为了建立应力变化和磁化强度变化之间的定量关系，前人已在实验室条件下使用岩石样本开展了相关实验。然而，基于实验室结果的压磁特性无法完全解释与应力变化相关的地磁场变化的实际观测，除非假设应力灵敏度的大值，即应力和磁化变化之间的比例系数。观测和实验之间的差异可能意味着压磁效应具有尺度依赖性。如果压磁效应具有尺度依赖性，则应力灵敏度的有效值不仅通过小型岩石样本的实验来确定，还应通过更大尺度的野外实验来检验。

中国地震局地球物理研究所王振东副研究员与日本京都大学Yamazaki教授、甘肃省地震局陈双贵高级工程师、青海省地震局冯丽丽高级工程师对呼图壁大型地下储气库注气过程产生的地磁场异常变化和压磁场模型进行了研究?；诖⑵庵鼙吒呙芏鹊牡卮懦∽芮慷裙鄄馐荩诽崛×俗⑵叹植康厍拇乓斐１浠ㄍ?/span>1）。将储气库上方注采气井等效为多个压力点源，以气井的实际压力变化作为约束，模拟了注采气井压力变化产生的压磁场模型（图2）。模型计算结果均显示：储气库中部和南部地区为正变化，而北部地区为负变化。与实际观测结果对比发现，无论是空间分布形态还是变化幅值，模型计算的结果与观测结果都有很好的对应。将实际观测结果与模型计算结果进行了定性分析和定量比较（图3），结果显示观测结果与预测的模型两者之间存在正相关，表明压磁效应是产生储气库周围观测到的局部地磁场变化的合理机制。分析了不同居里深度和不同初始磁化倾角分别对应的压磁场模型（图4～7），表明不同居里深度和初始磁化倾角的差异不会明显改变压磁场的空间分布形态。

图1 储气库地区磁异常变化的空间分布。左图为2017年结果，右图为2018年结果

图2 储气库地区压磁场模型的空间分布。H=15 km，左图为模型1结果，右图为模型2结果

图3 观测磁场变化和相同位置的压磁场模型结果。左图为2017年结果，右图为2018年结果

图4 储气库地区压磁场模型的空间分布。H=5 km，左图为模型1结果，右图为模型2结果

图5 储气库地区压磁场模型的空间分布。H=30 km，左图为模型1结果，右图为模型2结果

图6 储气库地区压磁场模型的空间分布。I=0°，左图为模型1结果，右图为模型2结果

图7 储气库地区压磁场模型的空间分布。I=90°，左图为模型1结果，右图为模型2结果

通过计算不同模型参数的压磁场，均显示储气库南部和中部地区为正变化，北部地区为负变化。压磁场空间分布特征与实际观测地磁场变化的一致性，表明储气库注气过程观测的局部地磁场变化是由压磁效应产生的，对储气库地区产生磁异常变化的机理有了清晰的认识。

研究成果于2024年1月刊发在国际学术期刊《Geophysical Journal International》（Wang, Z., Yamazaki, K., Chen, S., Feng, L., 2024. Piezomagnetic fields generated by the gas injection process in Hutubi ultralarge underground gas storage system (China). Geophysical Journal International, 236(3): 1636-1645, https://doi.org/10.1093/gji/ggae013），受中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项（DQJB22B20）和Japan Society for the Promotion of Science KAKENHI（21K03721）项目共同资助。

【作者简介】

第一/通讯作者：王振东，博士，副研究员，主要从事地震磁效应研究。E-mail: wangzd0626@cea-igp.ac.cn