甘肅金塔5.4級地震前地震學異常指標分析

肖淑娟 蘇宏偉

摘 要：對2012年5月3日甘肅金塔Ms5.4級地震進行了分析，發現震前1a左右，在金塔周邊地區相繼出現b值、C值、D值、地震活動度S、斷層總面積、能量釋放E、缺震等地震活動性指標異常，這些指標異常反映了5.4級地震前地震活動呈現增強的特征。祁連塊體以北區域發生中強地震前兆觀測資料無明顯異常，因此對該區域做相關地震學指標分析有一定的價值。

關鍵詞：金塔地震 地震學指標 異常特征

中圖分類號：P31 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（a）-0042-03

甘肅金塔縣與內蒙額濟納旗交界于2012年5月3日發生Ms5.4地震，此次地震發生在阿拉善高原的西南邊緣-河西走廊的西北界。從震源機制解可知此次地震與阿爾金斷裂走向、破裂方式基本吻合，由此推測金塔地震的發生可能與阿爾金斷裂活動相關[1]。金塔5.4級地震前，青藏高原北緣地區、祁連山構造帶西段地震活動為平靜狀態，無明顯時空異常現象，震中周邊臺站前兆觀測資料也無明顯異常變化，故震前未做出明確的預測意見。鑒于此原因，運用地震學指標重新檢驗金塔5.4級地震孕震過程，總結經驗對我們今后做好地震監測預報工作還是有一定的作用。在異常數據處理的區域包括了2009年9月18日甘肅肅北北Ms5.4級地震，因此本文順帶做了相關分析。

1 資料處理方法

應用中國地震局推廣的“八五”公關地震學方法，根據中國地震局分析預報中心統編的地震目錄，應用Mapsis分析軟件，對祁連山西段地區進行了地震學指標掃描分析，計算研究區域為40.0°N-42.0°N，97.6°E-101.0°E，起始震級ML≥2.0，以1.5a窗長，1個月為單位步長進行掃描計算，結果表明，對“八五”攻關中推廣的多種地震學指標（地震活動時空分布圖像、b值、C值、D值、斷層總面積、缺震、地震活動度、能量釋放等）進行系統的掃描、計算、繪圖、分析。為了消除余震序列對計算結果的影響，對所有的地震序列進行了剔除。以2倍標準差為控制線。

2 金塔5.4級地震前多種地震學指標動態演化的基本特征

2.1 地震活動空間分布特征

根據中國地震局分析預報中心統編的全國地震目錄發現：金塔縣城以北從未發生過Ms≥5.0級地震。顯然2012年5月3日甘肅金塔縣與內蒙額濟納旗交界Ms5.4地震（40.58°N，98.62°E）打破了歷史格局。從圖1發現阿爾金斷裂及其延伸帶地震活動Ms≥3.5級地震以條帶分布，該延伸帶穿河西走廊呈隱伏狀潛入阿拉善高原，而這次金塔地震就發生在該延伸帶上。

2.2 b值曲線的異常特征

國家地震局預測預報司[2]有關研究結果表明，大震前震源區附近較小區域b值時間掃描往往表現為下降異常，而較大區域范圍內的b值則表現為高值異常。肅北5.4級地震前，b值逐漸由小到大變化。2011年4月b值突跳，2011年8月突跳結束且b值逐漸下降8個月后發震。臨震前高b值異常是金塔5.4級地震的一個中短期的顯著異常變化。

2.3 地震空間集中度C 值的異常變化

王煒[3]用C值來描述地震空間分布密集度的變化特征，中強地震前C值有一個明顯的上升過程。2009年9月18日肅北5.4和2012年5月3日金塔5.4級地震前，空間集中度C值在震前快速升高出現異常，并持續出現高值波動并在出現最高值后發震或者高值回落過程中發震，可以認為C值升高確為地震異常，C值在高值背景下的突跳異常對大震的短臨預報具有重要意義。見圖2中的金塔Ms5.4地震前C值變化曲線。

2.4 地震危險度D值的異常變化

王煒[4]指出，D值一般在中強地震前2～3年出現上升，異常時間持續1年半左右，在異常恢復1年左右發震。肅北5.4級地震前D值變化曲線在2007年4月至2008年5月均為低值，2008年5月底異常突跳直至2009年9月18日發震，然后異常持續震蕩，2011年5月初異常進一步突跳直至2012年5月3日金塔5.4地震發生。由此可見D值一般在高值或高值下降狀態發震，可以認為D值的變化對金塔5.4級地震具有中短期預報意義。見圖2中金塔Ms5.4地震前D值變化曲線。

