合肥地区电磁扰动数据对比分析
发布时间：2019-11-27
摘 要：选取合肥和肥西两个地震台的电磁扰动数据作为样本，对数据进行处理，对数据变化特征进行对比分析，结果表明两个台站的数据年变化和日变化有高度的一致性，但是由于仪器安装深度不同，记录震后数据的变化有很大的差异。
关键词：电磁扰动 分析 数据对比
电磁扰动是一个被普遍认为具有良好发展前景的地震短临预报手段，近年来受到的关注也比较多。从2010年底开始，安徽省地震局先后在合肥地区的合肥地震台和肥西地震台安装了两套DC-II型电磁扰动仪，用来观察和记录合肥地区的电磁扰动变化情况。我们选择这两个地震台的电磁扰动数据进行多方位的对比分析，总结电磁扰动的变化特征，对其中的差异进行分析，为日后更深入的研究打下基础。
1 台站环境及仪器信息
合肥地震台位于安徽省合肥市西郊的一座死火山(大蜀山)山脚，紧靠大蜀山森林公园，在著名的郯庐断裂带西侧30km处，地下基岩为火山成岩石辉绿岩侵入白垩系红砂岩。肥西地震台位于合肥市肥西县紫蓬山内，距合肥地震台直线距离约为18km，地下分布着红砂岩、砾岩及大别山杂岩。
两个台站使用的仪器均为郑州晶微公司生产的DC-II 型电磁扰动仪，这种仪器目前在河南、安徽、四川等省使用较多，其工作原理是通过传感器对超低频电磁信号进行采集和放大，转换为电信号以后分为3个通道输出：第一通道为甚低频(0.01~1Hz);第二通道为超低频(1~10Hz);第三通道为低频(10~20Hz)。为了避免地面干扰因素，仪器一般安装在井下，合肥台的仪器安装在井下23m处，肥西台的仪器安装在井下2m处。由于第三通道主要作用是监测是否有工业及电磁干扰，本研究主要采用第一通道和第二通道数据进行分析。
2 数据变化特征分析
2.1 年变特征对比分析
对数据进行部分预处理以后，得到两个通道的年变曲线(见图1)。可以看出，合肥台甚低频数据良好，超低频干扰较大。两个台站第一通道的年变曲线基本一致，呈现先升后降的趋势。合肥台的超低频数据由于干扰导致年变趋势并不明显，而肥西台的超低频数据年变趋势较为明显，和甚低频呈镜像关系，可以推测，如果合肥台超低频数据无干扰的话，应该和肥西台类似。
2.2 日变特征对比分析
选取数据干扰较少的整天数据，剔除固定的干扰和部分较明显的干扰，得出日变特征图如图2所示。
如图2所示，两个台站的第一通道甚低频无明显的日变规律，而第二通道超低频的日变特征却十分明显。虽然两个台站的第二通道数据日变形态不同，但是数据变化的特征较为类似，都是由平缓到下降，然后再上升至初始数值。在此基础上我们分析了两个台站第三通道低频的数据变化，合肥台由于干扰较大，低频数据变化不明显，肥西台则是有明显的日变规律，数据变化特征和第二通道类似。据此我们推测，合肥台第三通道应该也有相似的日变特征。
由相关研究认为，电磁扰动日变规律主要是受到环境噪声的影响。本研究的结果部分证实了这种结论，但是第一通道甚低频的数据并无明显日变特征。这是正常的变化还是因为未知的干扰掩盖了日变的规律，目前还不得而知，需要更深入地进行研究。
2.3 映震情况对比分析
一般来说，地震发生以后，电磁扰动数据会有明显的变化。分析两个台站震后的甚低频数据，我们发现合肥台的震后变化很明显，而肥西台则无变化。例如：2014年4月 20日安徽霍山4.2级地震。
图3为原始数据图，为保持数据的真实性，并未剔除合肥台每小时的地电供电干扰。可以看出，震后合肥台的甚低频数据急剧上升至高点，然后缓慢下降，约30min后恢复正常，而肥西台甚低频数据则无变化。
两个台站的基岩均为红砂岩，相对来说，本次地震的震中距离肥西台更近，约为70km，从理论上说应该记录更加清晰，事实上却是距离更远的合肥台(约85km)清晰地记录到此次震后的电磁变化。排除各方面的原因以后，经过分析认为：合肥台的仪器安装深度更大，距离岩石破裂引起的电磁变化区域更近，所以清晰地记录到了震后的数据变化。肥西台的仪器由于安装在接近地表的位置，所以未能记录到震后的电磁变化。
3 结论
通过对两个台站电磁扰动数据的分析对比，得出如下结论。
(1)两个台站的电磁扰动数据有着清晰的年变规律，相对来说，肥西台数据质量优于合肥台。同时，两个台站的第二、第三通道数据都有固定的日变规律，第一通道则没有明显的日变规律。在这个方面，两个台站的数据有着高度的一致性。
(2)两个台站使用同样的仪器，且基岩相近，可是映震情况却完全不同。由于仪器安装深度的差异，合肥台的同震效应非常明显，而肥西台没有同震效应。
作为近年来比较受关注的地震监测手段，电磁扰动目前的研究还处于探索阶段，研究成果暂时还不能满足日常的工作需求，这就需要我们做更多的工作，早日实现理论和技术上的双重突破。
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