岳曉媛,張紅旗,武安緒

(北京市地震局,北京 100038)

首都圈地區(qū)MS5.0級以上地震前地震活動圖像

岳曉媛,張紅旗,武安緒

(北京市地震局,北京 100038)

針對地震前經(jīng)常出現(xiàn)的地震活動圖像異常展開研究,分析了首都圈地區(qū)1970年以來 MS5.0級以上中強震前地震活動圖像的變化特征。結(jié)果顯示,首都圈地區(qū)8次(組)MS5.0級以上地震前,在震源區(qū)附近均出現(xiàn)了地震條帶和逼近地震,震前有87.5%的逼近地震距主震130km內(nèi);87.5%地震前在震源區(qū)附近出現(xiàn)了孕震空區(qū),并在空區(qū)邊緣或空區(qū)內(nèi)部出現(xiàn)了逼近地震。最后對地震活動圖像異常特征與首都圈地區(qū)中強震的相關(guān)性進行了討論。關(guān)鍵詞:首都圈地區(qū);中強震;地震活動圖像;異常特征

0 引言

多年來根據(jù)地震活動圖像的分析來預(yù)報地震是國內(nèi)外在地震預(yù)報中廣泛采用的重要方法之一,其物理基礎(chǔ)是在大震孕育過程中,巖石破裂和變形由無序向有序轉(zhuǎn)化[1]。我國地震學(xué)者對大量地震活動圖像進行了系統(tǒng)分析并歸納總結(jié),為我們今后對異常活動圖像的研究提供了寶貴的經(jīng)驗。劉蒲雄等系統(tǒng)地研究了大地震前地震活動圖像的演變過程,提出在早期階段,由較高震級下限(西南地區(qū)取5級,華北地區(qū)取4級)的地震所圍或部分圍成的背景空區(qū)具有普遍意義[1];陸遠(yuǎn)忠等研究了一些資料比較完整的強震和中強震,指出我國大陸塊體內(nèi)部中強以上地震以前,除了出現(xiàn)大范圍、長時間、較大震級的地震空區(qū)外,在主震前不太長的時間里,孕震空區(qū)邊緣可能出現(xiàn)一個或一組較為引人注目的地震,稱為逼近地震[1]。陳佩艷等對華北地區(qū)地震活動中短期異常圖像進行了研究,總結(jié)了華北大震前地震空區(qū)、條帶的短期異常特征[2]。

本文借鑒了前人對地震活動圖像研究總結(jié)的經(jīng)驗,對1970年以來首都圈地區(qū)中強震前的地震活動圖像進行了系統(tǒng)地分析研究,按照一定的標(biāo)準(zhǔn)掃描地震條帶及地震空區(qū),并對圖像的異常特征與中強地震的關(guān)系進行討論。

1 資料選取與方法

本文選取的研究區(qū)域主要為首都圈地區(qū)(38.5°～41.0°N;113.0°～120.0°E),研究所用的資料選用中國地震臺網(wǎng)中心編制的《中國歷史地震目錄》和《全國小震目錄》,為排除余震對分析的影響,對《全國小震目錄》去除了余震,并選取震級下限 ML≥2.0。根據(jù)《中國歷史地震目錄》統(tǒng)計,1970年1月—2010年5月首都圈地區(qū)共發(fā)生 MS5.0級以上地震8次(組)(圖1)。參考陳佩艷等對華北地區(qū)地震空區(qū)及條帶的判別標(biāo)準(zhǔn)[2],針對首都圈地區(qū)做適當(dāng)調(diào)整,根據(jù)主震震級的大小給出不同的起始震級、形成時間段進行初步的空間掃描,分析出中強地震前的中短期異常。

