0 引言

我国大陆浅源强震主要发生在上地幔和地壳电性结构梯度带，且主要位于电阻率高阻一侧(徐常芳，1996；王绪本等，2018；詹艳等，2008；李冉等，2014；程远志等，2015、2016；叶涛等，2018、2021；孙翔宇等，2020)，但前人的研究均未能回答电性结构梯度带的地震何时发生这一问题。岩石破裂实验和野外震例观测研究表明，地震孕育发生过程会伴随着岩石电导率变化(Brace et al，1965；Yamazaki，1966；陈峰等，2013)，震前震源区及附近介质电导率的变化会导致地磁日变化出现畸变异常。我国对震前地磁日变化异常已有众多研究和应用，主要有地磁低点位移异常(陈绍明，1987；丁鉴海等，2003、2004)、地磁加卸载响应比异常(曾小苹等，1996；冯志生等，2000)、地磁逐日比异常(冯志生等，2001；张建国等，2008；张翼等，2007)和地磁日变化空间相关异常(林美等，1982；冯志生等，1998)。陈绍明等(1997)和丁鉴海等(2003)发现一些地磁低点位移分界线走向和地质构造块体的边缘大致重合，认为地磁低点位移异常与地质构造块体的短期微动态活动有关；冯志生等(2009)发现，地磁低点位移异常是由位移线两侧地磁垂直分量的反相位变化所致，认为地磁低点位移期间在位移线下方有地磁日变化感应电流集中分布，该研究首次给出了地震地磁日变化异常与线状集中分布地磁日变化感应电流之间的联系；冯志生等(2020)采用空间相关法研究发现，我国南北带附近强震发生前2年左右，震中附近会出现短时间原地重叠的线状集中地磁日变化感应电流分布异常，原地重现的时间间隔一般在20天以内，原地重现的特征是其2个日期感应电流线在二维平面空间上完全重叠，重叠长度超过500km，地震主要发生在重叠段端部和小角度拐弯附近。通过对2009—2018年的震例进行统计表明，我国南北带87%的重叠段异常一年半内发生了6级以上地震，其中34%重叠段发生2次6级以上地震(冯志生等，2020；中国地震局监测预报司，2020)。研究还发现重叠段走向常常与中-下地壳和上地幔高导层顶面界的埋深走向一致(冯志生等，2020；姜楚峰等，2022)。

中国大陆的地震基本发生在中-上地壳(张国民等，2003；薛艳等，2010)，而重叠段走向常常与中-下地壳和上地幔高导层顶面界的埋深走向一致。冯志生等(2020)认为重叠异常是来自震源附近中-下地壳以及震源下方上地幔内高导层的地震异常信息，其机理是探测发现了高导层出现的短时间高导电流通道，由于其平时没有重叠异常，因此该高导电流通道在电性上并不导通，当深部热流体上涌时，上地幔和中-下地壳高导层两侧高阻体会出现带有上拱性质的相互拆离滑动事件(牛树银等，2003)，导致热流体进入高导层内介质电阻相对高的地区，高导层出现短时间高导电流通道，感应电流集中分布于此，出现重叠异常；同时研究还发现重叠段有围空现象，认为其与地震空区是坚固体在中-上地壳分布范围的反映类似，重叠段空区是坚固体(硬包体)在中-下地壳和上地幔分布范围的反映，地震发生在重叠空区边缘或内部。

2019年8月—2021年9月，南北带及附近分别发生了2019年11月21日老挝6.0级(19.50°N，101.35°E)、2021年3月19日西藏比如6.1级(31.94°N，92.74°E)、2021年4月28日印度6.2级(26.78°N，92.46°E)、2021年5月21日云南漾濞6.4级(25.67°N，99.87°E)、2021年5月22日青海玛多7.4级(34.59°N，98.34°E)和2021年9月16日四川泸县6.0级地震(29.20°N，105.34°E)，共计6次6级以上地震，本文分析了这些地震前出现的1组57次重叠异常与该组地震的关系。

