智利8.2級地震前云南前兆異常分析*

馮瓊松　趙慈平　白仙富　常玉巧

(云南省地震局，昆明650224)

學(xué)術(shù)論文

智利8.2級地震前云南前兆異常分析*

馮瓊松趙慈平白仙富常玉巧

(云南省地震局，昆明650224)

北京時間2014年4月2日7時46分，在智利北部沿岸近海海域發(fā)生8.2級地震，云南省地震局的一些臺站記錄到洞體應(yīng)變、靜水位和氣壓的臨震異常，而地震后的9個月內(nèi)云南連續(xù)發(fā)生了7次5.0～7.0級地震。本文粗淺探討智利地震前云南臺站前兆異常及其震后對云南地震活動的影響。

智利8.2級地震;云南;臨界異常;前兆觀測數(shù)據(jù)

引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時間2014年4月2日7時46分，在智利北部沿岸近海海域發(fā)生8.2級地震，震中位于19.6°S，70.7°W，震源深度10 km。在此后數(shù)小時內(nèi)，連續(xù)發(fā)生13次5.0級以上地震，引發(fā)太平洋海嘯2 m左右。此次地震，云南省地震局臺站的洞體應(yīng)變、靜水位、氣壓觀測出現(xiàn)了明顯的臨震異常。而在此后9個月內(nèi)，云南出現(xiàn)了10年來罕見的7次5.0～7.0級地震連發(fā)過程。本文分析云南臺站記錄在該地震前的臨震異常現(xiàn)象，并粗淺探討該地震對云南省內(nèi)地震的可能影響。

1　觀測情況

云南省地震局有15個觀測臺站，多種觀測手段。其中13個臺站有前兆觀測，而出現(xiàn)臨震異常的觀測儀器只有同型號的洞體應(yīng)變(SS-Y)、靜水位(LN-3A)和氣壓(WYY-1)觀測，其他觀測手段沒有記錄到臨震異常。在云南省的前兆觀測臺站中，5個臺站有洞體應(yīng)變(SS-Y)觀測，3個臺站有靜水位(LN-3A)觀測，7個臺站有氣壓(WYY-1)觀測。安裝洞體應(yīng)變儀(SS-Y)的臺站有昆明臺、楚雄臺、云龍臺、永勝臺和昭通臺。安裝靜水位儀(LN-3A)的臺站有昆明臺、騰沖臺和建水臺。安裝氣壓儀(WYY-1)的臺站有昆明臺、騰沖臺、楚雄臺(檢修)、洱源臺、麗江臺、昭通臺和彌渡臺。有異常的臺站及測項(xiàng)為:昆明臺的洞體應(yīng)變、靜水位和氣壓資料，楚雄臺的洞體應(yīng)變資料，騰沖臺的靜水位和氣壓資料，云龍臺的洞體應(yīng)變資料。圖1是云南省地震局的臺站分布，帶下劃線的是有明顯異常的臺站。

2　智利8.2級地震前的臨震異常

本文所提及的異常為臨震異常，也就是地震前幾個小時內(nèi)的異常。從跟蹤所選的前兆觀測資料記錄來看，在智利8.2級地震前這一階段的異常僅出現(xiàn)在當(dāng)天地震發(fā)生前6小時和2小時。而且經(jīng)核實(shí)，在選取的資料異常期間，各臺觀測儀器正常，觀測環(huán)境系統(tǒng)及周圍未發(fā)生異常變化，無人為和其他外界因素干擾，觀測資料記錄的異常真實(shí)可靠。