圖1 首都圈地區(qū) MS≥5.0級地震分布圖

2 首都圈地區(qū)中強震前地震活動圖像分析研究

2.1 地震條帶

地震活動分布中的條帶圖像具有一定的前兆意義,它是指大震前區(qū)域地震活動由凌亂、分散的分布轉(zhuǎn)為集中成帶的現(xiàn)象,反映了區(qū)域應(yīng)力加強和集中的過程,利用地震條帶預(yù)報地震的方法,多年來在實踐中已得到廣泛應(yīng)用[3]。由于地震條帶的清晰度與選取合適的震級下限有關(guān),所以根據(jù)首都圈地區(qū)整體的地震活動水平確定震級下限為2.0級,分析中強震前是否出現(xiàn)地震條帶以及所出現(xiàn)地震條帶的異常特征。為更好地展現(xiàn)小震條帶的空間分布,繪圖時圖面有所擴大[4],有利于我們更為系統(tǒng)地分析。對地震條帶的劃法給出如下判別標(biāo)準(zhǔn):(1)首都圈地區(qū)出現(xiàn)MS≥5.0級地震平靜背景;(2)條帶震級強度為2.0級以上,形成時間一般為1年左右;(3)組成條帶的地震個數(shù) N≥8個,條帶長度(單條帶或交叉條帶)L>200km(震級下限 ML≤3.0)或L≥400km(震級下限 ML≥3.0),條帶的長度寬度比大于3,其最大空段不超過全長的1/3,分布較均勻。

按以上判別指標(biāo)分析首都圈地區(qū)中強震前的小震活動圖像,發(fā)現(xiàn)8次(組)中強震前在震源區(qū)附近均出現(xiàn)地震異常條帶(圖2,圖3,表1),根據(jù)圖2、圖3及表1總結(jié)出如下異常指標(biāo):(1)條帶上小震活動一旦停止或條帶的清晰度被打亂,7個月內(nèi)有發(fā)生MS≥5.0級地震的危險;(2)異常條帶對應(yīng)的中強震多發(fā)生在地震條帶邊緣或交叉條帶的交匯處附近;(3)地震條帶的形成震級一般在 ML2.0～3.0之間,僅唐山7.8級地震前的異常條帶震級為4級以上;(4)8次(組)中強震前均在條帶附近出現(xiàn)了逼近地震。

圖3 首都圈地區(qū) MS≥5.0級地震前異常條帶

2.2 地震空區(qū)分析研究

地震活動空間分布中最早引起人們注意的是空區(qū)現(xiàn)象,“空區(qū)”的概念是由費道托夫首先提出來的,他認(rèn)為強震震源區(qū)之間的間隙是未來強震的最可能地區(qū),并將這種間隙稱為空區(qū)[1]。自此以后,經(jīng)過眾多學(xué)者共同研究,地震空區(qū)的研究有了很大發(fā)展,并成為地震預(yù)報中重要指標(biāo)與方法。

針對首都圈地區(qū)本文主要研究孕震空區(qū)對中強震的預(yù)測意義,對孕震空區(qū)的判別標(biāo)準(zhǔn)為:(1)首都圈地區(qū)有MS5.0級以上地震平靜背景;(2)圍空震級強度在 ML2.0級以上;(3)空區(qū)長軸半徑大于90km,空區(qū)短軸半徑一般大于45km;(4)圍空地震數(shù)≥8個,圍空地震間距的夾角小于120°。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)對首都圈地區(qū) MS≥5.0地震前小震活動圖像進行孕震空區(qū)掃描并篩選,分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)除了2006年7月4日文安5.1級地震前未出現(xiàn)孕震空區(qū)外,其余7次(組)中強震均在震前震源區(qū)附近出現(xiàn)孕震空區(qū)(圖4,表2)。

結(jié)合圖3及表2總結(jié)出如下異常指標(biāo):(1)87.5%的中強震震前出現(xiàn)了孕震空區(qū),空區(qū)長軸長度約在90～245km,短軸長度約在40～90km;(2)孕震空區(qū)形成時間一般在1年左右,一旦被打破,半年內(nèi)有發(fā)生 MS≥5.0級地震的危險,且中強震一般發(fā)生在空區(qū)邊緣;(3)圍空地震均為 ML≥2.0級地震;(4)8次(組)中強震震前均出現(xiàn)了逼近地震,一般以單個的形式出現(xiàn),距主震距離約在15～130km,與主震發(fā)生時間間隔為1～9個月。

表1 首都圈地區(qū) MS≥5.0級地震前條帶統(tǒng)計

圖4 首都圈地區(qū) MS≥5.0級地震前孕震空區(qū)

