本書重點討論基于地球天然脈沖電磁場的孕震信息特點, 分析地球天然脈沖電磁場信號作為孕震信息的有效性。分析方法采用多種時頻方法對地球天然脈沖電磁場數據進行處理, 得到地球天然脈沖電磁場數據在地震前的時-頻-能量譜的分布特點, 并由此討論基于地球天然脈沖電磁場的孕震信息研究的可行性。
第1章地球天然脈沖電磁場場源機理
1.1概述
1.2感應磁場假說
1.3外源場假說
1.4巖石圈異常磁場源假說
1.5地球自轉與地殼形變假說
1.6重力潮假說…
第2章 ENPEMF信號
2.1ENPEMF信號頻率
2.2ENPEMF信號接收傳感器
2.3ENPEMF信號接收設備
第3章非平穩信號的特征提取方法
3.1時頻分析
3.2修正布拉施克分解·
3.3混沌分析
第4章ENPEMF方法在軍事領域的應用
4.1基于ENPEMF方法的金屬軍事裝備的遠程監測方案
4.2基于ENPEMF與精密微震模型的地下程定位
第5章時頻分析方法在軍事領域的應用
5.1基于時頻分析方法的IPIX雷達目標識別·
5.2基于時頻分析方法的雷達信號分類識別
5.3雷達信號脈內調制類型識別
第6章ENPEMF方法在地震監測預測中的應用
6.1震前時頻分布特點
6.2深層特征
6.3 震前混沌特征
第7章ENPEMF方法的其他應用
7.1滑坡監測
7.2烴類油氣藏探測
主要參考文獻
第1章地球天然脈沖電磁場場源機理
1.1概述
地球天然脈沖電磁場(Earth's natural pulse electromagnetic field,ENPEMF)是指在地表接收由天然場源所產生的一次和二次綜合電場(Vorobyov,1970)。在地震孕育及發生期間,依據“微破裂機-電轉換”機制和“地殼波導”等可能的“震磁”機理,設計特殊的傳感器在地表可接收到甚低頻(very low frequency,VLF)ENPEMF脈沖信號波動。ENPEMF信號攜帶了大量有價值的地震發育電磁異常信息(Malyshkov,abaev.1987).針對非平穩的ENPEMF信號,如果能構建有效的“震磁”模型,并通過對其實驗機理的研究來監測預測模型,可達到適應多種應用場景的目標。
“震磁”現象及實驗機理研究從世紀中葉開始逐漸引起重視,中外學者對行了大量的探索工作。
(1)地震數據與電離層的耦合機制:Leonard和Barnes在1965發現了阿拉斯加地震后電離層的擾動現象;Weaver等于1970年研究了千島群島地震波與電離層的聲耦合的顯著變化。
(2)震前電磁異常的關聯:上田誠也等在14年列舉了震前電磁異常的數據實例;袁潔浩等(1過研究美國的震磁觀展,闡述了某些地震存在“震磁”前兆信息。
(3)地震與超低頻(ultra-low frequency,ULF)頻段電磁波的關聯:Akinaga等(01)和Harada等(04)發現在震前及地震發生期間會產生ULF頻段電磁波;李琪等(08)閘述了國際上典型震例前觀測到的ULF異常信號的表現形式,通過極化和分形方法確定發震的可能時間,認為地震活動區的動力學過程能產生不同的電流體系及不同頻率電磁波的源,可能是“震磁”場源的機理之一;Obara等(04)和Hattori等(1過對比分析現有地磁資料,認為地震與地磁ULF信號的異常有明顯的對應關系;Han等(14)采用統計方法分析了頻率約為0.01Hz的ULF信號,認為大震前ULF信號異常發生的概率一般高于
地震后;lda等(05)分析了日本關島地震期間的ULF電磁數據,認為多重分形相關參數和單形尺度在地震發生了顯著變化。
(4)巖石破裂機制:郝錦綺等(03)在零磁空間中展開了巖石破裂與電磁輻射的關聯機制研究,發現巖石破裂過程中存在ULE波段(0.001~10Hz)的電磁輻射:Ogawa等(1985)研究了巖石破裂與電磁信號的關聯機制,認為巖石在破裂階段會向外界產生電磁信號;Cress(13)在研究巖石破裂時,發現破裂過程會產生低頻電磁信號;Du等(02)研究了巖石破裂與電磁異常發射的實驗,發現ULF 信號集中在0.03~0.3kHz.VLF信號集中在3~30kHz。
(5)ULF電磁波用于地震監測預測的可行性:日本學者Hayakawa(16)認為將磁現象作為地震預報預測的手段和方法,對于地震預報預測有很大的幫助;Kopytenko等(1993)在亞美尼亞 Spitak地震中發現,ULF信號在震前3~5天就會出現:Frase Smith 等(1990)分析了Loma Prieta 地震,認為ULF 信號在震前12天會出現增長;Hayakawa等(13)發現關島地震前10~14天會出現ULF信號,主震前幾天ULF信號明顯的現象。
(6)國內相關震磁觀測亦受重視:孫正江等(1986)和郭自強等(1988)研究了巖石標本破裂時的電磁輻射和光發射現象;丁鑒海等(04)記錄并研究了大地震前的地磁異常變化情況;中國李建凱和湯吉(17)嘗主成分分析和局部互相關追蹤的方法,從復雜的隨機環境中識別和研究分析比較弱的地震電磁信號:郭明瑞等(19)對地磁臺站數據從頻域方行了研究分析,結果表明,地震地磁異常時間的長短與地震的級別大小有關系,地震的級別越大,地磁異常時間就會越長;馬亮(19)采用全國地磁臺網的數據,計算了甘肅省地磁臺站期望值,提出了臺站所處經度與地磁分量關系式;倪曉寅等(19)發現08年汶川大地震前多次出現地磁日變化異常;艾薩·伊斯馬伊力(17)對喀什臺站的數行了綜合研究分析,結果表明喀什臺站的地磁場,在大地震前就已經有了顯著異常變化。由此可知,震前地磁數據的異常表現引起世界范圍內科學家的廣泛關注,磁異常的信號頻率逐漸延伸挖掘到VLF頻段。
(7)VLF電磁波與地震的關聯機制:在傳播機制上,VLF電磁波在地-電離層波導中的傳播可能為即將發生的地震提供指示(Baba,Hayakawa,1996),對電離層VLF電磁行電場的動態背景場研究為使用VLF信號預測地震的研究提供了一定的標準(楊牧萍等,18);日本地震的震前電磁數據研究表明,VLF信號與地震發生的關聯性較為明顯(Rodger etal,1999),強震地基數據與VLF信號數據具有較好的相關性(Rozhnoi et al.,15);青海省王樹縣Mg7.1……