1 数据资料与处理结果

我国位于中低纬度，中低纬度的地磁垂直分量日变化曲线(地磁垂直分量一天的变化曲线)的正常形态为“V”字形，在数百至数千千米范围有较好的相关性，相邻台站相关系数接近1。当台站之间有反相位变化时，其相关系数会下降(林美等，1982；冯志生等，1998)。实际计算时，一般设定一个异常阈值，选择一个无异常的台站作为参考台，计算参考台与其他台站的相关系数，相关系数低于阈值的台站判定为异常台站；当一个地区台站同时出现异常时，异常台站与正常台站之间存在一个分界线，在相关系数空间等值线图上，该分界线为异常阈值线，阈值线一侧为正常区域，另一侧为异常区域，阈值线两侧地磁垂直分量存在反相位变化，其为阈值线下方集中分布感应电流所至，因此，可以近似认为阈值线为地磁日变化感应电流集中分布线(冯志生等，2020)。

本文采用2019—2021年全国135个台站的地磁垂直分量日变化分钟采样序列，计算参考台(江苏新沂台、河北红山台)与其他台站每日的相关系数，提取异常分析异常与地震的关系。由于每年11月至次年2月的地磁垂直分量日变化相关性差，本文仅分析了每年3—10月的地磁资料(冯志生等，2020)。

本文研究的空间范围为6次地震及其重叠异常涉及的南北带及其附近地区(图 1)，检索发现2019年3月—2021年9月期间的重叠异常集中发生在2019年8月10日—2021年4月28日之间，总计57条重叠段异常(图 1，表 1)。图 1中不同颜色线条代表感应电流线状集中分布线，日期为其时间，2个电流日期不超过20天，其中红色粗线条段为人工绘制的重叠段，其长度大于500km。由于2个日期电流线在重叠段近乎重合，因此，重叠段基本覆盖了重叠处的2个日期电流线。

由图 1和表 1可见，发生重叠的感应电流日期可以连续，也可以不连续，并有连续3日发生重叠的现象，如2020年9月26—28日，但由于重叠段位置和长度不同，因此需要分别绘图表达；1个日期的电流线可以与多个日期的电流线发生重叠，如2019年8月18日的电流线分别与8月10日、14日、30日和31日4个日期的电流发生重合；2个日期的电流也可以发生多个重叠段，如2019年8月14日、8月18日和2020年9月27日、9月28日分别有3个重叠段。冯志生等(2020)和姜楚峰等(2022)的分析中也有类似现象，表明其具有普遍性。

2 成组重叠异常特征及其与地震关系的初步分析 2.1 异常时空迁移特征及其与地震的关系 2.1.1 异常频次和异常面积与地震的关系

为描述重叠异常的时间特征，图 2给出了57次重叠异常时间序列及其累加频次N。其中，时间序列同时标注了其间研究地区发生的6次6级以上地震，图中每个柱代表 1次重叠异常，柱高没有物理意义，重叠异常日期为第1次电流日期(下同)，1天有多个重叠段或与多个日期发生重叠的按实际异常段数统计，因此时间序列的一些重叠异常叠加在一起。但从图 2的重叠异常累加频次可以看出，1天出现多个重叠段，重叠异常累加频次的窗长为20天(考虑了判定二次电流发生重叠的最长时间间隔为20天)，步长为1天。

由表 1和图 2可以看出，重叠异常在时间上可大致分为4个阶段，分别为：2019年8月10日—2019年10月27日，共计9次异常；2020年4月21日—2020年5月4日，共计11次异常；2020年7月17日—2020年10月20日，共计23次异常；2021年4月24日—2021年4月28日，共计1次异常。

由图 2(b)可以看出，第1阶段累加频次最高10次，第2阶段累加频次最高14次，第3阶段累加频次最高26次，第4阶段累加频次最高1次。最高频次26次发生在第3阶段，6次地震中的5次，尤其是震级最大的玛多7.4级地震发生在重叠异常最高频次之后的异常频次衰减期及其之后。

为描述重叠异常的空间分布特征，图 3给出了4个阶段重叠异常空间分布，图 4则分别给出了第1~2阶段、第1~3阶段和第1~4阶段的重叠异常空间分布叠加图，并以不同颜色线条代表各阶段重叠异常，以便描述其动态演化过程。由于地震主要发生在重叠段端部，图 3和图 4中重叠段端部以圆点表示。

