范文一:地震前后重力场变化的典型震例分析
第22卷第4期
东北地震研究
Vol.22No.4
2006年12月SEISMOLOGICALRESEARCHOFNORTHEASTCHINADec.2006
地震前后重力场变化的典型震例分析
李清林,李天生,秦建增,谢汝一
(中国地震局地球物理勘探中心,河南
郑州
450002)
摘要:系统总结了中国地震局地球物理勘探中心利用流动重力资料进行地震预报的实践经验,研究了8
次地震的孕震环境、重力场变化、成因分析和预报实况等。结果表明,一次较强的地震前,处于不同地段的重力测点和测段都要出现上升-下降-上升或下降-上升-下降的较明显的中、短期异常变化;重力场的变化图象较清晰地反映了地震前后重力场的演化过程。关键词:重力场;重力场变化;震例中图分类号:P315.7
P312.7文献标识码:A文章编号:1004-2865(2006)04-0014-11
0引言
中国地震局地球物理勘探中心是我国地震系统较早开展流动重力测量和地震实验预报的单位之一,自上世纪70年代开始从事该项工作以来,积累了较丰富的观测资料和多次成功的震例。先后在华北地区、南北地震带、西北地区、西南地区、连云港-郑州-西宁、京津唐张渤地区、西藏自治区、内蒙古呼和浩特-包头地区、四川盐源和松潘地区、云南龙陵地区、山西地区和冀豫鲁地区开展了流动重力、流动地磁监测工作。本文较系统地整理了30多年来8次地震前后重力场变化的典型震例。
震级选取以中国地震局分析预报中心地震月报目录为准。
1龙陵MS7.4主震后几次强余震
1.1
地震活动概况
1976年5月29日在云南省龙陵地区相继发生了7.3级、7.4级强烈地震。7月21日、8月2日、8月4
日,在老震区又相继发生了一次6.6级、两次4~5级强余震。
1.2地质构造概况
龙陵-潞西的东南隅为局部重力负异常区,该异常区是由怒江、龙陵、瑞丽及畹町三条大断裂
所围限的花岗岩体展布的区域。龙陵测点位于龙陵-瑞丽大断裂带上,潞西测点位于该断裂带的东南侧。
收稿日期:2006.01
:李清林(1951-),男,.
.
4期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析
15
1.3重力场变化
7.3级、7.4级主震发生后,地球物理勘探中心立即按中国地震局的安排,奔赴震区进行重磁复
测和人工地震测深工作。剖面跨越震中区,穿过了局部布格重力异常区和异常梯级带。6.6级强余震震中距潞西40km,距龙陵15km。
为了监测强余震前后的重力场变化,在该剖面上的大龙-龙陵、龙陵-J863、J863-潞西、潞西-遮放四个测段上进行了短周期重力观测。图1为J863-潞西测段强余震前后的重力段差值随时间的变化曲线。可以看出,在1976年7月21日6.6级和8月2日5.0级强余震之前短短几天时间内,该测段重力段差值出现了明显的震前上升-下降的变化过程,变化量达到100×?10nms-2。
大龙18—龙陵
8
-2
J863—潞西(芒市)
?△g/10ms
100
12月日01/73
30/676年
-100
?△g/108ms-2
01/737
1115192327314/8871115196.67.21
2327315.08.231
4/84.28.24/8
812月日
年
27/676-100
?△g/108ms-2
100
28/61/737
76
龙陵—J863
5.27.2323
27
?△g/108ms-2潞西—遮放
1115192327314/8812月日
年
01/7376-100
7111519812月日
年
图1龙陵强余震前后重力段差值变化曲线
Fig.1ThecurveofthegravitydifferencevaluebeforeandafterLonglingstrongaftershock
2盐源MS6.7、MS6.4地震
2.1
地震活动概况
1976年11月7日和12月13日,相继在四川省盐源县发生了6.7级和6.4级两次较强地震。震前布设
的流动重力复测剖面距震中较近,最近的盐源测点距震中盐塘区仅45km,西昌测点距震中132km(程式等,1986)。
2.2地质与地球物理概况
该区的安宁河深大断裂与南北向密集的布格重力异常梯级带相对应,且多处出现拐弯、扭曲、
挤压和局部的正负相间的重力异常。老凉山地块内部整体性较好,地震活动相对平静,故将昭觉测点看做正常场。
2.3重力场变化
1976年5月用两台ZSM-Ⅲ型和一台ZSM-Ⅱ型重力仪进行复测。1976年5~7月的观测结果与1972
年建点基值相比发现:西昌-龙恩日达测段段差值上升193×?10nms-2,龙恩日达-昭觉测段段差值上升55×?10nms-2,其它测段未出现显著变化,见图2。从1976年6月起对两个复测剖面(共12个测段),
0
?△g/10-8ms-2
J52-J53+100
9
11997
1月1978年
?△g/10-8ms-2+100
尔乌母J52-西昌
51月1978年
1976-100
?△g/10-8ms-2+100
J53盐源
1976
1977
6.76.1
11.712.13
1211997
-300?△g/10-8ms-21月1978年
+1001976-200
西昌-J52
0
11977
1月1978年
1976
-100
图2盐源地震前后重力段差值变化曲线
Theofandearthquake
16
东北地震研究22卷
进行了加密观测。取得了较完整的盐源地震前后重力场变化资料。可以看出,沿重力梯度带南北向剖面的变化不大,而横切重力梯度带的东西向剖面出现较大异常,且在1976年8月~9月变化最为剧烈。
2.4预报实况
根据上述重力场变化情况,结合该区流动地磁和定点地磁观测资料,对盐源地震做出了较好的
短期预报,受到四川省地震局和地方地震局的表彰和奖励。
3北京高丽营MS4.0地震
3.13.2
地震活动概况
1978年10月3日,在北京市高丽营地区发生了MS4.0地震。
地质构造和地球物理概况
高丽营、小汤山测点位于太行山山前断裂带中的高丽营超壳断裂与南口-孙河第四纪活动性断裂交汇部位附近。
顺义和高丽营测点同处于局部重力异常区内,由地壳深部活动引起的重力变化是同步的,因此,反映在两点间的重力段差值变化亦小。而高丽营和小汤山测点则分别位于局部重力异常区的边缘及重力异常梯级带上,由地壳深部活动引起的重力变化会有明显差异,因此反映在两点间的重力段差值变化也就比较明显。
△g(微伽)+30
77年平均值
78年
-30
高丽营—小汤山顺义—高丽营
0
77年平均值0
-30-60
178
59179
59180
59181
59182
月年
4.010.3
高丽营
图3
高丽营MS4.0地震前后重力段差值变化曲线
Fig.3
ThecurveofthegravitydifferencevaluebeforeandafterGaoliyengMS4.0earthquake
3.3重力场变化
1977年就开始在北京地区进行流动重力复测。距高丽营4.0级地震震中最近的两个测段为顺义-
高丽营和高丽营-小汤山。使用的仪器为加拿大CG-2型重力仪(李天生,1989)。
图3为两侧段重力段差值随时间变化曲线。由图3可以看出,自1978年4月开始到1979年1月,在这两个测段上采用了观测周期短达一个月左右的加密观测。4.0级地震前,高丽营-小汤山的段差值从1978年4月开始就出现了30~?50×10nms-2的异常变化,变化量均超过3倍中误差,并持续了半年之久。相邻的顺义-高丽营测段没有出现相应的明显变化。
4大同-阳高ML6.1地震
4.1
地震概况
