肖淑娟 蘇宏偉

摘 要：對(duì)2012年5月3日甘肅金塔Ms5.4級(jí)地震進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)震前1a左右，在金塔周邊地區(qū)相繼出現(xiàn)b值、C值、D值、地震活動(dòng)度S、斷層總面積、能量釋放E、缺震等地震活動(dòng)性指標(biāo)異常，這些指標(biāo)異常反映了5.4級(jí)地震前地震活動(dòng)呈現(xiàn)增強(qiáng)的特征。祁連塊體以北區(qū)域發(fā)生中強(qiáng)地震前兆觀測(cè)資料無(wú)明顯異常，因此對(duì)該區(qū)域做相關(guān)地震學(xué)指標(biāo)分析有一定的價(jià)值。

關(guān)鍵詞：金塔地震 地震學(xué)指標(biāo) 異常特征

中圖分類(lèi)號(hào)：P31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0042-03

甘肅金塔縣與內(nèi)蒙額濟(jì)納旗交界于2012年5月3日發(fā)生Ms5.4地震，此次地震發(fā)生在阿拉善高原的西南邊緣-河西走廊的西北界。從震源機(jī)制解可知此次地震與阿爾金斷裂走向、破裂方式基本吻合，由此推測(cè)金塔地震的發(fā)生可能與阿爾金斷裂活動(dòng)相關(guān)[1]。金塔5.4級(jí)地震前，青藏高原北緣地區(qū)、祁連山構(gòu)造帶西段地震活動(dòng)為平靜狀態(tài)，無(wú)明顯時(shí)空異?，F(xiàn)象，震中周邊臺(tái)站前兆觀測(cè)資料也無(wú)明顯異常變化，故震前未做出明確的預(yù)測(cè)意見(jiàn)。鑒于此原因，運(yùn)用地震學(xué)指標(biāo)重新檢驗(yàn)金塔5.4級(jí)地震孕震過(guò)程，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們今后做好地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)工作還是有一定的作用。在異常數(shù)據(jù)處理的區(qū)域包括了2009年9月18日甘肅肅北北Ms5.4級(jí)地震，因此本文順帶做了相關(guān)分析。

1 資料處理方法

應(yīng)用中國(guó)地震局推廣的“八五”公關(guān)地震學(xué)方法，根據(jù)中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心統(tǒng)編的地震目錄，應(yīng)用Mapsis分析軟件，對(duì)祁連山西段地區(qū)進(jìn)行了地震學(xué)指標(biāo)掃描分析，計(jì)算研究區(qū)域?yàn)?0.0°N-42.0°N，97.6°E-101.0°E，起始震級(jí)ML≥2.0，以1.5a窗長(zhǎng)，1個(gè)月為單位步長(zhǎng)進(jìn)行掃描計(jì)算，結(jié)果表明，對(duì)“八五”攻關(guān)中推廣的多種地震學(xué)指標(biāo)（地震活動(dòng)時(shí)空分布圖像、b值、C值、D值、斷層總面積、缺震、地震活動(dòng)度、能量釋放等）進(jìn)行系統(tǒng)的掃描、計(jì)算、繪圖、分析。為了消除余震序列對(duì)計(jì)算結(jié)果的影響，對(duì)所有的地震序列進(jìn)行了剔除。以2倍標(biāo)準(zhǔn)差為控制線。

2 金塔5.4級(jí)地震前多種地震學(xué)指標(biāo)動(dòng)態(tài)演化的基本特征

2.1 地震活動(dòng)空間分布特征

根據(jù)中國(guó)地震局分析預(yù)報(bào)中心統(tǒng)編的全國(guó)地震目錄發(fā)現(xiàn)：金塔縣城以北從未發(fā)生過(guò)Ms≥5.0級(jí)地震。顯然2012年5月3日甘肅金塔縣與內(nèi)蒙額濟(jì)納旗交界Ms5.4地震（40.58°N，98.62°E）打破了歷史格局。從圖1發(fā)現(xiàn)阿爾金斷裂及其延伸帶地震活動(dòng)Ms≥3.5級(jí)地震以條帶分布，該延伸帶穿河西走廊呈隱伏狀潛入阿拉善高原，而這次金塔地震就發(fā)生在該延伸帶上。