表2 首都圈地中強震地震前孕震空區(qū)統(tǒng)計

3 討論

綜上所述,1970年以來首都圈地區(qū)8次(組)中強震前均有較明顯的前兆性活動圖像,通過對這8次震例的分析研究,對首都圈地區(qū)中強震三要素的初步判定總結(jié)了以下幾點認(rèn)識:(1)時間:8次(組)中強震前均出現(xiàn)了大于2.0級異常條帶,條帶的形成時間在1年左右,條帶一旦結(jié)束或瓦解,7個月內(nèi)有發(fā)生中強震的危險;在空區(qū)方面,87.5%中強震前在震源區(qū)附近出現(xiàn)了孕震空區(qū),空區(qū)的形成時間一般在1年左右,空區(qū)被打破后半年內(nèi)有發(fā)生中強震的危險;如果在地震條帶或空區(qū)尚未停止或未打破的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了逼近地震,一般9個月內(nèi)有發(fā)生中強震的危險。(2)地點:若震前出現(xiàn)單一條帶或交叉條帶,那么在單一條帶邊緣或交叉條帶交匯處附近發(fā)生中強震可能性較大;如震前有孕震空區(qū)的形成,一般在空區(qū)的邊緣發(fā)生中強震的可能性較大;若發(fā)生了逼近地震,可以對未來中強震的地點有進一步的判定作用,空間距離在130km內(nèi)。(3)震級:地震條帶及空區(qū)的震級強度多為2.0～3.0級,一般對應(yīng)震級強度為MS5.5～6.0級。

總體來說,通過對地震空區(qū)和異常條帶特征及性質(zhì)的分析研究,結(jié)果證明,利用地震活動空間圖像的方法預(yù)測首都圈地區(qū)中強震是有能力的,但是由于中強震的活動圖像是復(fù)雜的,不同地震也都具有自身的特點,上述給出的預(yù)報指標(biāo)主要側(cè)重于之前震例的經(jīng)驗統(tǒng)計,為了提高預(yù)報的可信度,綜合地震空間圖像與活動性特征之間的聯(lián)系是有必要的,如增加對孕震空區(qū)內(nèi)外小震頻度比及應(yīng)變釋放比曲線的分析,更深刻地認(rèn)識孕震空區(qū)形成和發(fā)生過程;分析地震條帶內(nèi)外頻度比隨時間變化曲線,判別在區(qū)域范圍內(nèi)大震平靜背景下形成的地震條帶是否具有前兆意義等。

[1] 張國民,傅征祥,桂燮泰,等.地震預(yù)報引論[M].北京:科學(xué)出版社,2001:12-16,124.

[2] 陳佩燕,王林瑛,劉蒲雄,等.華北地震活動中短期異常圖像研究[J].地震,2005,25(1):22-30.

[3] 劉蒲雄,陳章立.地震條帶及其預(yù)報效能估計[C]//國家地震局科技監(jiān)測司(測震學(xué)分冊).北京:地震出版社,1989:89-99.

[4] 朱紅彬,岳曉媛,武敏捷.北京及鄰區(qū)中等地震前的近南北向異常小震條帶[J].地震地磁觀測與研究,2010,31(5):1-6.

Study on Seismicity Pattern beforeMS5.0Earthquakes in the Capital Area

YUE Xiao-yuan,ZHANG Hong-qi,WU An-xu
(Earthquake Administration of Beijing,Beijing 100038,china)

This paper studies the pre-earthquake abnormal seismicity patterns,analyses the characteristics of seismicity pattern before moderate-strong earthquake ofMS≥5.0in the Capital area since 1970.The result indicates that in source region of eight moderate-strong earthquakes in the Capital area,seismic belt and approaching earthquakes appears,and 87.5%of the approaching earthquakes are within 130km radius of the main earthquake.Before 87.5%of the eight moderate-strong earthquakes,seismic gap forms in the source region with approaching earthquakes occur in the verge of the seismic gaps or inside it.This paper also discusses the relationship between the characteristics of seismicity pattern anomalies and the moderatestrong earthquakes in the Capital area.

Capital area;Moderate-strong earthquake;earthquake seismicity pattern;anomaly characteristics

P315.5

A

1003-1375(2011)02-0045-04

2010-08-02

北京市地震局科技基金

岳曉媛(1981-),女(滿族),遼寧興城人,助理工程師,主要從事地震活動性和數(shù)字地震學(xué)等研究工作.E-mail:yxy@bjseis.goc.cn