基金项目:国家科技支撑计划课题(2006BAC01B03-02-01)和云南省人才培引办项目(2006PY01-39)联合资助.
(Earthquake Administration of Yunnan Province,Kunming 650224,Yunnan,China)
analysis of earthquake case; anomaly characteristic; earthquake prediction; Yunnan
备注
基金项目:国家科技支撑计划课题(2006BAC01B03-02-01)和云南省人才培引办项目(2006PY01-39)联合资助.
通过对1970年以来云南38组M≥5地震震前异常的综合分析,得到云南5级以上地震的异常共性特征:震前小震频度普遍增强; 6级以上地震的异常持续时间比5级地震长; 异常分布越广可能未来地震的震级越大; 部分前兆观测项目趋势异常结束、新的突变异常增多,是地震孕育进入短临阶段的标志。
We synthetically analyzed the anomalies before the 38 groups of earthquakes(M≥5)since 1970 in the Yunnan region,and obtained the common characteristics of the anomalies.The frequency of small earthquakes usually increases before the earthquakes(M≥5); the durations of anomalies of M≥6 earthquakes are longer than those of M5-6 earthquakes; the wider the anomalies distribute,the bigger the magnitude of the earthquake(M≥5); the ending of some tendentious precursory anomalies and the increasing of new abrupt anomalies can be considered as the sign of the earthquake preparation going into short-term and impending-earthquake period.
引言
云南的地震预测、预报工作始于1970年通海7.8级地震,至今已近40年。40年的工作、两代人的努力,使我们对云南地震的孕育规律有了一些认识。虽然与地震孕育的复杂性相比,现有的经验认识还远远不够,覆盖不了历史也包括不了未来,但现阶段还得借用这些经验指导我们的地震预报。在已相继出版的9册《中国震例》(张肇成等,1988,1990a,1990b,1999,2000; 陈棋福等,2002a,2002b,2003,2008)丛书中,研究人员全面总结了云南地区从1970年的通海7.8级到2001年的永胜6.0级共38次M≥5地震。张肇诚等(1991)对书中1966~1985 年中国大陆发生的60次5级以上地震的震例进行了系统分析,郑兆苾等(2006)则对1986~1999 年中国大陆发生的5 级以上地震事件进行了统计与分析,得到了中国大陆5级以上地震前兆的综合特征。但由于地震存在区域性特征,为了进一步认识云南地区地震孕育、发展和发生的过程,为云南的地震预报提供参考,笔者结合云南地区地震活动的特点,从实用的角度出发,对云南地区震例中所使用的震前异常特别是前兆观测异常资料进行了统计分析。
1 资料使用
笔者对1971~2001年云南省38组M≥5地震震例的总结报告(张肇成等,1988,1990a,1990b,1999,2000; 陈棋福等,2002a,2002b,2003,2008)进行了再分析,用以归纳总结它们的部分共性特征。
38组地震中,不同震级档次地震的分布和所占比例情况见表1。从表中可以看到,分布最多的是5.0~5.9级地震,占全部地震的62%,6.0~6.9级地震占22%,7级及7级以上地震占16%。小震级地震多、大震级地震少,符合地震活动的总体规律。
震级范围 次数 比例(%)5.0~5.4 17 445.5~5.9 7 186.0~6.4 4 116.5~6.9 4 117.0~7.4 4 11≥7.5 2 538组地震中共提出了690项异常,这些异常中流体最多,占45%; 电磁最少,仅为9%,这可能与云南前兆台网中电磁观测数量较少、流体观测数量最多有关(表2)。
如果把地震活动性异常再进一步细分,则最多的是频度异常。这些频度异常均为增频异常,比例达到39%,其它参数相对较少,最多的也不到15%(表3),说明云南M≥5地震前能量预释放比较显著,小震增频具有普适性。