2.2 b值曲線的異常特征

國(guó)家地震局預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)司[2]有關(guān)研究結(jié)果表明，大震前震源區(qū)附近較小區(qū)域b值時(shí)間掃描往往表現(xiàn)為下降異常，而較大區(qū)域范圍內(nèi)的b值則表現(xiàn)為高值異常。肅北5.4級(jí)地震前，b值逐漸由小到大變化。2011年4月b值突跳，2011年8月突跳結(jié)束且b值逐漸下降8個(gè)月后發(fā)震。臨震前高b值異常是金塔5.4級(jí)地震的一個(gè)中短期的顯著異常變化。

2.3 地震空間集中度C 值的異常變化

王煒[3]用C值來(lái)描述地震空間分布密集度的變化特征，中強(qiáng)地震前C值有一個(gè)明顯的上升過(guò)程。2009年9月18日肅北5.4和2012年5月3日金塔5.4級(jí)地震前，空間集中度C值在震前快速升高出現(xiàn)異常，并持續(xù)出現(xiàn)高值波動(dòng)并在出現(xiàn)最高值后發(fā)震或者高值回落過(guò)程中發(fā)震，可以認(rèn)為C值升高確為地震異常，C值在高值背景下的突跳異常對(duì)大震的短臨預(yù)報(bào)具有重要意義。見(jiàn)圖2中的金塔Ms5.4地震前C值變化曲線。

2.4 地震危險(xiǎn)度D值的異常變化

王煒[4]指出，D值一般在中強(qiáng)地震前2～3年出現(xiàn)上升，異常時(shí)間持續(xù)1年半左右，在異?；謴?fù)1年左右發(fā)震。肅北5.4級(jí)地震前D值變化曲線在2007年4月至2008年5月均為低值，2008年5月底異常突跳直至2009年9月18日發(fā)震，然后異常持續(xù)震蕩，2011年5月初異常進(jìn)一步突跳直至2012年5月3日金塔5.4地震發(fā)生。由此可見(jiàn)D值一般在高值或高值下降狀態(tài)發(fā)震，可以認(rèn)為D值的變化對(duì)金塔5.4級(jí)地震具有中短期預(yù)報(bào)意義。見(jiàn)圖2中金塔Ms5.4地震前D值變化曲線。

2.5 地震活動(dòng)度S的異常變化

“地震活動(dòng)度”S值由地震頻度N、平均震級(jí)m、最大震級(jí)M和地震空間分布密度d共計(jì)4項(xiàng)參數(shù)組成，能夠全面的定量描述一個(gè)地區(qū)、某個(gè)時(shí)段地震活動(dòng)的相對(duì)強(qiáng)弱程度。2008年6月異常超越閾值并且異常持續(xù)到2009年8月達(dá)到高值，略有回調(diào)后于2009年9月發(fā)生肅北5.4級(jí)地震，在異常沒(méi)有明顯回落的情況下于2011年7月又一次突跳直至金塔5.4級(jí)地震發(fā)生，顯然S值的變化曲線與D值的變化曲線很相似，見(jiàn)圖3中地震活動(dòng)度變化曲線。因此地震活動(dòng)度S對(duì)該區(qū)地震也具有中短期預(yù)報(bào)意義。

2.6 斷層總面積的異常變化

斷層總面積包含地震頻度、地震能量?jī)煞矫娴囊蛩亍４罅垦芯勘砻鲾嗔寻l(fā)育的地方也往往是較強(qiáng)地震發(fā)生的地方，較強(qiáng)地震發(fā)生之前常常在未來(lái)主震震中附近釋放一部分應(yīng)變能，表現(xiàn)為地震帶上的地震活動(dòng)性顯著增高，斷層總面積變化過(guò)程中有個(gè)“峰”值現(xiàn)象，從而為斷層總面積方法預(yù)報(bào)地震提供了基本前提。肅北5.4地震發(fā)生在中國(guó)斷層編號(hào)為137的斷層南側(cè)，金塔5.4地震發(fā)生在阿爾金斷裂東側(cè)的一個(gè)隱伏斷層上。從圖3中斷層總面積變化曲線可以看出，斷層總面積的曲線變化形態(tài)與D值、地震活動(dòng)度S的曲線形態(tài)相似，也有一定的中短期預(yù)報(bào)價(jià)值。

