蘇維剛，孫璽皓，趙玉紅，馬震

(青海省地震局，青海 西寧 810001)

0 前 言

中國地震學(xué)者在20世紀80年代，通過對大量震例中的地震前兆或異常進行分析、梳理與總結(jié)，將前兆歸納為11類觀測手段、75個項目，充分顯示了地震前兆的豐富性和多樣性[1-2]，前兆觀測異常與區(qū)域構(gòu)造活動和動力過程密切相關(guān)，前兆異常的數(shù)量、幅度等可以作為指示區(qū)域應(yīng)力水平高低的參量[3]。

青海省屬于強震多發(fā)省份,省內(nèi)地震活動分布廣、強度大、頻度高，歷史上曾發(fā)生過多次7級以上乃至8級的大地震[4]。自2017年11月以來，流體、形變和電磁學(xué)科均有多個測項出現(xiàn)不同程度的異常變化，呈群體性異常特征。此外，2016年1月21日門源6.4級地震前出現(xiàn)異常的臺點，有部分在這一期間也出現(xiàn)異常，例如平安靜水位以及門源傾斜等，但出現(xiàn)的的異常其形態(tài)和幅度與門源6.4級地震前有所差異。在異常跟蹤過程中大部分異常因超過預(yù)報有效期被取消，但兩個時期集中出現(xiàn)的異常仍然沒有具體合理的解釋。鑒于震情趨勢的復(fù)雜性和異常數(shù)量的顯著性，本文對這些群體性異常進行綜合分析，從而對這些集中出現(xiàn)的異常進行較好的成因分析，以期對未來震情趨勢的判定起到一定的指示作用。

1 青海省前兆觀測及異常分布情況

目前青海定點前兆站網(wǎng)有地下流體觀測點17個、地殼形變觀測點8個、電磁觀測點11個。從分布區(qū)域來看(見圖1)，觀測項目主要集中在青海東部，其余零散分布于柴達木盆地及大武、玉樹等地區(qū)。2018年1月和7月前后多學(xué)科多手段呈現(xiàn)群體性前兆異常變化，具有多手段觀測的11個前兆臺站有6個出現(xiàn)多測項異常變化，異常占比55%。

2 群體性前兆異常特征分析

2.1 趨勢性異常特征分析

格爾木鉆孔應(yīng)變分量1-3的差應(yīng)變從2018年初開始呈趨勢性轉(zhuǎn)折異常(圖2b)。格爾木水平擺傾斜東西分量2018年自趨勢性東傾轉(zhuǎn)折呈轉(zhuǎn)平異常(圖2a)。都蘭地電場2017年各測道年變幅出現(xiàn)異常變化，第一裝置東西向2017年年變幅度為2016的20%(圖2c)。青藏高原受印度板塊持續(xù)北向推擠使在整個青藏高原地區(qū)形成多處應(yīng)變集中區(qū)，其中格爾木臺站所處的西昆侖斷裂帶地區(qū)為應(yīng)變率高值區(qū)，且方向以近東西向為主[5-7]。格爾木鉆孔應(yīng)變和水平擺傾斜是對區(qū)域應(yīng)力應(yīng)變變化的直接響應(yīng)，都蘭地電場的變化是地下電性結(jié)構(gòu)變化的響應(yīng)，這3個觀測項在2018前后均出現(xiàn)趨勢性異常變化，表明柴達木塊體及其周邊存在區(qū)域應(yīng)力調(diào)整。

圖1 青海省定點前兆臺點分布

圖2 趨勢性異常變化特征

2.2 中短期異常特征分析

門源水平擺和垂直擺傾斜自2017年11月10日前后轉(zhuǎn)折呈“V”字型變化(圖3)，樂都臺水平擺和垂直擺傾斜的東西分量均在2018年1月初前后均出現(xiàn)加速傾斜變化(圖4)，平安淺層水溫于2018年1月9日出現(xiàn)趨勢性上升變化，平安水位自2018年2月21日自趨勢性上升出現(xiàn)轉(zhuǎn)平變化(圖5)。分析可能是由于上地幔熱物質(zhì)侵入地殼導(dǎo)致堅固體內(nèi)微破裂發(fā)展或引起已有斷層的滑動，區(qū)域地殼受擠壓變形，出現(xiàn)傾斜的突變變化或加速傾斜變化，底部熱物質(zhì)上涌到淺層地表，孔隙壓增大，水位和水溫均表現(xiàn)為上升變化[8-10]。2018年6月初平安水溫出現(xiàn)顯著下降變化(圖5)，2018年8月1日和9日格爾木動水位和德令哈動水位先后出現(xiàn)顯著上升變化(圖6)。

