2.1 h值
对28组地震序列计算和分析结果表明,所有28组地震序列在主震发生后0～3天内的h值波动较大,除个别地震序列(1993年祁连地震,2012年门源地震和1996年自贡地震)外,大部分地震序列h值从第4～7天变化速率减缓,从第8天开始趋向稳定(图1)。
根据计算结果(图1a),2016年门源MS6.4地震序列h值在主震发生后前8天内变化较大,主震当天和震后第1天h值为3.5,震后第2天快速下降至2.31,第3天之后h值反复波动变化,但总体呈降低趋势,且下降趋势有所减缓(h>2),在主震后第8天开始慢慢趋于稳定,并保持在2.1～2.3。这表明余震频度的衰减较快,即在主震后较短的时间内,余震将发生完毕。因此,初步判断2016年门源MS6.4地震序列为非前震型地震序列,衰减正常,短时间内发生相同及以上震级地震的可能性不大,且发生强余震的频次较低(马茹莹等,2016)。截至2016年6月20日,根据实际发生的地震,检验认为该次地震序列的发展趋势符合上述初步预测结果。
根据门源地震台1986年的记录,自3月29日起,主震震中西南方向50～60 km处发生一组密集的小震群活动(震级均小于ML2.0),至8月活动性骤然增强,且该小震群一直持续活动至8月25日,8月26日主震发生(阎志德等,1987)。但与1986年门源MS6.5地震不同,本次MS6.4地震前2个月内,主震周围50 km范围内只记录到几次小震,震级均小于ML2.0,且未记录到明显的小震群活动; 另外,1986年门源地震序列在主震发生后第22天便发生了最大余震(MS5.4),而2016年门源地震序列在主震发生后5个月内都未发生5级以上余震,截至2016年6月20日,发生的最大余震震级为ML4.1。
对比图1a、b发现,1986年门源地震序列主震后30天内的h值变化趋势与2016年门源地震序列h值的变化特征非常相似,也是在第3～8天发生快速、反复的波动变化,从第8天开始缓慢趋于稳定,最终保持在1.8左右。根据h值均大于1,也可判定1986年门源地震序列为非前震型序列。
图1 典型地震序列h值变化特征(a)2016年门源地震;(b)1986年门源地震;(c)2008年大柴旦地震;(d)2010年玉树地震; (e)2001年盐源地震;(f)1997年伽师地震
Fig.1 The variation characteristic of h values of typical earthquake sequences(a)Menyuan MS6.4 earthquake in 2016;(b)Menyuan MS6.5 earthquake in 1986;(c)Dachaidan MS6.3 earthquake in 2008; (d)Yushu MS7.1 earthquake in 2010;(e)Yanyuan MS5.8 earthquake in 2001;(f)Jiashi earthquake in 1997
与2016年门源地震序列h值的变化不同,1986年门源地震序列h值虽然均值大于1,但在主震后第2天快速下降至1.78,在第3天又出现反弹,上升至2.21,使得h值随时间变化的曲线出现一个明显向上凸起的拐弯,变化幅度较大,随后h值又重新从2.21开始恢复缓慢下降的趋势(图1b),表明此时序列处于不稳定的调整状态。而在同等震级、相同类型的其它3个地震序列中,2008年大柴旦地震序列h值随时间变化的曲线上也发现了相似拐弯(图1c),而其余序列h值变化平稳(图1f)。在分析的过程中,发现在其它序列中也有类似拐弯(图1d、e),其中约61%的此类地震序列确实发生了较高震级的余震; 而正常衰减、没有出现明显拐弯的序列中,只有约28%的序列在主震后发生了较高震级的余震。因此,在序列中发现有类似明显拐弯时,应引起注意。由于本研究地震序列数目有限,今后应对此类现象进一步分析和研究。
将28组地震序列根据类型分类(其中将双震型归类到多震型中)后,对在主震后不同时间段内h值的分布情况进行了统计(图2a),发现以下特征:(1)所有地震序列h值的平均分布范围随时间的推移而减小;(2)孤立型地震序列h值随时间的推移,下降速度明显快于主震型和多震型;(3)在主震后0～1天内,所有28组地震序列的h值都为3.5,不能区分序列类型;(4)主震后2～10天内,孤立型地震序列平均h值明显高于主震型和多震型;(5)主震发生后10～30天以内,主余型、孤立型、多震型h值均趋于稳定,且分布范围区别减小。