2.5 地震活動度S的異常變化

“地震活動度”S值由地震頻度N、平均震級m、最大震級M和地震空間分布密度d共計4項參數組成，能夠全面的定量描述一個地區、某個時段地震活動的相對強弱程度。2008年6月異常超越閾值并且異常持續到2009年8月達到高值，略有回調后于2009年9月發生肅北5.4級地震，在異常沒有明顯回落的情況下于2011年7月又一次突跳直至金塔5.4級地震發生，顯然S值的變化曲線與D值的變化曲線很相似，見圖3中地震活動度變化曲線。因此地震活動度S對該區地震也具有中短期預報意義。

2.6 斷層總面積的異常變化

斷層總面積包含地震頻度、地震能量兩方面的因素。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，斷層總面積變化過程中有個“峰”值現象，從而為斷層總面積方法預報地震提供了基本前提。肅北5.4地震發生在中國斷層編號為137的斷層南側，金塔5.4地震發生在阿爾金斷裂東側的一個隱伏斷層上。從圖3中斷層總面積變化曲線可以看出，斷層總面積的曲線變化形態與D值、地震活動度S的曲線形態相似，也有一定的中短期預報價值。

2.7 能量釋放的異常變化

發生一次地震，就是一次能量的釋放。一個地區地震能量釋放的大小與地震發生的頻次、震級大小、時間間隔等因素密切相關。肅北5.4級地震前小震活動頻次不高，震級普遍偏低，而金塔5.4級地震前小震活動偏多，震級偏高，因此能量釋放趨于高值。見圖3中能量釋放變化曲線。

2.8 缺震的異常變化

在著名的古登堡震級-頻度關系式：lgNm=a-bM若取單位時間地震序列中的最大震級Mmax=1由上式導出Mmax=a/b這就是它的物理意義，得到一個單位時間里反比于b值的量。實際Mmax反映了單位時間里區域應力作用強度和應力集中水平。從一個地震序列中取出一串最大震級序列以后，采用一定的“時間窗”，滑動平均即可做出Mmax-t曲線，這個曲線是反映缺震的，故名缺震曲線。由圖3缺震變化曲線中低于閾值3.25形成封閉區域看做缺震池，所謂缺震是指一段時間段內不會發生超過閾值的地震郭培蘭[5]，蘇宏偉等研究者[6]，地震活動進入平靜時期。超過閾值曲線上揚形成峰值，在形成峰值的過程中往往是發生大震的時候，顯然缺震也具有一定的中短期預報的作用。

3 結語

地震學參數從不同角度描述地震活動演變過程，從而從不同側面揭示了地震孕育的某些規律。在地震預報中，特別是中短期預報中，地震活動性圖像特征一直為人們關注。本文篩選的6個地震學指標震前變化具有相關性。由金塔5.4級地震前多種地震的參數動態演化過程的分析可以得到以下幾點認識。

（1）中期異常時長一般為4年左右，基本的判斷方法為：相應研究區域內3～4級左右地震頻發，這些地震在空間上以地震條帶或地震空區特征分布，未來將要發生的中強地震可能發生在條帶上或空區內。

（2）短期異常（1a左右）的判斷：在出現了C值、D值、斷層總面積、缺震、地震活動度、能量釋放的異常升高特別是同步突升結合b值由持續低值突然轉變為高值，此時距主震發生1a左右。

（3）40.0°N～42.0N，97.6E～101.0°E這個區域位于嘉峪關和金塔縣城的北面，已經越過祁連山地震帶，本文研究的地震學指標在該區域具有“地震窗”效應。

參考文獻

[1] 張進，李錦軼，李彥峰，等.阿拉善地塊新生代構造作用——兼論阿爾金斷裂新生代東向延伸問題[J].地震學報2007，81（11）：1491-1497.

[2] 國家地震局預測預報司.測震學分析預報方法[M].北京：地震出版社，1997：79-85.

[3] 王煒.地震空間集中度C值及其在地震預報中的應用[A].地震預報實用化研究文集（地震學專輯）[C].北京：學術書刊出版社，1989：127-141.

[4] 王煒.華東地區五次中強震前地震危險度D值的異常變化[J].地震，1987，7（1）：17-25.

[5] 郭培蘭.廣西及鄰區中等地震前地震活動參數時間掃描異常特征[J].地震地磁觀測與研究2006，27（1）：1-7.

[6] 蘇宏偉，肖淑娟.祁連山西段測震學指標異常綜合應用[J].地震地磁觀測與研究，2012（22）：30-34.