4期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析
17
1989年10月19日1时,在山西省大同-阳高间发生了6.1级地震,在此之前的10月18日22时和之
后的19日2时,还分别发生了5.7级和5.6级两次地震,为震群型的地震活动。
4.2地壳深部构造特征
京西北地区为一地壳局部隆起区,在地壳上部和下部均存在着低速夹层,这些是地壳深部物质
变异的深部构造条件(李清林等,1991)。
在大同-阳高之间发现地壳至地幔存在深大断裂带,其重要证据为Pm波及其一系列反射波在相应部位均发生了明显扭曲,莫霍界面落差约4km。壳内存在低速层,其埋深在10~20km之间。
这些资料一方面说明,大同-阳高地震区下部存在着发震的地壳深部构造背景;另一方面,该区低速层和京西北地区(北京西山、延庆、宣化一带)的低速层埋深一致;另外大同-阳高地震的震源深度为10~15km。这些资料可能说明,该地震的震源区与京西北地区的地壳深部有良好的连通,震源区地下应力场的变化以及地震活动必将对京西北地区的地壳构造运动、地球物理场的变化产生影响。
4.3重力场变化
由图4营城子测点为代表的京西北地区的重力点值变化曲线可见,自1987年5月开始,该点出现
了超过2倍中误差的异常量,并且异常幅度逐渐增大,至1988年4月异常值达70×?10nms-2,7月23日在其西北200km处发生阳原4.8级地震。震后,该点点值出现了仅25×?10nms-2的下降;在重力值尚未恢复到正常范围时,1989年该点重力值再次增大,且超过了阳原地震前的异常量级,达95×?10nms-2。之后,发生了大同-阳高6.1级地震。
4.8
100
?×10nms-2
营城子
3.66.1
500-50-100
1981.5
1982.1
1983.1
1984.1
1985.1
1986.1
1987.1
1988.1
1989.1
1990.1年月
图4
大同-阳高ML6.1地震前后重力点值变化曲线
Fig.4
ThecurveofthegravitypointvaluebeforeandafterDatong-YanggaoML6.1earthquake
高丽营、阳坊、东园、怀来、张家口、柴沟堡等测点的重力趋势性异常变化形态基本一致,只是在起伏形态和量级上有所差别。这说明京西北地区处在同一个构造应力场作用下,只是因为各测点所处的具体构造部位不同,其重力变化量级就有相应的差别。
5太原ML4.5和灵石ML4.8地震
5.1
地震概况
1993年6月26日在山西太原附近发生了ML4.5级地震,1994年4月26日在山西灵石附近发生了ML4.8级地震。这两次地震均发生在中国地震局1993年初确定的地震重点监视区和地震危险区内,
并位于地球物理勘探中心的重力监测网内,为研究这两次地震前后的重力场变化提供了可靠的资料(李清林等,1997)。
5.25.2.1
地壳构造与地热场特征地壳构造特征
晋中南地区北部,主要由两条NE向的交城断裂和太谷断裂控制,在太原盆地内,发育一些次
一级的NE和NW向断裂。在太原盆地的南部,有汾阳-洪洞断裂控制。
,
18
东北地震研究22卷
下坳区,太原、清徐、介休一带的地壳厚度约为40km。这种地壳界面大起伏的变化特征,反映了山西断陷带具有大陆裂谷性质。
5.2.2地热特征
山西断陷带各断陷盆地内部,具有较高的大地热流值和地温梯度值。高热流值的断陷盆地差异
运动明显,深部活动性强,地震活动水平高;反之,低热流值的断陷盆地周围,尤其是隆起区,深部活动性不强,地热活动和地震活动水平较低。
5.3重力场变化
以沁水测点为起算零点,推算各测点的重力值。重力点值平均中误差在±?8×10nms-2以内。自
建点至1994年8月,该测网共进行10次测量。
?△g/10-8ms-2
太原
太原
晋祠
榆次
4.5
93.6.26
灵石94.4.26
4.8
40200-20-40-60
t
图5
太原ML4.5、灵石ML4.8地震前后部分重力点值变化曲线
Fig.5ThecurveofsomegravitypointvaluebeforeandafterTaiyuanML4.3andLingshiML4.4earthquake
由图5可以看出,榆次、太原、晋祠、文水、杏花村、大麦郊几个测点的重力值从1992年初就开始缓慢下降。整个测区北部的重力值呈整体下降,趋势性十分明显。下降幅度较大的测点集中分布在测区北环的西北侧,即沿交城断裂附近,下降幅度达-35×?10nms-2。在重力场下降过程中,于
1993年6月26日发生了太原4.3级地震。地震发生时,复测人员正在测区工作,震前就已完成了测网
北环的测量,震后立即重新测量该测网的北环,结果表明重力场仍继续下降。到1993年10月测量时,重力点值基本恢复到建点时的水平。之后重力场再次下降,在下降变化的过程中于1994年4月
26日又发生了灵石4.4级地震,到1994年8月重力场再次恢复到建点时的水平。
榆次-太原
祁县-文水
太原
3020100-10-20-30-40
4.5
93.6.26
灵石
4.894.4.26
图6
太原ML4.5、灵石ML4.8地震前后部分测段重力差值变化曲线
Fig.6ThecurveofthegravitydifferencevalueinsomemeasuringsectionbeforeandafterTaiyuanML4.5andLingshiML4.8earthquake
图6为祁县-文水、榆次-太原测段段差值变化曲线。该变化趋势和点值的变化趋势基本相同,也是在重力段差值下降变化的过程中发生地震。上述两测段则距震中最近,且又是垂直于构造线走
4期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析
19
从该区重力场的变化可以看出以下特点:
(1)地震孕育过程中,重力点值呈下降变化,距震中越近,其变化幅度越大。震后几天,仍维持下降趋势;尔后,重力场逐渐回升。重力场下降-回升的变化过程,反映了该区应力场积累-释放-恢复的完整过程。
(2)该区南部重力点值的变化和北部的重力点值变化不一致,北部呈现出明显的趋势性下降,而南部则不然。这说明距震中较远的山西南部和距震中较近的北部有着不同的变化特征。
(3)异常过程和异常量级与一个4~5级地震的水平基本相当。
6张北ML6.2级地震
6.1
地震概况
1998年1月10日11时50分,在河北省张家口西北的张北-尚义间发生ML6.2地震(41.1°N,114.3°E)。该地震波及范围较广,西至包头、呼和浩特,东到秦皇岛、天津,南到石家庄、太原
都有不同程度的震感。其中张家口地区受灾面积约860km2。张北县8个乡、76个行政村房屋倒塌及受损约80%,2万余户无家可归。尚义县5个乡房屋倒塌及受损约1万余间。地震造成约50余人死亡,2000多人受伤,其中重伤250余人。自张北6.2级主震发生后至3月底,在震中区发生数百次余震,其中2.0~2.9级117次,3.0~3.9级31次4.0~4.9级19次。余震集中在主震区东侧约20km的范围内。主震震源深度10km(李清林等,1999)。
6.26.2.1
地壳深浅构造特征震中区构造特征
张北6.2级地震位于张家口-宣化盆地的北台地上。震中区为晚第三纪玄武岩大面积出露区,在
其附近还可以见三大片第四纪玄武岩出露和8处第四纪火山口遗迹。尚义-汉塔坝断裂在震中附近通过。该断裂为燕山山前断裂带的一部分,是宣化盆地、延(庆)-怀(来)盆地与燕山山脉的边界断裂,为晚第三纪以来活动性较明显的活动性断裂。
6.2.2晋北构造特征
从大的区域构造背景上看,震中区位于阴山、燕山、太行山三山交界处,是阴山构造带、燕山