2.7 能量釋放的異常變化

發(fā)生一次地震，就是一次能量的釋放。一個(gè)地區(qū)地震能量釋放的大小與地震發(fā)生的頻次、震級(jí)大小、時(shí)間間隔等因素密切相關(guān)。肅北5.4級(jí)地震前小震活動(dòng)頻次不高，震級(jí)普遍偏低，而金塔5.4級(jí)地震前小震活動(dòng)偏多，震級(jí)偏高，因此能量釋放趨于高值。見(jiàn)圖3中能量釋放變化曲線。

2.8 缺震的異常變化

在著名的古登堡震級(jí)-頻度關(guān)系式：lgNm=a-bM若取單位時(shí)間地震序列中的最大震級(jí)Mmax=1由上式導(dǎo)出Mmax=a/b這就是它的物理意義，得到一個(gè)單位時(shí)間里反比于b值的量。實(shí)際Mmax反映了單位時(shí)間里區(qū)域應(yīng)力作用強(qiáng)度和應(yīng)力集中水平。從一個(gè)地震序列中取出一串最大震級(jí)序列以后，采用一定的“時(shí)間窗”，滑動(dòng)平均即可做出Mmax-t曲線，這個(gè)曲線是反映缺震的，故名缺震曲線。由圖3缺震變化曲線中低于閾值3.25形成封閉區(qū)域看做缺震池，所謂缺震是指一段時(shí)間段內(nèi)不會(huì)發(fā)生超過(guò)閾值的地震郭培蘭[5]，蘇宏偉等研究者[6]，地震活動(dòng)進(jìn)入平靜時(shí)期。超過(guò)閾值曲線上揚(yáng)形成峰值，在形成峰值的過(guò)程中往往是發(fā)生大震的時(shí)候，顯然缺震也具有一定的中短期預(yù)報(bào)的作用。

3 結(jié)語(yǔ)

地震學(xué)參數(shù)從不同角度描述地震活動(dòng)演變過(guò)程，從而從不同側(cè)面揭示了地震孕育的某些規(guī)律。在地震預(yù)報(bào)中，特別是中短期預(yù)報(bào)中，地震活動(dòng)性圖像特征一直為人們關(guān)注。本文篩選的6個(gè)地震學(xué)指標(biāo)震前變化具有相關(guān)性。由金塔5.4級(jí)地震前多種地震的參數(shù)動(dòng)態(tài)演化過(guò)程的分析可以得到以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)。

（1）中期異常時(shí)長(zhǎng)一般為4年左右，基本的判斷方法為：相應(yīng)研究區(qū)域內(nèi)3～4級(jí)左右地震頻發(fā)，這些地震在空間上以地震條帶或地震空區(qū)特征分布，未來(lái)將要發(fā)生的中強(qiáng)地震可能發(fā)生在條帶上或空區(qū)內(nèi)。

（2）短期異常（1a左右）的判斷：在出現(xiàn)了C值、D值、斷層總面積、缺震、地震活動(dòng)度、能量釋放的異常升高特別是同步突升結(jié)合b值由持續(xù)低值突然轉(zhuǎn)變?yōu)楦咧?，此時(shí)距主震發(fā)生1a左右。

（3）40.0°N～42.0N，97.6E～101.0°E這個(gè)區(qū)域位于嘉峪關(guān)和金塔縣城的北面，已經(jīng)越過(guò)祁連山地震帶，本文研究的地震學(xué)指標(biāo)在該區(qū)域具有“地震窗”效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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[3] 王煒.地震空間集中度C值及其在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用[A].地震預(yù)報(bào)實(shí)用化研究文集（地震學(xué)專(zhuān)輯）[C].北京：學(xué)術(shù)書(shū)刊出版社，1989：127-141.

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[6] 蘇宏偉，肖淑娟.祁連山西段測(cè)震學(xué)指標(biāo)異常綜合應(yīng)用[J].地震地磁觀測(cè)與研究，2012（22）：30-34.