由图 3、图 4可以初步看出，4个阶段异常空间分布总体呈等腰三角形，第1阶段和第2阶段的异常空间分布面积大致相当，分别位于三角形的底边和右边地区；第3阶段异常空间分布遍布三角形全区域，异常空间分布面积最大，大致为第1和第2阶段异常面积的总和；第4阶段异常空间分布面积最小，位于三角形的左下角地区。4个阶段的异常空间分布面积由第1和第2阶段的局部地区扩大至第3阶段的全区域，第4阶段又收缩至局部地区，6次地震中的5次，尤其是震级最大的玛多7.4级地震发生在第3阶段异常空间面积最大之后的异常面积收缩期及其之后，该变化过程与异常累加频次随时间变化过程(图 2)、地震发展具有同步性。

2.1.2 各阶段异常分布区域迁移特征分析

由图 3、图 4还可看出，① 4个阶段其相邻阶段的异常空间分布区域存在重叠，即4个阶段异常空间分布区域具有前后2个相邻阶段相连特征，相邻阶段异常空间分布有较好的关联性；②第1阶段与第4阶段异常的空间分布区域存在重叠，即整个异常组的异常空间分布区域首尾相连；③第1阶段异常主要分布于三角形底部地区，第2阶段异常主要沿三角形右侧分布，第3阶段异常遍布整个三角形地区，第4阶段异常收缩至三角形左下角，4个阶段异常分布区域随时间的迁移有左旋迹象，抛开第3阶段看，这种左旋迁移更明显。

2.1.3 地震与异常发生时间关系初步分析

由表 1及图 1~3可以看出，地震可能发生在整组异常期间的任何时间，既可能发生在组内单次异常之后2年左右，也可能发生在组内单次异常之后的短期与临震阶段。其中，2019年11月21日老挝6.0级地震所在地区异常仅经历了整个异常的第1个阶段，开始时间为2019年8月10日，距离老挝6.0级地震发生的时间为3个月13天，结束时间为2019年10月27日，距离老挝6.0级地震发生仅24天，异常持续时间约2个半月，这些异常均发生在老挝6.0级地震前的短期阶段；2021年4月28日印度6.2级和2021年5月21日漾濞6.4级地震所在地区异常经历了整组异常的4个阶段，异常开始时间为2019年8月14日，异常结束时间2021年4月22日，从异常开始到印度6.2级地震发生的时间约为21个月，到漾濞6.4级地震发生的时间约为22个月，其间异常持续不断，该地区最后1次异常到漾濞6.4级地震发生为29天，且印度6.2级地震发生在最后1次异常的临震阶段，该异常也是第4阶段仅有的1次异常，其第1个电流时间为2021年4月22日，第2个电流时间为2021年4月28日，印度6.2级地震发生在第2个电流异常当天的10时21分；2021年5月22日青海玛多7.4级地震所在地区异常经历了整个异常的第2和第3阶段，异常开始时间为2020年4月22日，距离玛多7.4级地震发生的时间约13个月，异常结束时间为2020年9月27日，距离玛多7.4级地震发生的时间约8个月，异常持续时间约6个月；2021年9月16日四川泸县6.0级地震所在地区异常经历了整个异常的第1~3阶段，异常开始时间为2019年8月14日，距离四川泸县6.0级地震的时间约2年1个月，异常结束时间为2020年9月27日，距离四川泸县6.0级地震的时间约1年，异常持续时间约12个多月。

2.2 异常带状分布特征及其与地震的关系

成组重叠段具有围空现象，地震发生在重叠空区边缘或内部。由图 3、图 4可见重叠段围空的同时还有带状分布特征，即一组重叠段既具有围空特征，也可能同时具有带状分布特征，这与震前小震活动分布的环状分布特征非常类似(梅世蓉，1995；梅世蓉等，1996；宋治平等，1999)。

图 5给出了研究期间所有重叠段及其带状分布边界线，其中用粗细不同的双实线勾画出带状分布边界，并用不同颜色(黑色、灰色，以及绿色、蓝色)对边界进行区分，另外忽略了个别超出带状分布范围的重叠段，双实线的细实线位于重叠段带状分布一侧，为方便讨论，将围空区按Ⅰ~Ⅴ编号。