圖3 門源傾斜異常變化特征

圖4 樂都傾斜東西分量異常變化特征

圖5 平安水位和水溫異常變化特征

圖6 格爾木和德令哈動水位異常變化特征

3 前兆異常的時空演化特征及機理探討

3.1 前兆異常的時空演化特征

經(jīng)過梳理，2017年11月至2018年12月有效異常共12項，其中中長期異常3項，中短期異常9項(如圖7)。綜合異常的性質(zhì)和異常的出現(xiàn)及結(jié)束時間，本文將9項中短期異常的演化主要劃分為2個階段：第一階段為2017年11月至2018年2月，第二階段為2018年6月至2018年8月。從前兆異常的時空演化來看，區(qū)域應(yīng)力顯著變化主要在2018年1月前后和7月前后，且兩階段的異常變化主要分布在祁連地震帶西段和三湖區(qū)域。

圖7 前兆異常時空演化進程

3.2 前兆異常的機理探討

2018年前后格爾木水平擺傾斜和鉆孔應(yīng)變以及都蘭地電場出現(xiàn)趨勢性異常，表明整體區(qū)域應(yīng)力發(fā)生調(diào)整，1～2月樂都水平擺和垂直擺東西分量傾斜加速，表明該方向擠壓應(yīng)力水平增強，同時平安靜水位打破原有的降低趨勢，保持在較高水位，隨后平安水溫出現(xiàn)升高，說明祁連地震帶西段出現(xiàn)應(yīng)力擠壓增強。7～8月樂都形變和平安流體類異常均趨向結(jié)束，表明所在區(qū)域應(yīng)力水平趨于正常，德令哈動水位和格爾木動水位出現(xiàn)大幅升高，表明三湖地區(qū)出現(xiàn)新一輪擠壓應(yīng)力的增強變化。

馮德益等人根據(jù)諸多震例資料的分析研究，明確地提出了地震前兆過程的3個發(fā)展階段[11]，即α、β和γ階段。α階段前兆異常從震源區(qū)向外圍擴展；β階段前兆異?？焖侔l(fā)展，大范圍出現(xiàn)；γ階段地震前兆異常從外圍向震源區(qū)收縮，之后進入地震即將發(fā)生的臨震階段。這三個階段可以與地震孕育的3個階段相聯(lián)系，通過對2016年門源6.4級、2010年玉樹7.1級地震等震例分析發(fā)現(xiàn)震前均具有三階段演化特征，且γ階段以短期異常為主，并具有近源場異常向外擴散的特征[12]。宋治平等基于包體流變模型計算的研究顯示球形硬包體的地面體應(yīng)變隨時間的變化也表現(xiàn)出3個階段特征，且γ階段前兆從近源區(qū)為向外擴展[13]。綜合分析認為2018年前后出現(xiàn)的趨勢性異常演化處于地震前兆過程的α階段，而兩個時段出現(xiàn)的中短期異常均對應(yīng)于地震前兆的γ階段，但孕震體未達到破裂發(fā)震的階段，因此兩階段的異常演化均為無震異常。

4 結(jié)論與思考

通過對2017年11月以來出現(xiàn)的群體性異常進行梳理分析，發(fā)現(xiàn)異常主要分為趨勢性異常和中短期異常。認為2018年前后出現(xiàn)的趨勢性異常演化處于地震前兆過程的α階段，而兩個時段出現(xiàn)的中短期異常均對應(yīng)于地震前兆的γ階段。2018年1月前后和7月前后兩個階段的中短期異常分別指示了祁連地震帶西段和三湖地區(qū)區(qū)域應(yīng)力擠壓增強的狀態(tài)，但孕震體未達到破裂發(fā)震的階段，因此兩階段的異常演化均為無震異常。

值得思考的是，此次群體性異常第一階段門源測點最先出現(xiàn)異常，第二階段格爾木測點最先出現(xiàn)異常，雖然這兩個階段異常演化均為無震異常，但后續(xù)在2019年3月28日發(fā)生的茫崖5.0級地震距格爾木測點最近，2019年9月16日甘州5.0級地震距門源測點最近，所以在后續(xù)震情跟蹤過程中，對群體性前兆異常演化階段中最先出現(xiàn)異常變化的周邊區(qū)域持續(xù)跟蹤關(guān)注可能對發(fā)震信息的捕獲有一定幫助。