(1.巧家县防震减灾局,云南 巧家 654600; 2.昭通市防震减灾局,云南 昭通 657000)
(1.Earthquake Disaster Mitigation Bureau of Qiaojia county,qiaojia 654600,Yunnan,China)(2.Earthquake Disaster Mitigation Bureau of Ztaotong City,zhaotong 657000,Yunnan,China)
备注
经多年观测发现,巧家毛椿林水点的宏观、微观前兆异常变化同该水点100 km范围内5.0级左右的区域地震具有较高的一致性。通过对选择的部分微观前兆观测资料进行日均值常规处理,对宏观异常情况进行归类总结,发现氟离子、钙离子指标异常以及宏观水位变化异常是对应区域地震预测的良好判定指标。
After years' observation,we find that the anomaly of Maochunlin observation point is in conformity with regional earthquake about 5.0 in the range of 100 kilometres.In this article,we chose some seismic precursory data to get day average,and at the same time we classify and summarize the macroscopical anomaly.Then we draw a conclusion that the macroscopical water level and the concentration of Ca+ and F+ are good indicator for regional earthquake forecast.
引言
笔者参考刘耀炜①、张立等(2009)、万登堡等(1998)、张双风等(2005)的研究成果,本文重点对2003年11月15日鲁甸5.1级地震,2004年8月10日鲁甸5.6级地震,2005年8月5日巧家—会泽间5.3级地震以及攀枝花6.1级地震前毛椿林水点宏观、微观前兆异常进行分析,发现该水点宏观、微观观测资料异常变化在时间上与地震活动基本同步。选取毛椿林水点2000~2009年氟离子、2002~2009年钙离子的观测资料,对观测数据进行均方差提取,并对该水点对应本区域地震时出现的异常进行归类总结分析,可以发现该水点宏观、微观异常对应区域地震的关系比较明显(陈立德等,1992,1995,2003),对应率可达80%。并以此作为短期地震预报异常指标,对预报本区域地震时具有较好的参考意义。
1 毛椿林水点基本情况
毛椿林水点位于巧家县城正南方30 km的蒙姑乡茶棚村,处于金沙江岸边,小江断裂带北段(26°40'N,103°01'E)。该水点形成于晋宁期地壳的强烈运动后促成二迭纪大规模的岩浆喷发形成巨厚的玄武岩层,出露于小江断裂带东盘。含水层岩性为风化玄武岩、砾石、碎石和砂砾石。地下水为层间承压水,平均水温37.0 ℃,属温泉观测点。宏观位置处于断层破碎带宽近2 000 m、由角砾石形成的洪积扇之上。起初该水点只是用于灌溉,根据当地村民叙述,蒙姑地区多次发生中强地震前该水点都出现明显的宏观前兆异常变化情况,1990年正式把该水点建设成为地震监测点。建点后观测到1992年2月9日蒙姑信地4.5级地震、2003年11月15日昭阳—鲁甸5.1级地震、2005年8月5日巧家—会泽5.3级地震以及2008年8月30日攀枝花6.1级地震前该水点水位都发生过明显前兆异常变化。微观观测自1991年的氟离子观测开始,2002年增加钙离子、重碳酸根离子和镁离子观测项目,2007年使用sw-40型水位记录仪增加水位观测。
2 水点的微观前兆动态特征
2.1 氟离子测值常规处理提取异常指标巧家毛椿林氟离子测值较稳定,无明显年变,不受降雨影响。对氟离子测值进行常规处理中的均方差处理发现,氟离子对较小地震的前兆反应不够明显。在滇东北4次5.0级以上地震前,该测项呈明显的趋势性高值异常,异常指标明显(图1)。
从图1a、图1b可以看出,氟离子观测值正常值为1.400 mg/L。2002年12月出现第一个异常时段,从正常值1.25 mg/L上升到1.45 mg/L,异常
图1 毛椿林水点氟离子变化曲线图
(a)日均值曲线图;(b)5日均值曲线图;(c)5日均值
均方差曲线图;(d)5日均值相对均方差曲线图
Fig.1 F+ curve chart in Maochunlin(a)day average;(b)5 days average;(c)5 days average variance;(d)5 days relative average variance由以上分析得出毛椿林水点氟离子观测值在震前的前兆异常指标:日均值出现高值异常,测值幅度超到1.400 mg/L,比正常值1.25 mg/L高16%,视为异常; 均方差出现高于0.07 0,视为异常。总体上,氟离子测值出现异常对应100 km范围内的区域地震概率达75%。
2.2 钙离子测值常规处理提取异常指标钙离子多年来测值属平稳变化型,无年变,不受降雨影响。在滇东北4次5.0级以上地震前,该测项日均值呈明显的低值突跳异常,均方差、相对均方差出现异常指标(图2)。
