引言

岩石圈磁场是地磁场的重要组成部分，来源于岩石圈居里等温面以上的岩石磁性，其变化受地质结构、构造环境、构造活动、温度与应力状态等多种因素影响。诸多学者已对岩石圈磁场进行相关研究工作，对于空间尺度而言，涵盖全球范围（徐文耀，2003；徐文耀等，2008）、中国大陆地区（杜劲松等，2017；冯丽丽等，2015；王粲等，2017；Ou 等，2013）、局部地区（文丽敏等，2017；韶丹等，2015；徐晓雅等，2017；宋成科等，2017；Hemant等，2009）、特定构造带（张忠龙等，2017），数据来源主要为地磁场模型、卫星磁测、航空磁测、地面矢量磁测等。

相对于卫星及航空磁测，地面测量更接近岩石圈磁场物理源，且具备更高的测量精度。在中国地震局经费支持下，流动地磁工作团队已在“冀晋蒙”“京津冀”局部地区开展了流动地磁总强度加密监测工作，布设了规模较大的高精度、高密度测点网络。监测区地处“首都圈”地震重点监视区，地质构造复杂，历史地震多发。观测作业以地磁场总强度F 为单一测量要素，其测量精度高于卫星、航空磁测，测点密度优于地面矢量磁测，为相关研究工作提供了高质量数据来源。本文应用相关观测资料，计算观测区域高分辨率F 要素岩石圈磁场数值模型（以ΔF 表示），研究ΔF 空间分布、地震地质特征，并重点针对历史地震震中在ΔF中的位置特征进行研究，以期为该地区震中预测工作提供新技术思路和资料依据。

1 数据资料与数据处理

1.1 数据资料

观测区内共有180 个地磁总强度测点，平均点间距约28km，由“晋冀蒙”及“京津冀”2个地磁总强度加密测网合并而成，观测作业执行《流动地磁测量基本技术要求》1中国地震局监测预报司，中震测函［2015］39 号：关于印发《流动地磁测量基本技术要求（试行）》的通知及其规范性附录。为合理控制测区边界处模型产出结果，笔者在测区周边选取40 个流动地磁矢量测点，作为模型边界约束点，并将其中4 个测点用作补充测点，令研究区最终测点总数达184 个（图1）。

图1 研究区野外测点示意图（绿色圆点为地磁总强度加密区测点，红色圆点为地磁矢量约束点，黑色虚线框内部为研究区范围）Fig.1 Schematic diagram of field survey points in the study area(green dot is the survey point of the total intensity of geomagnetic densification area, the red dot is the constraint point of geomagnetic vector, and the black dotted box is the research area)

1.2 数据处理

本文采用最新一期观测数据，通过日变通化改正、主磁场长期变改正、主磁场剥离等主要技术处理，获取研究区ΔF（陈斌等，2017），过程如下：

（1）日变通化改正

为消除流动地磁观测数据中包含的地磁场日变化等外源场成分，依托测区邻近地磁台站连续观测分钟值数据，采用单台参照法，对野外观测数据进行日变通化处理，获取监测区日变通化改正数据集。

（2）长期变改正

采用1995 年1 月1 日以来的全国地磁台网观测数据，建立中国及周边地区地磁场长期变化3 阶NOC 非线性模型（顾左文等，2009），对日变通化改正数据集进行主磁场长期变改正，获取监测区长期变改正数据集。

（3）主磁场剥离

以IGRF12（2015.0 年代）为研究区主磁场参考模型，并在监测区长期变改正数据结果中进行剔除，即获得各测点ΔF 初始值。

（4）低通滤波

地面磁测结果必然包含杂乱的浅表岩层磁性影响成分（图2）。为抑制和消除该数据成分，保证研究成果的合理性，笔者采用移动平均法对网格化后的ΔF 初始值进行低通滤波处理，滤波器为5×5 节点，对应的实际空间范围为0.5°×0.5°，滤波结果即为本研究最终采用的ΔF，本文研究模型描述了研究区2015.0 年代ΔF 空间分布形态（图3）。本文ΔF 等值线图中，红、蓝色实线分别代表正、负值区，黑色加粗实线为“0”值线，等值线间隔统一为25nT。

图2 低通滤波处理的残差值成分Fig.2 Residual value components of low-pass filtering

图3 研究区2015.0 年代ΔF 空间分布Fig.3 Spatial distribution of ΔF in 2015.0

2 ΔF 空间分布特征

2.1 总体特征

研究区ΔF 呈正、负异常区零散相间的分布形态，负异常区面积略大于正异常区。ΔF 空间结构复杂，局部异常特征表现强烈，强磁异常区形状多表现为条带状或团块状。研究区范围内共有184 个测点，ΔF 数值范围为?326.0—180.1nT，平均值为?40.0nT。其中负值测点128个，占69.6%，ΔF 平均值为?83.1nT；正值测点56 个，占30.4%，ΔF 平均值为58.6nT。全部测点ΔF 平均幅值（为表述方便，本文借用物理学名词“幅值”表示ΔF 绝对值）为75.6nT，约占地磁场能量成分的0.14%（图4）。

文章来源：《地震地质》 网址: http://www.dzdzzz.cn/qikandaodu/2021/0414/350.html