本书重点讨论基于地球天然脉冲电磁场的孕震信息特点, 分析地球天然脉冲电磁场信号作为孕震信息的有效性。分析方法采用多种时频方法对地球天然脉冲电磁场数据进行处理, 得到地球天然脉冲电磁场数据在地震前的时-频-能量谱的分布特点, 并由此讨论基于地球天然脉冲电磁场的孕震信息研究的可行性。
第1章地球天然脉冲电磁场场源机理
1.1概述
1.2感应磁场假说
1.3外源场假说
1.4岩石圈异常磁场源假说
1.5地球自转与地壳形变假说
1.6重力潮假说…
第2章 ENPEMF信号
2.1ENPEMF信号频率
2.2ENPEMF信号接收传感器
2.3ENPEMF信号接收设备
第3章非平稳信号的特征提取方法
3.1时频分析
3.2修正布拉施克分解·
3.3混沌分析
第4章ENPEMF方法在军事领域的应用
4.1基于ENPEMF方法的金属军事装备的远程监测方案
4.2基于ENPEMF与精密微震模型的地下程定位
第5章时频分析方法在军事领域的应用
5.1基于时频分析方法的IPIX雷达目标识别·
5.2基于时频分析方法的雷达信号分类识别
5.3雷达信号脉内调制类型识别
第6章ENPEMF方法在地震监测预测中的应用
6.1震前时频分布特点
6.2深层特征
6.3 震前混沌特征
第7章ENPEMF方法的其他应用
7.1滑坡监测
7.2烃类油气藏探测
主要参考文献
第1章地球天然脉冲电磁场场源机理
1.1概述
地球天然脉冲电磁场(Earth's natural pulse electromagnetic field,ENPEMF)是指在地表接收由天然场源所产生的一次和二次综合电场(Vorobyov,1970)。在地震孕育及发生期间,依据“微破裂机-电转换”机制和“地壳波导”等可能的“震磁”机理,设计特殊的传感器在地表可接收到甚低频(very low frequency,VLF)ENPEMF脉冲信号波动。ENPEMF信号携带了大量有价值的地震发育电磁异常信息(Malyshkov,abaev.1987).针对非平稳的ENPEMF信号,如果能构建有效的“震磁”模型,并通过对其实验机理的研究来监测预测模型,可达到适应多种应用场景的目标。
“震磁”现象及实验机理研究从世纪中叶开始逐渐引起重视,中外学者对行了大量的探索工作。
(1)地震数据与电离层的耦合机制:Leonard和Barnes在1965发现了阿拉斯加地震后电离层的扰动现象;Weaver等于1970年研究了千岛群岛地震波与电离层的声耦合的显著变化。
(2)震前电磁异常的关联:上田诚也等在14年列举了震前电磁异常的数据实例;袁洁浩等(1过研究美国的震磁观展,阐述了某些地震存在“震磁”前兆信息。
(3)地震与超低频(ultra-low frequency,ULF)频段电磁波的关联:Akinaga等(01)和Harada等(04)发现在震前及地震发生期间会产生ULF频段电磁波;李琪等(08)闸述了国际上典型震例前观测到的ULF异常信号的表现形式,通过极化和分形方法确定发震的可能时间,认为地震活动区的动力学过程能产生不同的电流体系及不同频率电磁波的源,可能是“震磁”场源的机理之一;Obara等(04)和Hattori等(1过对比分析现有地磁资料,认为地震与地磁ULF信号的异常有明显的对应关系;Han等(14)采用统计方法分析了频率约为0.01Hz的ULF信号,认为大震前ULF信号异常发生的概率一般高于
地震后;lda等(05)分析了日本关岛地震期间的ULF电磁数据,认为多重分形相关参数和单形尺度在地震发生了显著变化。
(4)岩石破裂机制:郝锦绮等(03)在零磁空间中展开了岩石破裂与电磁辐射的关联机制研究,发现岩石破裂过程中存在ULE波段(0.001~10Hz)的电磁辐射:Ogawa等(1985)研究了岩石破裂与电磁信号的关联机制,认为岩石在破裂阶段会向外界产生电磁信号;Cress(13)在研究岩石破裂时,发现破裂过程会产生低频电磁信号;Du等(02)研究了岩石破裂与电磁异常发射的实验,发现ULF 信号集中在0.03~0.3kHz.VLF信号集中在3~30kHz。
(5)ULF电磁波用于地震监测预测的可行性:日本学者Hayakawa(16)认为将磁现象作为地震预报预测的手段和方法,对于地震预报预测有很大的帮助;Kopytenko等(1993)在亚美尼亚 Spitak地震中发现,ULF信号在震前3~5天就会出现:Frase Smith 等(1990)分析了Loma Prieta 地震,认为ULF 信号在震前12天会出现增长;Hayakawa等(13)发现关岛地震前10~14天会出现ULF信号,主震前几天ULF信号明显的现象。
(6)国内相关震磁观测亦受重视:孙正江等(1986)和郭自强等(1988)研究了岩石标本破裂时的电磁辐射和光发射现象;丁鉴海等(04)记录并研究了大地震前的地磁异常变化情况;中国李建凯和汤吉(17)尝主成分分析和局部互相关追踪的方法,从复杂的随机环境中识别和研究分析比较弱的地震电磁信号:郭明瑞等(19)对地磁台站数据从频域方行了研究分析,结果表明,地震地磁异常时间的长短与地震的级别大小有关系,地震的级别越大,地磁异常时间就会越长;马亮(19)采用全国地磁台网的数据,计算了甘肃省地磁台站期望值,提出了台站所处经度与地磁分量关系式;倪晓寅等(19)发现08年汶川大地震前多次出现地磁日变化异常;艾萨·伊斯马伊力(17)对喀什台站的数行了综合研究分析,结果表明喀什台站的地磁场,在大地震前就已经有了显著异常变化。由此可知,震前地磁数据的异常表现引起世界范围内科学家的广泛关注,磁异常的信号频率逐渐延伸挖掘到VLF频段。
(7)VLF电磁波与地震的关联机制:在传播机制上,VLF电磁波在地-电离层波导中的传播可能为即将发生的地震提供指示(Baba,Hayakawa,1996),对电离层VLF电磁行电场的动态背景场研究为使用VLF信号预测地震的研究提供了一定的标准(杨牧萍等,18);日本地震的震前电磁数据研究表明,VLF信号与地震发生的关联性较为明显(Rodger etal,1999),强震地基数据与VLF信号数据具有较好的相关性(Rozhnoi et al.,15);青海省王树县Mg7.1……