圖1　云南省地震局臺站分布

2.1洞體應(yīng)變異常

2014年4月2日在智利北部沿岸近海發(fā)生8.2級地震，云南省地震局3個臺站的洞體應(yīng)變記錄到的臨震異常比較明顯，如圖2所示。

由圖2分析可知，智利8.2級地震前，3個臺的洞體應(yīng)變異常較明顯，筆者排除了各種干擾可能引起的異常，確認(rèn)為臨震異常。從圖中可看出各臺站異常情況稍有不同，昆明臺洞體應(yīng)變表現(xiàn)為正異常，異常顯現(xiàn)張性階變鼓包;楚雄臺洞體應(yīng)變表現(xiàn)為正和負(fù)異常，異常顯現(xiàn)為張性、壓性階變鼓包;云龍臺洞體應(yīng)變表現(xiàn)為負(fù)異常，異常顯現(xiàn)為壓性階變鼓包。從異常的時間上看，同一臺站不同分向的兩個不同時段的異常幾乎是同時出現(xiàn)的;而不同臺站洞體應(yīng)變資料兩個時段的異常發(fā)生時間大致相差20分鐘，記錄到地震的時間也相差20分鐘左右。洞體應(yīng)變儀是安裝在較完整的巖體中，它所記錄到的純粹是一種巖體體應(yīng)變，為彈性介質(zhì)的體應(yīng)變［1］。考慮到智利北部沿岸近海距云南省的震中距達(dá)1.8萬千米，而每個臺站的地質(zhì)基巖情況不一樣，如昆明臺和楚雄臺是二疊系石灰?guī)r和泥沙巖，云龍臺是比較堅硬的侏羅系細(xì)砂巖，不同地基的地殼形變表現(xiàn)形式具有多樣性和復(fù)雜性，所以不同臺站記錄到的異常特征稍有不同，同一臺站不同分向記錄到的異常特征也會有所不同。結(jié)果表明，數(shù)字洞體擺觀測資料對遠(yuǎn)強(qiáng)地震具有較強(qiáng)的映震能力，在接受遠(yuǎn)強(qiáng)地震異常信號時，它們的固體潮汐曲線上迭加了大幅度的張性階變鼓包或壓性階變鼓包異常變化。

2.2水位臨震異常

2014年4月2日在智利北部沿岸近海發(fā)生8.2級地震，云南省地震局兩個臺站的靜水位資料記錄到的臨震異常比較明顯，如圖3所示。

圖2　三個臺站在智利8.2級地震當(dāng)日(2014年4月2日)的洞體應(yīng)變記錄

圖3　兩個臺站在智利8.2級地震當(dāng)日(2014年4月2日)的靜水位觀測記錄

由圖3分析可知，智利8.2級地震前，兩個臺站的靜水位異常較明顯。考慮到是否是氣壓效應(yīng)的影響，于是筆者查閱比較了原來觀測資料中氣壓效應(yīng)的情況。根據(jù)氣壓效應(yīng)的水位變化特征，水位與氣壓的關(guān)系表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)。而圖中兩臺站的水位與氣壓的異常狀態(tài)同步，所以可排除氣壓效應(yīng)的作用。筆者也排除了其他干擾可能引起的異常，確認(rèn)為臨震異常。兩臺水位記錄異常起始時間間隔50分鐘左右，異常形態(tài)方向稍有不同。昆明臺井深179 m，水是冷水;騰沖臺井深120 m，水是熱水;兩井孔的含水層系統(tǒng)水力傳導(dǎo)性也不同。智利北部沿岸近海到云南的震中距約1.8萬千米，而地下水位對遠(yuǎn)震的響應(yīng)主要是由于含水層介質(zhì)受到地應(yīng)力變化的影響。而且井孔的記震能力與水溫、井深、井孔含水層系統(tǒng)阻尼特征有很大關(guān)系，通過查閱兩臺的地質(zhì)基巖情況，發(fā)現(xiàn)騰沖臺的記震能力優(yōu)于昆明臺。記震能力強(qiáng)的井孔記錄的異常特征是反復(fù)震蕩性的，記震能力差的井孔記錄的異常特征是凸起的畸變性的，且水溫高的井孔可超前接受異常信號［2］。這些特征很好地對應(yīng)了兩臺站的水位異常，昆明臺表現(xiàn)為張性階變鼓包異常，騰沖臺表現(xiàn)為張性與壓性階變鼓包異常，且時間超前。結(jié)果表明，井水位對遠(yuǎn)強(qiáng)地震臨震異常也有很好的響應(yīng)，可很好地應(yīng)用于短臨預(yù)報。

2.3氣壓臨震異常

2014年4月2日在智利北部沿岸近海發(fā)生8.2級地震，云南省地震局兩臺站的氣壓資料記錄到的臨震異常比較明顯，如圖4所示。

圖4　兩個臺站在智利8.2級地震當(dāng)日(2014年4月2日)的氣壓記錄

由圖4可見，智利8.2級地震前，昆明臺和騰沖臺的氣壓曲線同水位一樣，分別出現(xiàn)了明顯的張性階變鼓包異常和張性與壓性階變鼓包異常。從圖3和圖4中我們發(fā)現(xiàn)，同一臺的水位和氣壓異常圖像十分相似。根據(jù)同一臺站氣壓效應(yīng)的特點(diǎn)，氣壓跟水位的變化特征為負(fù)相關(guān)，而圖中的兩臺水位和氣壓關(guān)系為正相關(guān)。在日月等天體的引潮力作用下，大氣壓力的變化是大尺度的，常達(dá)數(shù)百千米甚至上千千米［3］。而7個安裝有氣壓儀(WYY-1)的臺站，除了1個臺站檢修外，只有2個臺站記錄到氣壓異常，所以排除氣壓效應(yīng)。筆者也排除了外界的干擾，確定這2臺氣壓和水位異常可能是與地震活動有關(guān)的應(yīng)力作用引起，與作用于同一井孔的應(yīng)力一樣，導(dǎo)致同一井孔的水位和氣壓異常圖像相似，時間相同。據(jù)2.2節(jié)中分析兩臺站的地基情況，又是同一口井，所以昆明臺的氣壓異常同水位一樣，均表現(xiàn)為張性階變鼓包異常;騰沖臺氣壓異常也同水位一樣，表現(xiàn)為張性與壓性階變鼓包異常。可知?dú)鈮旱囊恍┊惓Ｒ部捎糜诘卣痤A(yù)報。