由于重叠异常走向常常与中-下地壳和上地幔高导层顶面界埋深等深线走向一致，表明重叠异常发生在中-下地壳和上地幔高导层，并认为重叠异常是探测发现了高导层出现短时间高导电流通道(冯志生等，2020；姜楚峰等，2022)。因此，图 5双实线中的细线一侧(灰色细线、蓝色细线)重叠异常分布带为震前频繁出现线状集中分布电流的地区，是发生过“活动”的高导地区，即重叠异常分布带或线状集中电流分布带是震前发生过“活动”的高导地区；而双实线中的粗线一侧(黑色粗线、绿色粗线)无重叠异常分布，即没有出现线状集中分布电流，是介质电性性质稳定的高阻地区，即Ⅰ~Ⅳ号围空区是震前介质电性稳定的高阻地区或坚固体。因此，图 5双实线是震前出现过“活动”的高导地区与电性稳定的高阻地区分界线，其为震前出现过“活动”的高导区与介质电性稳定的高阻区之间的电性结构梯度带。

由图 5可以发现，在6次6级以上地震中，有5次位于这组重叠异常形成的分布带边缘(黑灰双实线)，即这组地震主要发生在震前1~2年左右出现过“活动”的高导区与介质电性稳定的高阻区之间的电性结构梯度带上。

进一步分析发现这组重叠异常成带状分布时，其重叠段的端部分布也有疏密变化，6次地震中有5次发生在端部密集地区或附近。图 6给出了端部密集区及地震的分布，从图 6可以发现比如6.1级地震位置距离端部密集地区也很近。已有研究结论表明，地震主要发生在重叠段的端部及附近地区(冯志生，2020；中国地震局监测预报司，2020)，当多次重叠段异常集中分布时，其端部密集地区应该是地震易发生地区。

3 结论

2019年8月10日—2021年4月28日，我国南北带及附近地区出现1组44次地磁日变化感应电流线状集中分布与短期原地重现异常，其后异常分布区发生1组6次6级以上地震，其成组特征主要有：

(1) 整组重叠异常在时间上可大致分为4个阶段，4个阶段的异常空间分布区域具有前后相邻、阶段相连特征，以及整组异常首尾相连特征，4个阶段异常分布区域随时间的迁移有左旋迹象。

(2) 整组重叠异常的异常频次和异常面积随时间变化具有同步性，第1~3阶段异常累加频次和异常面积均逐渐增大至最大值，第4阶段衰减，组内6次地震中的5次，尤其是震级最大的玛多7.4级地震发生在异常累加频次和异常面积最大值之后的衰减期间及之后。

(3) 地震可以发生在整组异常期间的任何时间，既可以发生在组内单次异常之后2年左右，也可以发生在组内单次异常之后的短期与临震阶段。

(4) 整组重叠异常空间分布具有带状特征，地震基本发生在重叠段分布带边缘，以及重叠段端部密集地区或附近。

4 讨论

重叠段带状分布边缘地区是震前1~2年左右出现过“活动”的高导区与介质电性稳定的高阻区之间的电性结构梯度带，地震发生在这样的电性结构梯度带上，验证了我国大陆浅源强震主要发生在上地幔和地壳电性结构梯度带这一基本研究事实。但其不同于上述的相对稳定的电性结构梯度带，由于其高导区在震前1~2年左右出现过“活动”，本文给出的电性结构梯度带具有地震中短期(1~2年左右)前兆意义。

4个阶段异常分布区域的迁移有左旋迹象，与该地区地壳右旋运动反向(瞿伟等，2021；田晓等，2021)，他们之间可能存在动力学关系，该现象有待进一步研究。

致谢: 全国地磁数据由中国地震局地球物理研究所国家地磁台网中心提供，断裂数据来源于《中国活动构造图(1 ︰ 400万)》(邓起东等，2007)，部分图件采用Generic Mapping Tools(GMT)(Wessel et al，1995)绘制，审稿专家提出了宝贵的修改建议，在此一并表示感谢。