将上述28组地震序列重新根据震级分类后,对在主震后不同时间段内h值的分布情况进行了统计(图2b),发现以下特征:(1)5.0～5.9级地震序列h值分布范围明显大于其它震级地震序列;(2)主震后2～10天,5.0～5.9级地震序列h值下降速率最为缓慢,7.0级以上地震序列h值下降速率最大,即5.0～5.9级地震序列h值大于7.0级以上地震序列h值,亦即5.0～5.9级地震序列余震持续时间将小于7.0级以上地震序列的余震持续时间;(3)7.0级以上地震序列h值分布范围在各个时间阶段都较为集中,且平均h值最低,表明7.0级以上地震序列衰减速率最低,余震持续时间将长于其它低震级地震序列。
图2 主震后不同时间段内h值的分布情况(a)不同类型地震序列h值的分布情况;(b)不同震级地震序列h值的分布情况
Fig.2 The distribution of h values during different period after the main shock (a)the distribution of h values of earthquakes with different type;(b)the distribution of h values of earthquakes with different magnitude
虽然根据h值是否大于1能够判断地震序列是否为前震型地震,但不管是根据类型划分,还是根据震级划分,由于不同类型或不同震级地震序列之间h值的分布范围重叠较为严重,因此并不能根据主震后h值的大小完全准确地判定出地震序列为主震型、孤立型或者是多震型。
本文中共涉及7个多震型地震序列(含双震型地震序列),在主震发生后4～5天内,根据h值方法判定结果,其中4个地震序列类型判定正确,2个被判定为主震型,1个被判定为前兆序列,准确率约为57%; 其余21个地震序列中,有2个序列被判定为双震型,1个被判定为前兆序列,准确率约为85.7%。因此,根据本文统计
结果,主震发生后4～5天内根据h值判定出的震后趋势较为可靠。
2.2 最大强余震预测
根据上述计算条件,在主震发生后第4～5天内,根据h值方法求得了28组地震序列最大强余震的可能震级(表1)。其中,双震型及多震型序列未列出实际最大余震。
根据计算结果,2016年门源MS6.4地震最大余震震级预计为ML4.3±0.3(通常震级的误差应允许为0.3级)。而实际上,直到2016年3月22日,在门源MS6.4主震后发生的最大余震为ML4.1地震,正好落在最大余震预测值范围内。
根据最大强余震预测结果(表2),所有19组
表2 序列最大强余震预测
Tab.2 The prediction of maximum magnitude of aftershock
测算出最大余震的序列中,14组的震级误差在±0.5级内,准确率约为74%; 8组的震级误差在±0.3内,准确率约为42%; 最大余震预测值低于实际最大余震震级的地震序列有5组,约占26%。
由此可看出,虽然用h值方法所得最大余震预测值较b值截距法所得最大余震震级误差稍大,但主震发生后4～5天内根据h值方法所得短期内最大余震预测值依然具有较高的报准率。而根据本文统计结果,21组地震序列(不含双震型和多震型序列)中有11组地震的最大余震发生在主震5天以后,这对减少再次发生的较大地震所带来的损失有非常重要的意义。
根据最大余震预测值与实际最大余震震级的分布关系(图3)也可看出,对于最大余震预测的结果来说,余震震级较低时,预测结果相对较为准确; 而实际最大余震震级较高,如超过6.0级时,预测结果的准确性将大大降低。因此,在实际操作中,如果序列主震震级超过7.0级,对其最大余震震级的判定不能过度依赖于本文所用方法。
图3 最大余震预测值与实际最大余震震级的分布关系
Fig.3 The relationship of prediction magnitudes of aftershock and actual aftershock with maximum magnitude
根据地震序列类型与震级误差的分布关系(图4),当序列类型为孤立型时,计算得到的最大余震预测值与实际最大余震震级较为接近,震级误差范围较小; 当序列类型为主余型时,震级误差范围较大,判定结果相对准确度较低。
图4 地震序列类型与震级误差的分布关系
Fig.4 The relationship of earthquake sequence type and magnitude error