2 异常和地震关系统计分析
2.1 异常数量与震级的关系我们统计了38组地震总结中给出的690项异常在不同震级档中的分布情况(表4、图1)。发现地震数量是震级档次越低的数量越多,越高的数量越少(表1),但异常数量与震级档次却没有完全成正比关系,符合震级越大异常越多的规律(表4)。这有两种可能,一是因为震例总结规定异常统计范围5~5.9级地震为200 km,6~6.9级地震为300 km,M≥7地震为500 km,因统计范围大小不一致而导致的结果; 二是不排除地震越大,异常越多,分布范围越广的可能性。因为在统计范围相同的前提下,7.5级以上地震不到7.0~7.4
级地震的一半,但异常数量比7.0~7.4级地震的一半还多; 统计的6.0~6.4级地震和6.5~6.9级地震数量一样多,但后者的异常数量比前者多。云南的统计样本可能不够多,所以还有待用更多的震例去进行验证。如果把地震活动性异常和前兆异常分开统计(表5、图1),这个问题也同样存在。2.2 异常持续时间与震级的关系取38组地震中不同观测项目的最长异常时间进行统计,发现地震活动性异常和电磁异常的持续时间(最长的)基本上和震级成正比,但也不是很好的线性关系; 5级地震的形变和流体异常(最长的)持续时间比6级以上地震的异常(最长的)持续时间短,但M≥6地震的异常(最长的)持续时间并不与震级成正比,而是无序的(图2)。再取不同观测项目的震前平均异常时间进行统计,发现结果同样是相似的(图3)。这表明,如果在云南的地震预测实践中,盲目地应用“八五”攻关中给出的用异常持续时间计算震级的统计关系式(全国统计结果),估算出的未来最大地震可能是不正确的。
2.3 异常震中距变化与震级的关系对前兆观测异常分布与地震的关系进行统计发现,5级左右地震的异常震中距与震级关系不明显,从5.5级以上地震开始,异常距震中的距离基本上与震级的增大呈线性关系,可以说震级越大,异常分布也越广(图4)。
3 结论与讨论
(1)云南M≥5地震前异常最多的是流体,占45%,其次是地震活动性,占26%,形变占20%,电磁仅占9%,这可能与云南地区流体观测数量最多有关。从地震活动性异常分类看,频度异常最多,占39%,其它异常最多也未超过15%。因为这些频度异常都是增频异常,说明云南的地震活动预释放比较显著。2007年6月3日宁洱6.4级地震前,震中附近的滇西南地区小震活动就出现了显著增强(付虹等,2007)。这是小的单元体破裂后把能量集中到更大的单元体,继而发生了更大的地震(郭增建等,1979)。这种现象在云南较为常见,因此,小震活动增多是云南M≥5地震较好的预报指标。
(2)异常持续时间与震级虽然不完全呈线性关系,但还是存在一定的规律,6级以上地震的异常持续时间比5级地震的异常持续时间长是肯定的,这可能揭示了震级大的地震需要的孕育时间更长。当有1年以上的趋势异常出现时,可以预测地震的震级可能大于等于6级。因为不是完全的线性相关,所以用统计公式计算未来震级的方法不能确定未来的地震是6级还是7级。
(3)统计分析显示,震级越大,前兆异常的空间分布越广。微观前兆是区域应力水平增强作用下地壳介质产生应变和应力集中的结果,大面积出现异常传递了整个场上区域应力水平都在增强的信息,这种状态下发生大地震的可能性较大,在预测中可以参考。值得注意的是,云南地区地质构造错综复杂,多条活动断裂都可能同时孕育地震,出现中等地震连发的现象,因此大面积前兆异常可能是大震前的特征,也可能是多次中等地震集中活动的结果,所以这个特征在预测应用中需要进一步判别。
(4)前兆异常在中短期阶段,即震前75~125天最多,进入短临阶段(50天内),异常数量明显减少; 另一方面,新异常数量在短临阶段显著增加。分析具体原因,是因为部分趋势异常结束,使异常总数减少; 突变异常增多,使新异常数量增加。前兆异常总项数显著减少和新异常项数显著增加的巨涨落现象,可以用信息论中临界点附近系统的信息输出随控制变量的变化会显著增大、输出的响应信息呈非线性变化的理论给予解释(陈立德等,2008)。因此,可以把部分趋势异常结束、新的突变异常增多作为判断地震孕育进入短临阶段的标志。
(5)虽然地震预报工作者一直在不断探索新思路、新方法,在云南也尝试过用物理意义更清晰的参数来预测地震,如应力降等(付虹等,2008),但就目前的状况,利用地震的一些共性特征,对已获得经验的地震类型作外推预测,还是最有效的方法之一。虽然我们已积累了一些经验,对某种类型在特定环境下的地震能作一定程度的预测、判断,但距离解决地震预报问题、满足公众要求还有遥远的距离,地震预报工作任重道远。
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