构造带和山西断陷带的结合部。从应力场的观点看,该区的应力场较易集中,且受阴山、燕山构造带和山西断陷带构造运动的影响强烈。
6.2.3地壳深部构造特征
在张北震区下方,深10~15km处有一低速体,张北6.2级地震震源即位于低速体的上界面处。不
难推测,低速度薄层的软弱可塑性为该区的水平运动提供了产生水平自由滑动面的有利条件;而其切穿莫霍面的深大断裂则为该区的垂直运动和物质上涌创造了条件。受到来自太平洋板块俯冲带的影响和山西断陷带、燕山、阴山构造带的横向推挤作用,导致该区应力集中,更为该区的水平运动创造了良好的条件。
6.3重力场变化
张北6.2级地震震中距晋北测网最近的测点(大同)直线距离约150km,距最远的测点(太原)
约380km。1997年1月建点至1998年1月10日张北地震前,晋北测网进行的三期重力测量分别为1997年1月(16个点)、1997年9月(全部测点)、1997年11月(全部测点)。
6.3.1重力点值变化
图7给出了晋北地区部分测点点值变化曲线。测量中,1997年9月相对于1997年1月,该区重力
场无明显变化,点值、段差值的变化均在误差范围以内。而1997年11月相对于1997年9月,重力场,40×?10nms-220,
20
东北地震研究22卷
62.5%,且均分布在晋北测区的中北部。变化最大的测点为朔州、杜庄、砂河镇、神池、龙宫、原
平,其变化量分别为92、73、73、70、70、72×?10nms-2。这6个测点均位于恒山和六棱山山前断裂带及其附近。
?△g/10-8ms-2
?△g/10-8ms-2
100
806040201008060402080604020-2080604020-2080604020
阳方口
9121998
2
10080604020100806040201008060402080604020-2080604020
原平
9121998
2
朔州
龙宫
91221998
9
忻州
121998
2
山阴
91221998
9121998
2
怀仁
阳曲
91221998
9121998
2
娄烦
大同
912
▲
21998
月年
9
6.21998.1.106.21998.1.10
1221998
▲
月年
图7
张北ML6.2地震前后部分重力点值变化曲线
Fig.7
ThecurveofthegravitypointvalueinsomemeasuringsectionbeforeandafterZhangbeiML6.2earthquake
这次地震前后的重力场变化形态和1976年唐山7.8级地震、1981年道孚6.9级地震前后重力场变化形态基本相似。这些地震前,该区重力场持续上升变化,震后重力场逐渐恢复到基值水平。
6.3.2重力段差值变化
张北地区的重力段差值也有不同程度的变化,图8中给出了部分测段的重力段差值变化。段差
值最大变化量达74×?10nms-2。其中一些变化较明显的测段跨越了六棱山山前断裂带(大同-杜庄段??43×10nms-2),恒山山前断裂带(中庄铺-大营35×10nms-2),系舟山山前断裂带(阳曲-忻州74×?10nms-2)及其附近。
6.3.3重力场平面变化
震前的1997年9月相对于1997年1月的平面和立体变化图像呈现出等值线稀疏,相对较平坦,重
力场变化梯度较小的特征。而1997年11月相对于1997年9月、1998年2月相对于1997年9月,其平面和立体变化图像呈现出等值线密集,奇峰突起,重力场变化梯度大小分异的特征。变化梯度较大的有两个条带,它们是朔州-大同-杜庄条带和娄烦-忻州-原平条带。
7山西临猗ML5.0级地震
7.1
地震活动概况
时ML(57°),
4期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析
21
月年
月年
图8
张北ML6.2地震前后部分测段重力段差值变化曲线
Fig.8ThecurveofthegravitydifferencevalueinsomemeasuringsectionbeforeandafterZhangbeiML6.2earthquake
1991年大同5.8级地震之后山西断陷盆地南部所发生的唯一的一次达到ML5.0的地震,是山西地震带
经1989~1993年的活动高潮期,1994~1997年的平静期之后的一次中强地震活动事件。
该次地震为主-余震型,震源深度22km。余震衰减较快。震源机制解的结果表明,其主压应力方向与山西乃至华北的主压应力方向基本一致,震源错动为走滑类型(李清林等,2000)。
7.2地壳深浅构造特征
山西中南部有三个主要断陷盆地:太原盆地、临汾盆地和运城盆地,其走向都是NE或NNE向,
由一系列NE或NNE向的深浅断层所圈限。临猗地震发生在运城盆地,其发震构造为双泉-临猗断裂,是控制运城盆地北侧沉降和变形的主要断裂带。从地壳深部构造看,临猗地震震中位于太行山地壳厚度变异带牛状凸起处,地壳厚度为36.0km。
7.37.3.1
重力场变化点值变化
自1997年9月开始,该区19个测点的重力点值出现了明显的、范围较大的变化,变化量在-40~-
?115×10nms-2之间,占全部测点(51个)总数的37%,且多集中在山西南部地区。距震中最近的测点是临猗,仅20km左右。点值变化详见图9。
7.3.2段差值变化
有6个测段的段差值(绛县-东镇、东镇-闻喜、东镇-侯马、介休-灵石、介休-平遥、介休-孝
义)出现了明显的变化,最大变化量为-92×?10nms-2。段差值变化详见图10。
7.3.3趋势面变化
该区重力点值平面变化等值线图(趋势面)呈现出西南、东北负、正的反向变化,且中间的临
汾地区变化梯度呈现出明显增大的态势。
22
东北地震研究22卷
高村稷山候马
临猗5.0
运城东镇临猗临猗5.0
T
T
图9
临猗ML5.0级地震前后重力点值变化曲线
Fig.9ThecurveofthegravitypointvaluebeforeandafterLinqiML5.0earthquake
东镇-闻喜东镇-侯马
临猗5.0
绛县-东镇临猗5.0
T
T
图10
临猗ML5.0级地震前后重力段差值变化曲线
Fig.10ThecurveofthegravitydifferencevaluebeforeandafterLinqiML5.0earthquake
7.3.47.3.5
震后该区重力逐渐恢复,到1998年底,基本恢复到基值水平。预报实况
地球物理勘探中心根据上述重力场变化情况,在1998年度地震趋势研究报告中做出了明确的预
报意见,震后对应较好,受到中国地震局的通报表扬。
8河南原阳ML4.5级地震
8.1
地震概况
2002年11月7日,在河南省原阳县发生了一次ML4.5地震。该次地震的微观震中位于原阳县官厂
乡东偏北(34°57′N,113°55′E);宏观震中位于原阳县官厂乡全屋村、新厂村、刘固村一带;震中烈度:V度强;震源深度:18km。全屋村、新厂村部分房屋窗户玻璃有震碎现象,刘固村小学教室有掉砖和裂缝现象(李清林等,2003)。
8.2地质构造概况
从区域地质构造分析,在震中区的西部是太行山山前断裂带;北部是汤阴地堑和与之相关的北
北东向的汤西、汤东断裂;南部为黄河及其近东西向的黄河断裂;东部是北西向的新乡-商丘断裂。震中位于开封-原阳凹陷的中心,震中区新生代沉积厚度约为2900m。
8.38.3.1
重力场变化点值变化
新乡、南新庄和开封测点分别位于新乡-商丘断裂的两侧,它们表现出不同的活动方式,新乡、
南新庄测点自1996年12月开始下降,而开封测点则在基值附近震荡;到1999年10月新乡测点点值的下降接近最低点,而开封测点刚开始下降,与此同时南新庄测点则继续保持下降的趋势,这可能反-,年,
