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2021, 64 (9): 3083- 3100

姜楚峰, 吴迎燕, 冯志生, 等. 短期线状集中分布地磁日变化感应电流异常机理初步解释: 以2012年唐山4.8级地震为例[J]. 中国地震, 2022, 38 (2): 226- 238

Jiang

Chufeng

, Wu

Yingyan

, Feng

Zhisheng

, et al. Mechanism of Induced Current Anomaly of Geomagnetic Diurnal Variation with Short-Term In-Situ Recurrence and Linear Centralized Distribution: A Case of 2012 Tangshan M_S4.8 Earthquake[J]. Earthquake Research in China, 2022, 38 (2): 226- 238

Bao

X W

, Sun

X X

, Xu

M J

, et al. Two Crustal Low-Velocity Channels beneath SE Tibet Revealed by Joint Inversion of Rayleigh Wave Dispersion and Receiver Functions[J]. Earth and Planetary Science Letters, 2015, 415, 16- 24

章鑫, 姚丽, 冯志生. 青藏高原东南缘深部地壳流与地磁日变化短时畸变源电流的联系[J]. 地球物理学报, 2020, 63 (10): 3804- 3817

Zhang

Xin

, Yao

, Feng

Zhisheng

. Relationship between Deep Crustal Flows and Source Currents of Short Time Geomagnetic Diurnal-Variations Distortion in Southeast Margin of Qinghai-Tibet Plateau[J]. Chinese Journal of Geophysics, 2020, 63 (10): 3804- 3817

Klemperer

S L

. Crustal Flow in Tibet: Geophysical Evidence for the Physical State of Tibetan Lithosphere, and Inferred Patterns of Active Flow[J]. Geological Society London Special Publications, 2006, 268 (1): 39- 70

2025年第45卷第1期

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.14075/j.jgg.2024.02.073

接收时间：2024-02-23
首发时间：2026-10-30
出版时间：2025-01-15

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

收稿日期：2024-02-23

基金

The Spark Program of Earthquake Technology of CEA(XH22001YC)

中国地震局地震科技星火计划(XH22001YC)

National Natural Science Foundation of China(42274107)

国家自然科学基金(42274107)

Basic Scientific Research Fund of Institute of Earthquake Forecasting, CEA(CEAIEF20220207)

中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项(CEAIEF20220207)

The Earthquake Tracking Task of CEA(2024010406)

中国地震局震情跟踪定向工作任务(2024010406)

Director Fund of Jiangsu Earthquake Agency(202201)

江苏省地震局局长基金(202201)

作者信息

1 江苏省地震局, 南京市卫岗3号, 210014

2 广东省地震局, 广州市先烈中路81号, 510070

通讯作者:

李鸿宇, 高级工程师, 主要研究方向为地震电磁学, E-mail: 27587295@qq.com

LI Hongyu, senior engineer, majors in seismic electromagnetism, E-mail: 27587295@qq.com

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/ddcl/CN/10.14075/j.jgg.2024.02.073

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT