燈塔5.1級及通遼5.3級地震前兆異常特征

顧 娜 王 欣 薛 偉 姜金征 馮興春 方禹心

（中國遼寧112001鐵嶺地震臺）

燈塔5.1級及通遼5.3級地震前兆異常特征

顧 娜 王 欣 薛 偉 姜金征 馮興春 方禹心

（中國遼寧112001鐵嶺地震臺）

利用鐵嶺地震臺數字水管傾斜儀、伸縮儀觀測數據，對2013年1月23日燈塔5.1級地震和2013年4月22日通遼5.3級地震進行分析，發現兩次地震前鐵嶺地震臺前兆數據出現高頻抖動、日變形態畸變，異常特征明顯。

前兆數據；異常分析；燈塔5.1級地震；通遼5.3級地震

0 引言

據遼寧省地震臺網測定，2013年1月23日12時18分在遼寧省遼陽市燈塔市、沈陽市蘇家屯區（41.5°N，123.2°E）發生5.1級地震。該次5.1級地震發生營口—佟二堡斷裂附近，屬于郯廬斷裂帶北段地震活動。據遼寧地震臺網中心測定，2013年4月22日17時11分在內蒙古自治區通遼市科爾沁左翼后旗、遼寧省阜新市彰武縣交界（42.9°N，122.4°E）發生5.3級地震，震源深度8km。

應用鐵嶺地震臺（以下簡稱鐵嶺臺）地震前兆數據，就異常出現時間、幅度、形態，對上述兩次地震進行分析，試圖識別短期及臨震異常，為地震分析預報人員甄別異常、積累經驗做參考。

1 臺站背景及儀器工作狀態

鐵嶺地區處于陰山東西復雜構造帶和新華夏系構造的交接部位，臺址區域位于陰山東西構造帶東端，鐵嶺—靖宇隆起與開原—營口大斷裂（即依蘭—伊通斷裂帶）交匯部位東側。墩基為前震旦系混合巖，巖石堅硬致密，完整性好，山洞背景干擾小。儀器工作狀態良好，能清晰記錄到固體潮汐變化。由于儀器固有頻率及濾波原因，能清晰記錄到遠震地震波變化，對較近地震的同震變化記錄不明顯。

鐵嶺臺具有水管儀、伸縮儀、鉆孔傾斜儀、FHD-2B質子磁力儀、水溫儀。在此2次地震前只有水管儀和伸縮儀出現震前異常，位于昌圖觀測站的鉆孔傾斜儀和水溫儀與質子磁力儀均無異常反應。

2 異常特征

2.1 水管儀異常特征

鐵嶺臺DSQ型水管儀2002年1月觀測以來，運行穩定，年變形態穩定，精度高，日波觀測精度為0.005，半日波為0.001，達到中國地震局形變Ⅰ類臺標準（γ因子均方差小于0.02）。

燈塔5.1級地震震中距約130km，通遼5.3級地震震中距約150km，兩次地震前鐵嶺臺水管儀均出現明顯短臨異常。兩次地震均發生在NS向分量轉折南傾期間，通遼5.3級地震后出現大幅南傾，可能與4月16日伊朗南部7.7級地震、4月19日千島群島7.0級地震和4月20日四川蘆山7.0級地震聯合作用有關，為震后調整階段；2013年1月燈塔5.1級地震后2個月，東西向分量再次加速東傾，在23天內變幅高達33.5×10-3″，2013年4月22日發生通遼5.3級地震（圖1）。臨震異常表現為日變形態畸變，出現臺階、錯動和高頻抖動，1月23日燈塔5.1級地震前，2013年1月1日—6日、1月11日—15日單日分鐘值曲線多次出現高頻抖動變化，1月16日—22日趨于平靜，直至發生燈塔地震（圖2）。4月22日通遼5.3級地震前，3月27日—4月9日兩分量出現高頻抖動，4月10日—21日趨于平靜，通遼地震后持續高頻抖動，至5月末結束（圖3）。兩次地震前，在高頻異常初始階段，曲線首先在EW方向上出現高頻現象，然后兩分量同時出現該現象，且EW分量較明顯。

圖1 鐵嶺臺水管儀整點值曲線Fig.1 The hourly value curve graph of the water tube at Tieling Seismic Station

圖2 鐵嶺臺水管儀與伸縮儀燈塔地震前分鐘值Fig.2 The minute data graph of the water tube and the extensomer at Tieling Seismic Station before the Tongliao earthquake

圖3 鐵嶺臺水管儀與伸縮儀通遼地震前分鐘值Fig.3 The minute data graph of the water tube and the extensomer at Tieling Seismic Station before the Tongliao earthquake

布賴特（1979）研究發現，巖塊破裂前幾毫秒出現朝向斷層擴展方向的傾斜，并記錄到漸變、突變、畸變、擾動、脈動等圖像，認為在孕震后期，震源區及外圍較大范圍的巖石可能出現大量微破裂。新疆阿圖什市5.2級地震與于田6.2級地震前，烏什地震臺水管儀也出現高頻抖動現象（馮英等，2013）。由此說明，地傾斜在大震前記錄到的高頻抖動現象是客觀存在的事實。

