斷層總面積在祁連山中西段中強地震前的變化特征

肖淑娟 蘇宏偉

摘 要：用斷層總面積理論對祁連山中西段自2000年以來發生的9次中強地震進行了研究，震例表明，在每個強震來臨之前若干年∑（t）曲線均有一個顯著的“峰”出現。這表明在強震來臨之前，地震帶或地震區上的地震活動性顯著增高。發現在震前斷層總面積有明顯的∑（t）值高值異常顯示，對斷層總面積值隨時間變化特征的分析表明，斷層總面積值對祁連山地區Ms≥5.0級以上地震有較好的中短期預測效果。

關鍵詞：祁連山中西段 斷層總面積 震前特征

中圖分類號：P31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）08（c）-0219-02

斷層總面積早期稱為加權和方法，首先由蘇聯地震學家提出。一般用地震頻度和地震能量這兩個參量作為地震帶或地震區的地震活動性高低的標志，特定義一個介于地震頻度和地震能量之間的斷層總面積∑（t），它既考慮到地震頻度，同時也包含了地震能量。國內學者在地震預報方面利用斷層總面積理論，也取得了較好的預測效果[1-2]。但由于各個地區地質構造不同，使得該理論在不同地區的應用有其自身的特點，加之該理論最初主要是用于7級地震的研究，其對中強地震的預測效果如何，本文以祁連山西段地區9次Ms≥5.0級地震作為震例，檢驗斷層總面積理論的效用，以期對祁連山中西地區的地震預測提供一種實用方法。

1 斷層總面積理論

如果設想一個地震發生前其震源區內均達到巖石破裂前的臨界應變狀態，而這種臨界應變又大體是一個常值，那么一個地震釋放能量E的多少就與震源體積成正比。從量鋼上說，發震斷層的面積便與E2/3成正比。

（1）

將式（1）定義為時間t到（t+△t）時段內所有地震斷層面積的總和∑（t）（簡稱斷層總面積）。式中i為所取地震的序號，K為能級，N（k）表示能級為k的地震的個數，M為震級，N（M）表示震級為M的地震的個數，E0為地震波總能量。在利用上式時，己用地震波能量替換了地震釋放的總能量（二者成正比）。

2 方法與震例分析

大量研究表明斷裂發育的地方也往往是較強地震發生的地方，較強地震發生之前常常在未來主震震中附近釋放出一部分應變能，表現為地震帶上的地震活動性顯著增高，斷層總面積有個“峰”值現象，從而為用斷層總面積方法預報地震提供了基本前提。實際計算∑（t）值公式為：

（2）

式（2）中幾個量的物理意義同（1）式。預報地震的震級范圍為Ms5級以上。

本文對祁連山中西段地區2000年以來發生在活動斷裂帶上的9次Ms5.0級以上中強地震進行了統計分析，地震參數見表1，選用中國地震局分析預報中心統編的地震目錄。

由于多數中強地震的前震主要分布在主震附近并受到地質構造影響，以斷層的走向展布。因此計算∑（t）值時的區域是以震中為中心，以150km左右距離為長距的長方形，長方形的長距與控震斷裂的延展方向大體一致，時間掃描窗長取6個月，滑動步長取1個月，震級下限取ML2.5[3]，以2倍標準差為控制線，計算得出的9次地震斷層總面積∑（t）隨時間變化曲線見圖1[4]。祁連山中西段地區9次震例，主震前斷層總面積值均有明顯的升高過程，而各次震例異常變化時間范圍和異常值存在著差別，這很可能和區域地質構造有關。其中8次震例超過2倍標準差控制線上線，即形成向上峰值（圖中黑色區域）。實際計算中每個震例值∑（t）在6年尺度內形成低值—高值—低值—發震或者低值—高值—發震的形態。肅南Ms5.0地震雖然沒有正向超過2倍標準差的異常，但還是有低值—高值—低值—發震的形態。異常值的大小與主震震級無明顯對應關系。從斷層總面積峰值和發震時間間隔來看，7例地震全部在異常峰值后5個月至2年6個月內發震，由此可以看出，本區斷層總面積對Ms≥5.0級地震有較好的中短期預測效果。

3 結論與討論

（1）斷層總面積在祁連山中西段地區9個震例中有震前有明顯的異常變化，說明斷層總面積方法對本區地震預測是有效的。

（2）斷層總面積變化特征在空間的表現形式就是地震叢集現象，這些叢集的地震分布在一個近似橢圓的區域內，橢圓的長軸與鄰近斷層的走向基本吻合。

（3）祁連山中西段地區地震活動具有明顯的叢集現象，應用斷層總面積的方法預報本區中強地震具有良好的氛圍。

參考文獻

[1] 陸遠忠，沈建文，宋俊高.地震預報的地震學方法[M].北京：地震出版社，1985.

[2] 時振梁，張少泉，趙榮國.地震工作手冊[S].北京：地震出版社，1990.

[3] 宋德熹，時文勇.斷層總面積理論在中強地震預測中的應用[J].河南理工大學學報，2005，24（3）：200-204.

[4] 陸遠忠，李勝樂，鄧志輝，等.基于GIS的地震分析預報系統[M].成都：成都地圖出版社，2002.