4期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析
23
生反向上升的转折变化,在上升的过程中,于2002年11月7日发生了原阳ML4.5级地震。图11是豫鲁测区中比较典型的四个测点的点值变化曲线。
南新庄新乡
原阳4.5
开封东明
原阳4.5
T
T
图11
原阳ML4.5级地震前后重力点值变化曲线
Fig.11ThecurveofthegravitypointvaluebeforeandafterYuanyangML4.5earthquake
郑州-南新庄南新庄-新乡
原阳4.5四间房-滑县长垣-慈周寨
原阳4.5
T
T
图12
原阳ML4.5地震前后重力段差值变化曲线
Fig.12ThecurveofthegravitydifferencevaluebeforeandafterYuanyangML4.5earthquake
8.3.2段差值变化:
新乡-南新庄、南新庄-郑州测段分别位于新乡-商丘断裂的两侧,新乡-南新庄的段差值多年来
一直呈趋势上升,南新庄-郑州的段差值多年来一直呈趋势下降;于2002年10月复测时,其趋势异常没有出现十分明显的转折变化;之后,发生了原阳地震。四间房-滑县、长垣-慈周寨两测段则自
1999即出现了明显的下降变化,这种变化一直持续到2002年6月,之后,出现反向变化,期间发生
了原阳地震。图12是该区部分重力测段段差值变化曲线。
9重力变化机理的讨论
9.1
与形变有关
地震是震源区介质发生的快速破裂错动或是原断层的失稳。在地震的孕育过程中,由于应力、应变的积累,孕震区内介质的物理、力学性质会发生不同程度的变化。因此,地壳形变会导致地面的空间变化,孕震区内的介质密度也会发生不同程度的变化;在大地震的形成过程中,软流层还可能存在着物质的迁移等。所有这些都将导致重力场的变化,它们可以通过地表的重力测量反映出来。
9.2与断层蠕动有关
地震之前,由于地壳内部应力的长期作用,导致活动性断层产生蠕动变化,这种蠕动变化以地
面形变和物质质量变化两种形态表现出来。我国大部分地区现今构造活动的水平分量大大超过了垂直分量,一种解释是深部(可能为孕震层)的应变活动引起了地表垂直形变的巨大变化(李清林,,
24东北地震研究22卷导致应力的累积式增长,最终引起破裂和地震的发生(李清林等,1999)。
从这8次地震震例看,有变化的测点和测段,多位于该区主要断层及其深断裂带附近。这些部位均为构造脆弱部位,也是温差变化大的部位;水平和垂直地温梯度大,温差热应力高,差异活动强烈,是推动断层蠕动的主要力源之一。这种现象表明,无论是深部的地壳运动,或是近地表的水平和垂直运动,都将在深大断裂带附近形成应力的再积累,从而导致断裂带及其附近的重力场有较明显的变化。
9.3与质量迁移有关
陈运泰等(1980)从理论上计算了质量迁移的重力效应,认为某些大地震可能与地壳和上地幔内的质量迁移有关,所观测到的重力变化大部分是质量迁移引起的。上述重力场变化大部分应该是由该区地壳深部质量迁移和断层蠕动同时引起的重力场变化。
参考文献
[1]程式,等.1976年盐源地震前后流动重力的异常变化[J].地壳形变与地震,vol.6,No.3,p229-234,1986.
[2]李天生.北京高丽营4.0级地震前后重力异常变化[J].华北地震科学,vol.7,No.1,p73-78,1989.
[3]李清林,等.京西北地区重力场变化与大同-阳高地震.华北地震科学,vol.9,No.1,p22-27,1991.
[4]李清林,等.太原和灵石地震前后的重力场变化及其成因初探[J].地壳形变与地震,vol.17,No.4,p52-56,1997.[5]李清林,等.张北6.2级地震及晋北地区的重力场变化[J].地震学刊,No.4,p7-15,1999.
[6]李清林,等.临猗ML5.0级地震前后的重力场变化及预报过程[J].华北地震科学,vol.18,No.4,p13-19,2000.
[7]李清林,等.河南原阳2002年11月7日ML4.5地震前的重力场变化.科技学术论文集,地震研究与工程抗震[M].原子能出版社,
p111~115,2003.
[8]陈运泰,等.1975年海城地震与1976年唐山地震前后的重力场变化[J].地震学报,1980,2(1),p21~30.
ANALYSISONTHEGRAVITYFIELDCHANGEOF
THETYPICALCASESBEFOREANDAFTEREARTHQUAKE
LIQing-lin,LITian-sheng,QINJian-zeng,XIERu-yi
(ResearchCenterofExplorationGeophysics,ChinaEaqthquakeAdministration,HenanZhengzhou450002,China)
Abstract:ThepracticalexperienceonearthquakepredictionbymobilegravitymeasurementdataofRe-searchCenterofExplorationGeophysics,ChinaEarthquakeAdministrationweresummedupindetailandtheseismogeniccircument,gravityfieldchange,causeofformation,predictionresultandsoonabout8earthquakeswerestudied.Theresultshowedthatthedifferentgravityobservationalpointappearedmedi-um-shorttermanomoliesobviously,whichisrising-falling-risingorfalling-rising-falling,beforeastrogerevent.Theevolutionprocessbeforeandafteraeventwasreflectedclearlybythegravitychangeimage.
Keywords:gravityfield;gravityfieldchange;earthquakecase
范文二:汶川Ms80级地震前后天气温度的异常变化
汶川Ms8.0级地震前后天气温度的异常变
化
第23卷第1期
2011年3月
高原地震
PLATEAUEARTHQUAKERESEARCH
Vo1.23N0.1
Mar.20ll
汶川Ms8.0级地震前后天气温度的异常变化
赵振明,王亚强
(1.西安地质矿产研究所,陕西西安710054;2.中国气象科学研究院,北京100081)
摘要:根据国内12个大中城市的l2个气象站实际测量的2008年5月份3l天的天气最低温度和
最高温度共744个数据,结合曲线图对其特征进行对比研究,表明:?南宁市和广州市的低温,北京市和
济南市的高温,低温,该月最低值都出现在5月12日汶川地震当天;?其他城市该月低温最低值出现的
时间为:哈尔滨市9日,西宁市10日,西安市,郑州市,武汉市和呼和浩特市13日,都江堰市和绵阳市l5
日;?秦岭山一祁连山一昆仑山中央造山带地区的西宁市,西安市,郑州市和武汉市,华北地台构造区的
北京市,济南市和呼和浩特市从5月6日到16日为温度负异常峰值区间;?温度降低幅度,按地理位置
向北,向东减小.据此特征,结合现今青藏高原的应力场,讨论了青藏高原与汶川地震,地球物理场与大
气物理场的关系,建议在研究强烈地震发生机制时应加强多学科的有机结合.