3　智利8.2級地震后云南地區(qū)的地震活動

表1　云南省2014年5.0級以上地震

在智利地震前幾個小時，同時記錄到洞體應(yīng)變、靜水位和氣壓的臨震異常，而且它們的異常特征變化十分相似。另一方面表現(xiàn)為，在智利8.2級地震前，云南省只發(fā)生了2次5.0級以上地震，且后一次地震距2014年4月2日智利發(fā)生8.2級地震時間間隔為8個月之久;而在智利地震發(fā)生后幾天，就接連發(fā)生了多次云南省內(nèi)地震。這說明智利8.2級地震可能使云南地區(qū)的地應(yīng)力發(fā)生改變，加劇了地區(qū)的地震活動，促使3天后發(fā)生了云南永善5.1級地震。永善地震又支持了地應(yīng)變階變產(chǎn)生斷層活動的這一特點(diǎn)，從而加速區(qū)域應(yīng)變能的積累［4-5］，接連發(fā)生了7次5.0級以上地震。

4　結(jié)論

智利北部沿岸近海8.2級遠(yuǎn)強(qiáng)地震引起了云南省境內(nèi)臺站部分前兆資料的異常。昆明臺的洞體應(yīng)變、水位和氣壓異常均表現(xiàn)為張性階變鼓包異常，云龍臺洞體應(yīng)變表現(xiàn)為壓性階變鼓包異常，楚雄臺洞體應(yīng)變表現(xiàn)為張性與壓性階變鼓包異常，騰沖臺水位和氣壓異常表現(xiàn)為張性與壓性階變鼓包異常。不同臺站3種手段異常變化性質(zhì)相似，時間上又互相印證，與地震有很好的對應(yīng)。筆者排除了可能干擾引起的異常，確認(rèn)這些異常是地殼構(gòu)造運(yùn)動引起的臨震異常。此次智利8.2級地震前，云南省地震局臺站前兆出現(xiàn)的明顯臨震異常和震后云南地區(qū)出現(xiàn)多次地震，表明智利強(qiáng)震釋放的應(yīng)變能對云南地區(qū)的構(gòu)造應(yīng)力場產(chǎn)生較大的影響，觸發(fā)了當(dāng)?shù)氐臄鄬踊顒樱偈沟卣鹪杏铀伲?］。由于資料所限，本文僅對云南省內(nèi)臺站的觀測記錄進(jìn)行了分析，未涉及對其他地區(qū)資料的處理，其他地區(qū)是否有類似異常還有待調(diào)研。

近年的觀測表明，一次遠(yuǎn)強(qiáng)大地震的發(fā)生可以遠(yuǎn)距離觸發(fā)地震，而多種形變觀測是最直接的研究手段之一［7-8］。所以筆者初步分析認(rèn)為，云南2014年的頻發(fā)地震可能是智利8.2級地震的遠(yuǎn)場響應(yīng)，這種響應(yīng)可能加速了云南區(qū)域地應(yīng)變能量的釋放，致使云南2014年是地震頻發(fā)的一年。當(dāng)然，智利8.2級地震前云南臺站記錄的這些異常有可能只是巧合，或是本地區(qū)地震活動的前兆異常;而云南2014年頻發(fā)的地震也有可能是臨近區(qū)域其他后發(fā)地震的前震。本文只是一點(diǎn)粗淺的初探，愿同行們予以討論。

(作者電子信箱，馮瓊松:779773296@qq.com)

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Analysis on im pending anomalies in Yunnan earthquake precursory observation data before Chile M 8.2 earthquake

Feng Qiongsong，Zhao Ciping，Bai Xianfu，Chang Yuqiao
(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，China)

At 07:46，April 2，2014(Beijing Time)，an earthquake with magnitude 8.2 occurred in the offshore of northern Chile.In precursory observation data of Yunnan Earthquake Administration stations，some impending anomalies appeared before this earthquake.We analyzes the data in which anomalies appeared，hoping to extract some precursory anomaly information which related to strong earthquakes.

Chile M 8.2 earthquake;Yunan Province;impending anomaly;precursory observation data

P315.72;

A;

10.3969/j.issn.0235-4975.2015.07.003

2015-02-04;采用日期:2015-04-22。

地震行業(yè)科研專項(xiàng)(201208018)資助。