中國及鄰區7.0級以上地震形變特征分析

巫繼蘭馮建琴洛旦巴珠多布拉沈曉松董甲弟

1）中國云南 650204 昆明基準地震臺

2）中國貴州 550018 貴陽基準地震臺

中國及鄰區7.0級以上地震形變特征分析

巫繼蘭1）馮建琴2）洛旦巴珠1）多布拉1）沈曉松3）董甲弟2）

1）中國云南 650204 昆明基準地震臺

2）中國貴州 550018 貴陽基準地震臺

對拉薩地震臺2008—2015年水平擺觀測資料進行研究，結果發現，在中國發生的5次7.0級地震及周邊發生的1次8.1級地震前，日均值表現出反年變現象，背景值發生反向改變，五日均值均方差出現超過正常觀測值2倍中誤差現象，體應變短臨異常特征比較明顯，主要體現在速率的加速轉向和發震前后的階躍變化。

背景值；中誤差；短臨異常；轉向；階躍變化

0 引言

地震前近震源區域形變前兆變化是進行地震預報的基礎，但震前如何變化仍有爭議。基于擴容擴散和擴容引起的摩擦滑動模型及地震破裂成核過程模型（Nur，1972；Mjachkin et al，1975），地傾斜應變觀測等被認為是監測地殼形變和捕捉地震前兆的重要手段。實際觀測結果表明，這些模型對于小震可能有效，對于強地震，臨震前盡管觀測到一些突出的短期異常，但通常遠離震中區域（Mogi，1985；牛安福等，2009，2012）。2008年至今，中國及鄰區相繼發生6次7.0級以上強震，中國地震臺網中心專家表示，于田7.3級地震與汶川8.0級、玉樹7.1級、蘆山7.1級地震同屬一個地塊。汶川、玉樹、蘆山地震屬于逆沖型地震，是印度洋板塊由南向北碰撞歐亞板塊并發生擠壓的結果（http:// www.sxeq.com.cn，http://news.sina.com.cn）。6次地震發生前，拉薩地震臺水平擺、體應變不同程度記錄到形變異常，由不同觀測儀器，記錄到不同的形變異常。本文利用拉薩地震臺2008—2015年地震形變數據，對拉薩周邊7.0級以上地震進行分析，為地震預報提供參考資料。

1 拉薩地震臺觀測背景

拉薩地震臺（以下簡稱拉薩臺）地處青藏高原，地理位置獨特，位于拉薩市北郊，距市區4km，海拔高度3 789 m，是中國海拔最高的地震臺站之一，臺基為花崗巖，臺站周圍無重大干擾源，從建臺起一直參與國際地震資料交換，2007年11月拉薩臺改建為數字地震觀測臺，新建數字化測項5項，即重力儀、SSQ-2I石英擺傾斜儀、TJ-2體應變、信息節點、國家數字強震動，涉及測震、前兆、強震動和信息4個分項目。2008年數字化試運行1年，2009年正式投入數字化觀測。拉薩臺現為中國地震局地震基本臺網I類臺，日溫差小于13℃，年溫差20℃，相對濕度30%，地震觀測數據連續、完整，記錄的地形變異常真實、可靠。

2 形變特征

巖石破裂實驗研究發現，主破裂前往往存在應變擾動，即在長趨勢形變變化背景上還有突升、突降或類似波的應變擾動（王賢仁等，2002）。在大地震之前，一些連續觀測的形變儀器能記錄到擾動或波動現象，是否為地震短臨前兆反應？在此以2008年以來中國及鄰區發生的6次地震為例（表1），分析拉薩臺地形變特征，以期揭示以上現象的本質。

表1 中國及鄰區發生的6次7.0級以上地震參數Table 1 The parameters of the M≥7.0 earthquakes in China and its adjacent regions

2.1 異常與地震對應關系

拉薩臺體應變自2008年數字化觀測以來，對中國7級以上地震前兆反應敏感，體應變形變特征體現在地震前幾天或幾小時的轉向、加速。2008年5月12日汶川地震前7天，體應變轉向并向張應變方向階躍，幅度達205×10-9/mV，發震后曲線恢復正常［圖1（a）］。石英擺傾斜儀異常特征，體現在震后幾小時固體潮曲線的階躍。2013年4月20日四川雅安7.0級地震同震波幅度4 374×10-3″，震后13小時向北階躍148×10-3″［圖1（b）］。2008年至今，拉薩臺體應變出現上述異常現象一般有地震對應發生，而有些地震的發生并無異常現象對應，如：2015年4月25日尼泊爾8.1級地震前，水平擺、體應變無明顯短臨異常現象。異常與地震的對應關系見表2。

圖1 拉薩臺體應變、水平擺分鐘值曲線（a）2008年5月汶川地震；（b）2013年4月20日雅安廬山地震Fig.1 The minute curves for body strain and horizontal pendulum at Lhasa Seismic Station

表2 拉薩臺短臨異常與中國及鄰區7.0級以上地震對應關系Table 2 The relationship between the short impending anomaly and the seismic response of the M≥7 earthquakes in China and its adjacent areas