关键词:天气温度;变化特征;青藏高原
中圈分类号:P315.728文献标识码:A文章编号:1005—586X(2011)01—0008—08
0前言
2008年5月12日14时28分四川汶川发生
Ms8.0级地震后,国内许多研究者对龙门山断裂
带的活动性,地壳应力场?和地球物理等方面
进行了大量的研究.除此之外,其他研究者对震
区上空的大气物理场也进行了研究,林剑等研
究认为震区上空电离层TEC(TotalElectronCon—
tent)在地震前后1个星期出现异常;张学民
等根据卫星记录电离层VLF电场在2008年
5月6,10日出现异常;魏乐军等对卫星遥
感图像进行处理,认为2008年3月l8,26日,热
红外异常区分布在华北地块和华南地块,4月30
日至5月12日,汶川地震卫星热红外异常增温向
震中推进;胡久常等认为2008年5月9日在华
北和扬子地区地磁垂直分量出现异常.对汶JrI
s8.0级地震后的未来形势,刘东旺等,林怀存
等口叫分析认为南北地震带汶川地震的发生可能
影响的主要地区为华北地区.
在此之前,地震发生前后气象站实际测量的
温度,有没有变化,如有变化,具有什么样的特征
和规律,与热红外反映的温度有无区别,对这些问
题的研究与分析还未见报道,笔者拟根据气象站
测得的实际数据,对上述问题作一探讨.
l资料来源
国内12个大中城市2008年5月份31天的
日最低,日最高温度实际测量数据均来自中国气
象局所属的12个气象站,图1为中国大地构造分
区示意图,表1为详细的温度测量数据,图2为各
城市温度变化曲线.
2温度数据的变化特征
2.1各个构造区温度变化特征
根据表1数据绘制出图2.在图2中,2008
年5月份31天国内l2大中城市天气的最低温度
和最高温度变化曲线,按照不同的构造区域(图
1)特征分述如下.
收稿日期:2010—12—21
基金项目:中国地质调查局项目(编号:1212010610102)提供资助.
作者简介:赵振明(1965一),男,陕西临潼人,副研究员,2001年7月毕业于中国地震局兰州地震研究所构造地质学硕士专业,从
事构造和环境方面的工作,以第一作者公开发表青藏高原构造和环境等专业领域论文1O篇,计12.4万字.E—mail:
xazzhenming@163.corn.
第1期赵振明,等:汶川Ms8.0级地震前后天气温度的并常变化9
(1)位于华南构造区的南宁市和广州
市,温度变化特征相似.南宁市5月5日,
10日,19Et出现3个高温低值.5日比4日
低,其降幅为10.0?;10日比8日低,其降幅
为9.6?;16日到19Et持续降温,降幅为
9.7?.
?华南构造区,?扬子地台构造区,?秦岭山一祁连山一昆仑山构造区,?华北地台构造区
?天山一兴蒙构造区,?塔里木地台构造区,?滇藏构造区
图1中国大地构造分区示意图
广州市5月6Ft,1lFt,20日出现3个高温
低值.4日到6Ft持续降温,降幅为6.4~C;8日
到11日持续降温,降幅为8.5?;18日到20日持
续降温,降幅为6.9cc.
广州市3个高温低值出现的时间较南宁市晚
l天.2个城市的低温在5月12日汶川地震当天
出现该月最低值,9日到12日降幅分别为7.6?,
6.5~C.
(2)位于扬子地台构造区的都江堰市和绵阳
市,温度变化特征相似,5月7El都出现高温降低
而低温升高的现象.都江堰市Ft最高温度7日比
6日低,其降幅为3.7?;13日比12日低,其降幅
为4.7~C.绵阳市日最高温度7F1比6Ft低,其
降幅为1.7?;13日比12日低,其降幅为2.2?.
(3)位于秦岭山,祁连山,昆仑山中央
造山带附近的西宁市,西安市,郑州市和
武汉市,温度变化特征相似.西宁市在5月7
日,西安市,郑州市在5月8日,武汉市在5月
9FI出现该月高温最低值;西宁市在5月10日
地震前出现低温最低值;西安市,郑州市和武汉
市在5月13日地震后出现低温最低值;4个城
市5月6,16日为负异常峰值区间,从西向东高
温温度降幅分别为11.7~C,11.O~C,6.8?,
5.0?.
(4)位于华北地台构造区的北京市,济南市
和呼和浩特市,温度变化特征相似.北京市和济
南市高温,低温最低值都出现在5月12EI地震当
天;呼和浩特市高温最低值在5月11日,低温最
低值在5月13El.3个城市5月6,16El为特别
明显的负异常峰值区间.北京市高温6,12日降
温11.5~0,济南市降温15.6c【=,呼和浩特市高温
6—11日降温18.6?.北京市低温7,12日降温
7.9?,济南市低温6,12日降温11.1oC,呼和浩
特市低温7—13日降温14.1?.
(5)位于天山一兴蒙构造区的哈尔滨市温度
变化曲线未表现出明显异常的特征,9FI出现低
温最低值.
2.2东西方向温度变化特征
比较东西方向温度变化,发现广州市3个高
温低值较南宁市晚1天,即向东时间滞后,高温降
温幅度也减小,低温尽管峰值都在2008年5月
12日,但向东幅度减小.
lO高原地震第23卷
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图22008年5月国内12大中城市天气温度变化曲线
东西方向的另一个特征是:西宁市,西安市,
郑州市和武汉市高温最低值向东时间滞后,高温
降温幅度向东也减小,低温最低值西宁市出现在
2008年5月10日,其余3个城市出现在13日,向
p\日赠
\瞒
p\蹬嗫
p\趟暗
p\蛹p\嚼
p\魁硼
\趟啊
p\巡赠p\巡赠
l2高原地震第23卷
东幅度变化不明显.
2.3南北方向温度变化特征
南宁市,西安市,呼和浩特市高温最低值依次
出现的时间为2008年5月5Et,8日,11日.都
江堰市,绵阳市2008年5月7日与13日出现2
次高温降幅,分别从3.7?到1.7.C,4.7?到
2.20(3,依次向北减小;济南市和北京市高温降温
幅度向北减小,分别为15.6.【=,l1.5~C;低温降温
幅度也向北减小,分别为11.1cc,7.9?.
2.4低温最低值的同心圆特征
都江堰市和绵阳市低温最低值在2008年5
月15日;西安市,郑州市,武汉市低温最低值在
13日;南宁市,广州市,北京市,济南市低温最低
值在12日汶川地震当天;西宁市10日出现低温
最低值;哈尔滨市9日出现低温最低值.共同的
圆心在四川汶川.
2.5过去50余年国内12大城市5月份平均气
温变化特征
为了探讨2008年5月份31天国内l2大城
市(无都江堰市和绵阳市,加成都市和重庆市)最
低温度和最高温度变化曲线中出现的异常情况是
否与2008年汶川Ms8.0级地震有关,笔者检索
了过去50余年12大城市5月份31天最低温度
和最高温度的平均值来进行对比.资料来源于
http://weather.news.sina.eom.en/网站.其中,
南宁市未注明数据时间跨度;广州市数据时间跨
度57年;成都市数据时间跨度53年;西宁市数据
时间跨度55年;其余8大城市数据时间跨度58
年(1951年到2008年).广州市,南宁市,重庆
市,成都市和西宁市5大城市最低温度和最高温
度呈缓慢升高,代表了南方5月份气温的变化情
况(西宁市在地理位置属于北方),其他7大城市
气温缓慢升高的幅度大于上述5大城市,代表了
北方5月份气温的变化情况.总体来看,未出现
2008年5月6,16日共11天的最低温度和最高
温度的降幅情况,尤其是北京市,济南市,呼和浩
特市2008年5月出现的明显负异常情况没有出
现.