图2 毛椿林水点钙离子变化曲线图
(a)日均值曲线图;(b)5日均值曲线图;(c)5日均值
均方差曲线图;(d)5日均值相对均方差曲线图
Fig.2 Ca+ curve chart in Maochunlin (a)day average;(b)5 days average;(c)5 days average variance;(d)5 days relative average variance由以上分析得出毛椿林水点钙离子观测值在震前的前兆异常指标:日均值出现突跳异常,幅度比正常值141.6 mg/L高出15%视为异常; 5日均值均方差出现高于7.0、5日均值相对均方差出现高于0.050视为异常。总体上,氟离子测值出现异常对应100 km范围内的区域地震概率达75%。
3 毛椿林水点震前宏观异常分析
毛椿林水点宏观水位异常在多年的观测中曾出现过多次对应附近区域中强地震的实例。
(1)据当地村民叙述:1975年1月22日蒙姑4.7级地震前1 d该水点曾出现日流量增大,并溢出地表浇地约3分钟,震中距水点10 km。
(2)据当地村民叙述:1986年3月18日蒙姑新塘湾4.8级地震前3 d该点又出现流量增大,直至浇满整块地,震中距水点5 km。
(3)据当地村民叙述:1992年2月9日蒙姑信地一带发生4.5级地震前,该水点氟离子升高半年后发震,同时流量在震前也明显增大,震中距水点15 km。
(4)据笔者实地调查:2002年3月18日水点流量出现断流,当年4月14日、4月25日~4月28日、5月7日~5月12日、5月19日~5月25日、6月1日又出现断流、停流的异常现象,当年6月20日巧家县城发生4.0级地震。地震后,水点停流、断流现象仍持续不断,直到2003年11月15日鲁甸发生5.1级地震前才恢复流量,恢复后即发生地震,震中距水点70 km。
(5)据笔者实地调查:2005年8月5日巧家、会泽间发生5.3级地震前10 d该水点出现流量增大的异常现象,宏观观测员报告后查实,震中距水点5 km。
(6)据笔者实地调查:2008年8月30日四川攀枝花地震前,7月8日,记录到的水位曲线出现幅度达3 mm的连续高频脉冲变化。7月26日至30日脉冲幅度明显增大,7月31日后,频次开始减慢直到8月2日结束。震中距水点105 km。地震后,2008年10月14日,该水点水位曲线又出现台阶式下降,变化幅度达到1 cm,11月30日逐渐恢复(图3)。
图3 毛椿林水点水位高频脉冲(a)和台阶式变化(b)
Fig.3(a)High frequency pulse changes and(b)The stepped change of Maochunlin observation point' swater
Fig.3(a)High frequency pulse changes and(b)The stepped change of Maochunlin observation point' swater通过对宏观资料对应地震实例分析认为:毛椿林水点水位出现震前的上升和下降的异常变化是由于震前地壳内岩层应力集中和构造运动的一种作用而引起的震前宏观异常; 而出现高频脉冲和台阶式变化则是由于在地应力作用下岩层挤压,使泉水中气体含量增加所致。
4 水点宏微观资料对比分析结论
毛椿林水点宏观、微观资料在4次中强地震前,均有不同程度的异常变化,主要是由于巧家毛椿林地区的地壳应力受小江断裂的活动控制,在本区域发生中强地震前,水点的各项地球物理参数将进行大范围的调整,在调整过程中本地区的地壳应力场的大小和方向都会发生变化(路鹏,1998)。毛椿林水点的微观资料在本区域100 km范围内发生中强地震前异常持续时间最多可达180 d,恢复正常值后最短发震时间为3 d,对应地震的频率达60%。毛椿林水点的宏观资料发生突升、水位出现阶跃式和高频变化,在不超过30 d时间内以巧家为中心,100 km范围内将会发生5.0级以上的中强地震,对应率达90%。当微观异常出现一段时间后宏观异常也出现,发生中强地震的概率为90%。当两项指标同时出现异常情况时,其后对应地震的震中距会缩短,发震时间也会较短,发生中强地震的概率为95%,当只出现宏观异常时,发生中强地震的概率为85%,只出现微观异常时,对应率60%。得出这几项预报指标对预报地方中强地震具有较强的指示意义(表1)。
5 结论
(1)通过对距巧家毛椿林水点100 km范围内的5.0级左右的区域地震发生的宏观、微观资料综合分析,认为该水点震前异常突出,异常分布具有整体性、同步性、集中性的特点。
(2)毛椿林水点氟离子观测值出现高值异常,异常幅度超过16%,5日均方差出现高于0.070为氟离子前兆异常判定指标。毛椿林水点钙离子观测值出现突跳异常,异常幅度高于15%,5日均值均方差出现高于7.0,5日均值相对均方差出现高于0.050为钙离子前兆异常判定指标。
(3)毛椿林水点水位出现震前的上升或下降、高频脉冲或台阶式变化的异常变化是震前宏观异常体现。该水位在震前反应较为敏感,如能安装数字化水位监测仪器对其进行实时监测,利用总结的判定依据,对短临地震预报能起到很大的作用。
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