2.2 日均值異常特征

（1）拉薩臺石英擺NS分量正常年變，通常是每年1—5月以較大速率向北傾斜，6—12月轉向南傾。2009—2015年拉薩臺石英擺日均值曲線整體變化趨勢南傾，2015年NS分量1—5月的年變曲線，變化趨勢與往年相反，向南傾斜，方向發生改變，日均背景值高值逐年降低［圖2（a）］；EW向與往年同期相比，變化趨勢一致，高值較低［圖2（b）］。

（2）2009—2015年拉薩臺體應變年變曲線見圖2（c）。由圖可見，體應變沿張應變方向趨勢性擴張，持續至2014年4月底。2014年4月至2015年5月，日均值曲線沿壓應變方向擴張，張壓交替變換，呈鼓包狀，2015年4月25日發生尼泊爾8.1級地震，此次地震發生前，體應變背景值發生反向變化，呈壓性變化。由圖2（c）可見，中國近期發生的MS≥7.0地震前，體應變均呈壓性變化。

圖2 2009—2015年拉薩臺水平擺、體應變日均值Fig.2 The day average of horizontal pendulum and body strain at Lhasa Seimic Station from the year 2009 to 2015

2.3 五日均值均方差分析

地傾斜、洞體應變測值的一階差分值反映傾斜速率的變化，能描述震源區及周圍地區巖石在主震發生前，由微破裂或加速形變引起的突變異常。利用該方法能較好地消除長周期變化，突出短期變化（楊又陵等，1999）。圖3為拉薩臺2009—2015年體應變五日均值及均方差曲線，從圖中可見，在玉樹7.1級、雅安7.0級、于田7.3級、尼泊爾8.1級地震前，五日均值及均方差均出現超出2倍中誤差現象。

圖3 2009—2015年拉薩臺體應變五日均值及均方差（a）五日均值；（b）五日均值均方差Fig.3 The fve-day average value and its mean square error for body strain at Lhasa Seismic Station from the year 2009 to 2015

3 結論

（1）拉薩臺 SSQ-2I石英擺傾斜儀、TJ-2體應變自2009年正式數字化觀測以來，觀測資料連續、 完整、 可靠，記錄的固體潮汐清晰、完整。在中國發生的5次7.0級地震前，體應變震前轉向、加速。 拉薩臺石英擺原始記錄曲線多次出現脈動變粗、曲線畸變，經核實，該資料異常期間，觀測環境無變化，觀測儀器正常，無人為干擾，拉薩臺形變儀器表現出很好的映震性能。

（2）拉薩臺水平擺、體應變均能記錄到中國MS≥7.0地震的短臨異常，體應變能記錄幾天至數月的地應力大幅擴張變化。中國多次7.0級以上地震前，地形變具有明顯特征，地應力均呈壓性變化。石英擺傾斜儀記錄的同震階躍、震后效應比較明顯，由于兩部儀器的觀測原理不同，導致兩套儀器的記錄異常形態各異。

（3）短臨異常具有單方向性（馮建琴等，2011）。2008年至今，對于中國5次7.0以上地震，石英擺傾斜儀NS向具有短臨異常，而EW向無明顯異常表現。

（4）體應變日均值、五日均值均方差，在中國發生多次7.0級以上中強地震時，均出現超過2倍中誤差現象。

（5）體應變的形變特征主要體現在震前形變，水平擺體現在震后形變，拉薩臺體應變的映震性能優于水平擺。

馮建琴，沈曉松，高振強. 2010年青海及蘇門答臘7級以上地震特征分析［J］.地震地磁觀測與研究，2011，32（4）：16-21.

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牛安福，張凌空，閆偉，等.汶川地震前南北地震帶中北段地形變變化特征的研究［J］.地震，2009，29（1）：100-107.

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Mjachkin V I，Brace W F，Sobolev G A and Dieterich J H.Two models for earthquake forerunners［J］.Pure Appl Geophys，1975，113（1）：169-181.

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About analysis of deformation characteristics for M≥7.0 earthquakes in China and its adjacent region

Wu Jilan1），Feng Jianqin2），Luodanbazhu1），Duobula1），Shen Xiaosong3）and Dong jiadi2）
1） Lhasa Seismic Station，Tibet Autonomous Region 850000，China
2） Linfen Central Seismic Station，Shanxi Province 041000，China
3） Taiyuan Seismic Station，Shanxi Province 030025，China

The observations of horizontal pendulum at Lhasa Seismic Station from 2008 to 2015 are studied.The results show that，before fve M7 earthquakes in China and one M8.1 earthquake in the vicinity of China，the average daily values show the anti year variation and the background values are changed.And the variance of five day average value becomes more than 2 times of normal error.It is an obvious short impending anomaly of body strain，mainly showing accelerated steering of ratio and step change before and after the earthquake.

background value，errors，short impending anomaly，steering，step change

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.015

巫繼蘭（1964—），女，工程師，主要從事臺站前兆監測及分析工作。E-mail：wjl9131@163.com

中國地震局監測、預報、科研三結合課題（152601）

本文收到日期：2015-07-28