3讨论
3.1青藏高原强大的应力场与汶川地震
汶川地震发生在龙门山断裂带卜nJ,但该断
裂带自己不会发生地震,如果紫坪铺水库诱发汶
川地震【l引,那么三峡水库诱发的地震将不可想
象.笔者认为,根本的问题还是要研究青藏高原
的地质构造.
印度板块向北挤压,这是公认的事实.但对
印度板块的应力来源还没有理想的解答,可能涉
及到地球本身各方面的物理性质.现今青藏高原
是向”北东”方向移动(图3),仅仅印度板块这一
应力是无法产生这一结果的,需要一个阿拉伯板
块向东的应力,2个应力的合力才能产生这一结
果.笔者认为,东西方向的应力可能来源于地球
由西向东自转而产生的离心力;向北和向东的应
力就决定了现今青藏高原主体的应力特征,也影
响并制约着高原北部和东部的地震发生.向北的
应力大于向东的应力,地震可以发生在高原北部
(这些地区包括昆仑山,祁连山,河西走廊,南北
地震带的北段和内蒙古地区),也可以发生在高
原内部东西方向的断裂带.同样,向东的应力大
于向北的应力,地震可能发生在南北地震带的南
段,郯庐断裂带,台湾和日本.如果2个应力的大
小接近,以合力的方式表现,地震就发生在中国的
华北和大兴安岭地区.而实际情况涉及到青藏高
原复杂地壳的一系列地球物理特性.2001年11
月14日青海省昆仑山口西发生Ms8.1级地震,
这之前2001年lO月27日云南省永胜县发生
Ms6.0级地震,2008年5月12Et四川省汶川县发
生Ms8.0级地震,这之前2008年3月21日新疆
于田发生Ms7.3级地震,这表明,应力在青藏高
原北部或东部释放之前,在另一个地方已经有所
释放.
图3青藏高原现今的应力场
龙门山断裂带在汶川地震发生前,聚集的应
第l期赵振明,等:汶川Ms8.0级地震前后天气温度的异常变化13
力很大,但产生垂向和水平方向的应变小,这就
是GPS监测的结果,每年大约为l,
2mm[“
,地震发生前后应力小,应变大,为
5,10m,2个数据之比得出,汶JIJMs8.0级地
震发生的频率为2000,10000年,这一研究思
路的主要特点是把2个时段作为一个整体来考虑
的.WitzeA_l报道了汶川IMs8.0级地震后,一
些研究者认为,今后l0年成都的西南地区
可能发生7级以上地震.笔者认为还应该注意
华北地区,汶川地震发生后1年多时间的8次4
级以上地震(资料来自http://
www.ceic.ac.cn/网站),说明华北地区地壳应力
从2009年可能已经增加,应加强这一地区的监
测(表2).
表2国内2009年下半年华北及邻区地震参数
3.2地球物理场与大气物理场的关系
可以从以下几方面认识这一问题:第一,从中
国古代的哲学思想”天地合一”出发,是不能把
“天”和”地”彻底分开的,”道生一,一生二,二生
三,三生万物,万物负阴而抱阳,中气以为和”
(《道德经》),这可能已经把地球的自然规律进行
了高度的概括.第二,本文资料和相关文献资料
表明,大气物理场与地球物理场构成完整的一个
“地球物理场系统”,不可分割,大气物理场的变
化是地球物理场变化的表现,在一次强震孕育和
发生的过程中,这一系统整体发生变化,在”上天
有路,人地无门”的时候,通过大气物理的研究,
来探索地球物理场的变化,是有必要的.第三,汶
川地震发生前后,通过人们的感受,动物行为的异
常,与往常不一样的天气变化,温度变化,说明大
气,地球和生物圈的物理场是一个整体.
一
次强烈地震的孕育到发生,地球物理场会
发生明显的变化,大气物理场也发生变化,不仅动
物能够感受到,人体的生物物理场同样也能够感
受到这种变化.一次强地震发生后在震区常常出
现大范围的强降雨,这是大气物理场发生变化的
结果.
汶川地震时,最大应力和最大应变发生在汶
川及其附近,地球物理场重大的变化而导致大气
物理场发生明显的变化,最低温度和最高温度的
降低,降低幅度的不同可能反映了地球物理场变
化的强度不同,与降温异常呈反对应关系的热红
外增温异常6.可能与高度有关.笔者认为,
2008年5月国内l2大中城市出现的气温负异常
情况,可能与汶川Ms8.0级地震有关.
3.3地球重大事件发生的周期性
中国人民大学哲学院教授欧阳志远?o.认为,
地震预测面对的系统是开放复杂的”巨系统”,包
括”天,地,史”三个方面,即天空信息,地球信息
和历史信息.黄顺基?认为地学研究的地球是
一
个开放复杂的巨系统,它们之间的相互作用
(地球在太阳系中的运动,天体的运行,大气流动
等)非常复杂.2位哲学专业的教授都认为地震
可以预测,预报,地球物理研究者钱复业等同
样认为地震是有前兆的,可以预i贝0,预报.从哲学
的”巨系统”观点出发,关键问题是观察自然规律
的角度,”千里冰封,万里雪飘”,这样的视野可能
有利于我们认识和探索自然规律,象篮球运动员
把篮球托在手上一样,也有必要把”地球”托在手
上进行研究.
汤懋苍等?指出:一定要从宇宙与地球相互
作用中寻求地球系统演化的原因.黄汲清院士早
在1982年给徐道一等?的专着《天文地质学概
论》作序时指出,学科的细化”这种趋势如果继续
发展下去,必将产生一种危险,那就是对于一个重
14高原地震第23卷
大的自然现象只依靠一两个分支学科专家来进行
研究,将像瞎子摸象一般,得不到正确的解释和结
论.因此,近来的趋势是组织许多分支学科的专
家对某一重大问题进行集体讨论或联合攻关.”
陈运泰认为,地震预测虽然困难,但并不是不
可能的,依靠科技进步,强化对地震及其前兆的观
测.滕吉文等认为,在今后地震预测研究中,
必须十分重视地震孕育,发生与发展的介质与构
造环境及其深层动力过程的研究和探索.笔者认
为,地震,尤其是强震的孕育发生是有规律的,是
可预测的.经过中国科技工作者长期艰苦的努
力,多学科,多专业,多领域有机地结合,相信在地
震的形成和发生的研究工作中将取得重大的突破
和贡献.
4结论
根据l2个气象站实际测量的国内12个大中
城市的资料,对2008年5月份31天的天气最低
温度和最高温度的对比分析,结果表明:?南宁市
和广州市的温度变化特征相似,出现3个高温低
值,低温在5月12日汶川地震当天出现该月最低
值,南宁市降温幅度大于广州市.?都江堰市和
绵阳市温度变化特征相似,5月7Et都出现高温
降低,都江堰市降温幅度大于绵阳市.?西宁市
在5月7日,西安市,郑州市在5月813,武汉市
在5月9日出现该月高温最低值;西宁市在5月
10日出现低温最低值,西安市,郑州市和武汉市
在5月13日出现低温最低值.4个城市温度变
化特征相似,5月6,16日为负异常峰值区间,高
温的降温幅度向东减小.?北京市和济南市高
温,低温峰值都在5月12日地震当天,呼和浩特
市高温峰值在5月11日,低温峰值在5月13Et.
