科氏力對中國大陸地區MS≥7.0地震強余震的影響分析

武安緒

摘要：利用1966—2017年中國大陸地區發生的28次MS≥7.0地震資料，在僅考慮科氏力在斷層面外法線方向的投影分量Fn的基礎上分析了余震與受到的科氏力之間的關系。Fn>0表明科氏力使斷層面松弛，將減小斷層面上的摩擦力，有利于斷層面錯動并釋放能量，余震的強度較小;反之，余震的強度較大。結果表明：15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級差ΔM≥0.8，占93.3%;而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級差ΔM<0.8，占38.46%。根據符號檢驗法可知，當Fn>0時，發生地震的主-余震震級差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗。因此，在實際地震趨勢判定工作中，利用Fn>0對地震的余震進行判定將更為可靠。

關鍵詞：中國大陸地區;科氏力;強余震

中圖分類號：P315.72文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2019）01-0020-04

0引言

由于地球自轉，在地表運動的物體會受到科氏力的作用。強震發生時，斷層面發生錯動，兩側的巖體發生相對運動，運動的巖體也會受到科氏力的作用。科氏力的作用可以使斷層面松弛，減小斷層面上的摩擦力，使斷層面變得容易錯動，有利于能量釋放;也可以使斷層面壓緊，增加斷層面上的摩擦力，使斷層面不容易錯動，不利于能量釋放。

基于此，郭增建等（1992）將科氏力應用于強余震的預測，之后雖然開展了一些研究（陳榮華，劉杰，2005;郭安寧，陳家超，1998a，b，c;郭安寧等，2015;郭增建等，1992;郭增建，吳謹冰，2001;郭增建，郭安寧，2009;郭增建，2012a，b，c，d;李少梅，2013;呂堅等，2003，2006;盛書中等，2009），但是對于中國大陸地區發生的MS≥7.0地震，其余震的強度是否與主震發生時所受到的科氏力有關，仍然沒有定論，本文使用1966—2017年中國大陸地區發生的28次MS≥7.0地震，分析科氏力對其強余震的影響。

1研究方法與資料

1.1方法

以速度v運動的物體受到的科氏力F為：

式中：m為物體的質量;ω為地球自轉角速度。

在地震斷層面發生錯動的情況下，取如下直角坐標系：x軸指向東，y軸指向北，z軸垂直地面向上，且相應的單位矢量分別為i，j和k。

若地震震中緯度為φ，則

式中：ω0為ω的大小。

設斷層面的走向為α，傾角為δ，滑動角為λ，則有：

根據式（1），（2）和（3），可以得到地震導致斷層面發生錯動時受到的科氏力F。由于目前尚無法準確地得到質量m和速度v（即使利用某些經驗方法得到了它們，其結果也是不準確的，有時可能與真實情況相差較大），為此我們只考慮科氏力對地震斷層錯動的定性影響。將科氏力F投影到斷層面的外法線方向，如果所得到的外法線方向的分量大于0，則表明科氏力使斷層面松弛，將減小斷層面上的摩擦力，有利于斷層面錯動并釋放能量，余震的強度較小;反之，余震的強度較大。

斷層面外法線方向的單位矢量n為：

將F投影到n方向上，可得到：

1.2資料

本文利用中國大陸地區1966—2017年發生的共28次MS≥7.0地震（表1），根據其發震斷層面參數，分析科氏力對其余震的影響。

2結果與分析

若f為F方向的單位矢量，則F=F0f，將其投影到n方向上，得到Fn。表1中給出了中國大陸地區28次MS≥7.0地震的Fn與F0的比值，同時還給出了發震斷層面參數、最大余震震級Ma、主震震級Mm與最大余震震級之差ΔM。

ΔM≥0.8的地震共22次。其中，Fn<0的地震有8次，占36.36%，Fn>0的地震有14次，占63.64%。因此，多數這種類型的地震發生時，其受到的科氏力在斷層面外法線方向的投影與外法線方向相同，使斷層面上的摩擦力減小。

ΔM<0.8的地震共6次。Fn<0的地震有5次，占83.33%，Fn>0的地震有1次，占16.67%。因此，多數這種類型的地震發生時，其受到的科氏力在斷層面外法線方向的投影與外法線方向相反，使斷層面上的摩擦力增加。

28次地震中，有15次地震的Fn>0，13次地震的Fn<0，即Fn>0和Fn<0的地震幾乎各占一半。15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級差ΔM≥0.8，占93.3%。而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級差ΔM<0.8，占38.46%。根據符號檢驗法可知，當Fn>0時，發生地震的主-余震震級差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗。

綜上所述，Fn>0時，發生地震的主-余震震級差ΔM≥0.8的可能性大，而當主-余震震級差ΔM<0.8的地震發生時，往往Fn<0。由此可推斷，Fn>0對地震的余震影響更明顯。

3結論

通過1966—2017年對中國大陸地區發生的28次MS≥7.0地震的余震與受到的科氏力之間的關系的分析，得到如下結論：28次MS≥7.0地震中，地震時科氏力使斷層面受到拉長作用（Fn>0）和壓縮作用（Fn<0）的地震幾乎各占1半。在15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級差ΔM≥0.8，占93.3%;而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級差ΔM<0.8，占38.46%。根據符號檢驗法可知，當Fn>0時，發生地震的主-余震震級差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗。即，Fn>0對地震的余震影響更明顯，因此，在實際地震趨勢判定工作中，利用Fn>0對地震的余震進行判定將更為可靠。

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AbstractTherelationshipbetweentheoccurrenceof28MS≥7.0earthquakesintheChinaMainlandduringtheperiodfrom1966to2017andtheCoriolisforcecausedontheirfaultplaneswasanalyzed.ThenormalcomponentFnoftheCoriolisforceonthefaultplanewasonlyconsideredintheanalysis.WhenFn>0，itshowsthattheCoriolisforcewillmakethefaultplanerelax，andreducethefrictiononthefaultplane，beneficialtothedislocationandenergyreleaseofthefaultplane.Inthissituationthemagnitudeofaftershockcouldbeweaker.Otherwise，themagnitudeofaftershockcouldbestronger.Theresultsareasfollows：Amongthe28MS≥7.0earthquakes，thereare15eventsforFn>0and13eventsforFn<0.Furtheranalysisshowsthatamongthe15earthquakesforFn>0，thereare14eventsforthemagnitudedifferencebetweenmainshockandaftershockΔM≥0.8withapercentof93.3%，andamong13earthquakesforFn<0，thereareonly5eventsforthemagnitudedifferencebetweenmainshockandaftershockΔM<0.8withapercentof38.46%.Accordingtosigntest，fortheearthquakesthatoccurwhenFn>0，thepossibilityofΔM≥0.8couldbelargerwithasignificantcorrelation（α=0.01）.Therefore，itismorereliableinpracticetopredictthemaximummagnitudeofaftershockwhenFn>0.

Keywords：ChinaMainland;theCoriolisforce;strongaftershock