2.2 伸縮儀異常特征

鐵嶺臺SSY-Ⅱ伸縮儀2002年1月觀測以來，運行良好，能清晰記錄到固體潮汐變化，東西向、北南向有較為明顯的年變變化，呈壓縮狀態，觀測精度達全國形變Ⅰ類臺標準（γ因子均方差小于0.02）。

2012年4月起，NS向加速壓縮，直至發生燈塔5.1級地震和通遼5.3級地震，EW向2012年2月開始加速壓縮，幅值達531.6 mV，12月末加速拉張，幅值達132.8 mV，直至發生燈塔5.1級地震（圖4）。伸縮儀臨震異常表現為日變形態畸變，出現臺階、錯動和高頻抖動（圖2，圖3），與水管儀臨震特征基本相同。不同之處在于，伸縮儀高頻抖動程度較高，單天波形高頻干擾更為明顯（圖5）。

圖4 鐵嶺臺伸縮儀整點值曲線Fig.4 The hourly value curve graph of the extensomer at Tieling Seismic Station

圖5 鐵嶺臺水管儀與伸縮儀2013年1月6日分鐘值Fig.5 The minute data graph of the water tube and the extensomer at Tieling Seismic Station on January 6，2013

3 結論

對燈塔5.1級和通遼5.3級地震數字化形變資料（表1）進行分析，排除干擾和儀器故障原因，認為兩次地震前鐵嶺臺前兆觀測曲線均出現一定短臨異常。

（1）干擾排除。對鐵嶺臺近10年來產出的觀測資料進行干擾分析（佟國剛等，2006），發現高頻干擾發生在冬季三九天，對比氣象資料發現，無5—6級大風干擾，無雷電干擾，且山洞周圍無施工干擾。故異常非干擾造成。

（2）儀器設備硬件故障可能導致高頻干擾現象。同一時段兩臺套儀器一般不會同時出現問題，且在高頻干擾期間，無人為干擾，水管儀和伸縮儀震后自動恢復正常。故排除儀器故障。

（3）水管儀異常特征。短期異常表現為，震前10—30天，曲線轉向或加速，7日內發震。

（4）伸縮儀異常特征。中短期異常表現為，震前10—12個月，曲線加速壓縮，震前26天加速或轉為拉張，至發震。

（5）水管儀、伸縮儀臨震異常表現為日變形態畸變，出現臺階、錯動和高頻抖動共性特征。異性特征為，曲線首先在EW向出現高頻現象，然后兩分量同時出現該現象，且EW分量較明顯；伸縮儀高頻抖動現象較嚴重。通遼地震較燈塔地震高頻現象嚴重。

表1 震前異常統計Table 1 Anomaly statistics before the two earthquakes

4 結束語

鐵嶺地震臺形變儀器自2001年安裝運行以來，燈塔5.1級地震、通遼5.3級地震鐵嶺臺100km范圍內記錄的最大兩次地震，且只有水管儀和伸縮儀震前同步出現多天高頻干擾現象。燈塔5.1級地震、通遼5.3級地震前，異常時間、形態與發震震級、震中距有關，其中伸縮儀短臨異常特征突出，而水管儀短期異常明顯，表明震源區應力場狀態存在階段性變化，與擴容模式下應變變化基本一致（梅世蓉，1999）。兩次地震發震時間相近，通遼地震前兆異常是燈塔地震的震后效應，還是兩次地震的綜合效應，值得進一步研究。

在地震臺站監測預報工作中，能否正確識別異常，對提高觀測質量尤為重要，特別是對識別地震前兆信息意義重大。

馮英，等.阿圖什市5.2級地震與于田6.2級地震前兆異常分析［J］.地震地磁觀測與研究，2013，34（3）：6-12.

梅世蓉.地震前兆場物理模式及前兆分布特征與機理研究進展［J］.地震，1999，（增刊）：2-22.

佟國剛，等.鐵嶺地震臺前兆數字化觀測資料干擾因素分析［J］.形變學科通訊，2006，15（1）：67-70.

布賴特.巖石破壞前傾斜和地震活動性異常的實驗研究//國家地震局科技監測司編.地震理論與實驗譯文集 ［M］.北京：地震出版社，1979：215-219.

The anomaly analysis of Dengta M 5.1 earthquake and Tongliao M 5.3 earthquake

Gu Na，Wang Xin，Xue Wei，Jiang Jinzheng，Feng Xingchun and Fang Yuxin
（Tieling Seismic Station，Liaoning Province 112001，China）

In this paper，combined with the water tube and the extensometer observation data of Tieling Seismic Station，the January 23，2013 Dengta MS5.1 earthquake and April 22，2013，Tongliao MS5.3 earthquake are analyzed comprehensively.According to the study，it is found that before the two earthquakes the data showed precursory anomalies.The trend anomaly of the water tube tiltmeter data and the extensometer data are as break the annua1 variation.The short-term anomaly of the water tube tiltmeter data appeared as high frequency jitter and shape distortion of the diurnal variation in the days before the two earthquakes.In addition，the abnormalities and the morphological characteristic before the earthquakes are obvious.

precursor data，anomaly analysis，Dengta M 5.1 earthquake，Tongliao M 5.3 earthquake

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.05.009

顧娜（1977—），女，遼寧鐵嶺人，工程師，2000年畢業于沈陽農業大學工民建專業，主要從事地震監測預報工作。E-mail：254114765@qq.com

本文收到日期：2015-04-14