3个城市5月6—16日为特别明显的负异常峰值
区间.降温幅度向北,向东减小.?哈尔滨市温
度变化未表现出明显异常的特征,9Et出现低温
最低值.总体表现为由南向北,由西向东降温幅
度减小的特征.
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THEANoMALoUSCHANGEoFAIRTEMPERATUREBEFORE
ANDAFTERWENCHUANMs8.0EARTHQUAKE
ZHAOZhenming,WANGYaqiang
(1.?anInstituteofgeologyandMineralResources,Xi?an710054,China;
2.ChineseAcademyofMeteorologicalSciences,Beq?ing100081,China)
Abstract:Basingonthe744dataofthelowestandhighestairtemperaturebeingmeasuredinfactinMay2008
in12bigandmiddlecitiesofChina,researchingthedataandtheircurves,theresultsshowasfollowing:?
ThetowairtemperatureofGuangzhouandNanningcities,thelowandhighairtemperatureofBeijingandJi—
nancities,thelowestdatainthismonthappearedon12MaywhenWenchuanearthquakeoccurred;?The
lowestdatainlowairtemperatureappearedinothercitiesrespectivelyasfollowing:Ha?erbinison9,Xining
ison10,Xi?an,Zhengzhou,WuhanandHohhotareon13,DujiangyanandMianyangareon15inMay;?
Xi?an,Xining,WuhanandZhengzhouarelocatedQinling—Qilian—Kunlu
nmountainsandadjacentregion,
Beijing,JinanandHohhotarelocatedinNorthofChinaplateregion.Inthese7cities,subtractiveanomalies
detectedfrom6to16inMay;?
Thescopeoftemperaturefallen,accordingtogeographyposition,reducedin
northwardandeastward.Thinkingoftheabovecharacteristicsandthestressfi
eldofTibetanPlateau,theau—
thorsdiscusstheralationofTibetanPlateauandWenchuanearthquake,geophysicalfieldandatmospheric
physicsfield,andsuggestmuchmoresubjectsshouldbeintegratedinstudyingearthquakeformationmecha—
nism
Keywords:Airtemperature;Changecharacteristics;Qinghai-XizangPlateau
范文三:地震前后流动重力观测的异常变化分析
地震前后流动重力观测的异常变化分析
摘 要:文章结合雅安芦山地震和文安地震,以其对震前震后重力变化的记录资料为基础,对地震过程进行了分析。
关键词:流动重力变化;雅安地震;文安地震
地震是一种因地壳运动引起的自然现象,具有瞬时性,且破坏性极大。近些年来,地震频频发生,如2006年的文安地震,2008年的汶川大地震,2010年玉树地震,2013年雅安地震等,均给国家和人民带来了重大损失。由于技术条件有限,地震很难提前防御,在解决此问题的过程中发现,地震其实是一个长期事件,除了发生时会释放能量,在震前震后还有另一部分能量释放;而且,地震前后的重力具有流动性,对其重力值的变化进行观察,可获取更多信息,以便进一步分析地震,减轻迫害程度。
1 雅安芦山地震
2013年4月20日发生的雅安芦山大地震,震级为Ms7.0级,震源深度为13 km ,是2008年汶川大地震以后的又一次强烈地震,至24日,发生大小余震4 045次,共有150多万人受灾,损失惨重。与汶川大地震一样,此次地震也发生在川西东北向龙门山断裂带上。
相关部门在震前已对四川进行过多次重力观测,每次观测均有变动,为此初步提出了中期预测意见,即2013年,在30.2 ?觷N 、102.2 ?觷E 川西泸定、宝兴、康定一带可能会有6级地震发生。此次预测的中心位置与芦山地震震中的距离在80 km以内,可见,通过观测分析区域重力场的时空变化,有利于地震中期预测的进一步研究,以便更为准确地确定地震发生位置,增强防御能力。在此,以川西地区2010~2012年的流动重力观测资料为基础,对芦山地震和区域重力场的变化做了分析。
重力仪是一种测量重力加速度值相对变化的高精度仪器,在地球重力场测试中有广泛应用。自20世纪80年代,相关部门就对川西地区的重力测量十分重视,但受技术条件限制,结果并不理想。汶川大地震以后,对重力网进行了改造完善。
从观测资料中可知,雅安地震发生之前的区域重力变化具有分区性:①2010年9月~2011年3月,呈现出自西向东、由负向正的变化趋势,且变化比较有序,最后在雅安地震中心附近出现了变化异常区,如图1a 所示;②2011年3月~10月,呈现出由南向北、由负到正的变化趋势,且观测区南部的变化较大,如图1b 所示;③2011年10月~2012年4月,变化趋势有了新的变化,测区南部呈现出自西向东、由正到负的变化趋势,测区北部变化较大,正负值变化异常区交叉出现,如图1c 所示;④2012年4月~2012年10月,重力变化最为明显,呈现出自北向南、由负到正的变化趋势,震中地区出现低值变化的局部重力异常,如图1d 所示。
范文四:地震前后重力场变化的典型震例分析
第22卷第4期东北地震研究Vol.22No.4
Dec.20062006年12月SEISMOLOGICAL RESEARCH OF NORTHEAST CHINA
地震前后重力场变化的典型震例分析
李清林! 李天生! 秦建增! 谢汝一
(中国地震局地球物理勘探中心9河南郑州450002)
摘要! 系统总结了中国地震局地球物理勘探中心利用流动重力资料进行地震预报的实践经验9研究了8次地震的孕震环境\重力场变化\成因分析和预报实况等0结果表明9一次较强的地震前9处于不同地段的重力测点和测段都要出现上升-下降-上升或下降-上升-下降的较明显的中\短期异常变化9重力场的变化图象较清晰地反映了地震前后重力场的演化过程0
关键词! 重力场9重力场变化9震例
中图分类号! P315.7P312.7 文献标识码! A 文章编号! 1004-2865" 2006#04-0014-110引言
中国地震局地球物理勘探中心是我国地震系统较早开展流动重力测量和地震实验预报的单位之一9自上世纪70年代开始从事该项工作以来9积累了较丰富的观测资料和多次成功的震例0先后在华北地区\南北地震带\西北地区\西南地区\连云港-郑州-西宁\京津唐张渤地区\西藏自治区\内蒙古呼和浩特-包头地区\四川盐源和松潘地区\云南龙陵地区\山西地区和冀豫鲁地区开展了流动重力\流动地磁监测工作0本文较系统地整理了30多年来8次地震前后重力场变化的典型震例0
震级选取以中国地震局分析预报中心地震月报目录为准0
1龙陵! S 7.4主震后几次强余震
1.1地震活动概况
1976年5月29日在云南省龙陵地区相继发生了7.3级\7.4级强烈地震07月21日\8月2日\8月4日9在老震区又相继发生了一次6.6级\两次4~5级强余震0
1.2地质构造概况
龙陵-潞西的东南隅为局部重力负异常区9该异常区是由怒江\龙陵\瑞丽及畹町三条大断裂所围限的花岗岩体展布的区域0龙陵测点位于龙陵-瑞丽大断裂带上9潞西测点位于该断裂带的东南侧0
收稿日期! 2006. 0l
作者简介! 李清林(1951-)9男9高级工程师. 主要研究方向为地震监测预报\综合地球物理勘探.
! 期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析!"
1.3重力场变化
7.3级\7.4级主震发生后9地球物理勘探中心立即按中国地震局的安排9奔赴震区进行重磁复测和人工地震测深工作O 剖面跨越震中区9穿过了局部布格重力异常区和异常梯级带06.6级强余震震中距潞西4Okm 9距龙陵15km 0
为了监测强余震前后的重力场变化9在该剖面上的大龙-龙陵\龙陵-J 863\J 863-潞西\潞西-遮放四个测段上进行了短周期重力观测0图1为J 863-潞西测段强余震前后的重力段差值随时间的变化曲线0可以看出9在1976年7月21日6.6级和8月2日5.O 级强余震之前短短几天时间内9该测段重力段差值出现了明显的震前上升-下降的变化过程9变化量达到1OOx1Onm ~S -20
图1龙陵强余震前后重力段差值变化曲线
fig.1The curve of the gravity difference vaiue before and after Longiing Strong afterShock
2盐源! S 6.7\! S 6.4地震
2.1地震活动概况
1976年11月7日和12月13日9相继在四川省盐源县发生了6.7级和6.4级两次较强地震0震前布设的流动重力复测剖面距震中较近9最近的盐源测点距震中盐塘区仅45km 9西昌测点距震中132km
(程式等91986)O
2.2地质与地球物理概况
该区的安宁河深大断裂与南北向密集的布格重力异常梯级带相对应9且多处出现拐弯\扭曲\挤压和局部的正负相间的重力异常O 老凉山地块内部整体性较好9地震活动相对平静9故将昭觉测点看做正常场O
2.3重力场变化
1976年5月用两台ZSM-! 型和一台ZSM-" 型重力仪进行复测O 1976年5~7月的观测结果与1972年建点基值相比发现:西昌-龙恩日达测段段差值上升193x1Onm ~S -29龙恩日达-昭觉测段段差值上升55x1Onm ~S -29其它测段未出现显著变化9见图2O 从1976年6月起对两个复测剖面(共12个测段)9图2盐源地震前后重力段差值变化曲线
fig.2The curve of the gravity difference vaiue before and after Yanyuan earthguake
!" !!!! !! 东北地震研究!! 卷进行了加密观测0取得了较完整的盐源地震前后重力场变化资料0可以看出9沿重力梯度带南北向剖面的变化不大9而横切重力梯度带的东西向剖面出现较大异常9且在1976年8月~9月变化最为剧烈0
2.4预报实况
根据上述重力场变化情况9结合该区流动地磁和定点地磁观测资料9对盐源地震做出了较好的短期预报9受到四川省地震局和地方地震局的表彰和奖励0
3北京高丽营! S 4.0地震
3.1
3.2地震活动概况1978年10月3日9在北京市高丽营地区发生了! " 4.0地震0
地质构造和地球物理概况
高丽营 小汤山测点位于太行山山前断裂带中的高丽营超壳断裂与南口-孙河第四纪活动性断裂交汇部位附近0
顺义和高丽营测点同处于局部重力异常区内9由地壳深部活动引起的重力变化是同步的9因此9反映在两点间的重力段差值变化亦小0而高丽营和小汤山测点则分别位于局部重力异常区的边缘及重力异常梯级带上9由地壳深部活动引起的重力变化会有明显差异9因此反映在两点间的重力段差值变化也就比较明显0
图3高丽营! S 4.0地震前后重力段差值变化曲线
Fig.3The curve Of the gravity difference vaiue befOre and after GaOiiyeng ! S 4.0earthguake
3.3重力场变化
1977年就开始在北京地区进行流动重力复测0距高丽营4.0级地震震中最近的两个测段为顺义-高丽营和高丽营-小汤山0使用的仪器为加拿大CG-2型重力仪 李天生91989)0
图3为两侧段重力段差值随时间变化曲线0由图3可以看出9自1978年4月开始到1979年1月9在这两个测段上采用了观测周期短达一个月左右的加密观测04.0级地震前9高丽营-小汤山的段差值从1978年4月开始就出现了30~50x10nm. S -2的异常变化9变化量均超过3倍中误差9并持续了半年之久0相邻的顺义-高丽营测段没有出现相应的明显变化0
4大同-阳高! L 6.1地震
4.1地震概况
! 期李清林等:地震前后重力场变化的典型震例分析!"
1989年10月19日1时9在山西省大同-阳高间发生了6.1级地震9在此之前的10月18日22时和之后的19日2时9还分别发生了5.7级和5.6级两次地震9为震群型的地震活动0
4.2地壳深部构造特征
京西北地区为一地壳局部隆起区9在地壳上部和下部均存在着低速夹层9这些是地壳深部物质变异的深部构造条件 李清林等91991 0
在大同-阳高之间发现地壳至地幔存在深大断裂带9其重要证据为pm 波及其一系列反射波在相应部位均发生了明显扭曲9莫霍界面落差约4km 0壳内存在低速层9其埋深在10~20km之间0
这些资料一方面说明9大同-阳高地震区下部存在着发震的地壳深部构造背景 另一方面9该区低速层和京西北地区 北京西山\延庆\宣化一带 的低速层埋深一致 另外大同-阳高地震的震源深度为10~15km0这些资料可能说明9该地震的震源区与京西北地区的地壳深部有良好的连通9震源区地下应力场的变化以及地震活动必将对京西北地区的地壳构造运动\地球物理场的变化产生影响0
4.3重力场变化
由图4营城子测点为代表的京西北地区的重力点值变化曲线可见9自1987年5月开始9该点出现了超过2倍中误差的异常量9并且异常幅度逐渐增大9至1988年4月异常值达70x10nm S -297月23日在其西北200km 处发生阳原4.8级地震0震后9该点点值出现了仅25x10nm S -2的下降 在重力值尚未恢复到正常范围时91989年该点重力值再次增大9且超过了阳原地震前的异常量级9达95x
S -20之后9发生了大同-阳高6.1级地震010nm
图4大同-阳高! " 6.1地震前后重力点值变化曲线
Fig.4The curve of the gravity point vaiue before and after Datong-yanggao ! L 6.1earthguake
高丽营\阳坊\东园\怀来\张家口\柴沟堡等测点的重力趋势性异常变化形态基本一致9只是在起伏形态和量级上有所差别0这说明京西北地区处在同一个构造应力场作用下9只是因为各测点所处的具体构造部位不同9其重力变化量级就有相应的差别0
5太原! L 4.5和灵石! L 4. #地震
5.1地震概况
1993年6月26日在山西太原附近发生了! " 4. $级地震91994年4月26日在山西灵石附近发生了! L 4.8级地震0这两次地震均发生在中国地震局1993年初确定的地震重点监视区和地震危险区内9并位于地球物理勘探中心的重力监测网内9为研究这两次地震前后的重力场变化提供了可靠的资料 李清林等91997 0
5.2
5.2.1地壳构造与地热场特征地壳构造特征
晋中南地区北部9主要由两条"#向的交城断裂和太谷断裂控制9在太原盆地内9发育一些次一级的"#和"$向断裂0在太原盆地的南部9有汾阳-洪洞断裂控制0
晋中南地区的地壳深部构造特征则表现为9太原盆地东侧为地壳界面上隆区9西侧为地壳界面
!" !!!! !! 东北地震研究!! 卷下坳区9太原\清徐\介休一带的地壳厚度约为40km O 这种地壳界面大起伏的变化特征9反映了山西断陷带具有大陆裂谷性质0
5.2.2地热特征
山西断陷带各断陷盆地内部9具有较高的大地热流值和地温梯度值0高热流值的断陷盆地差异运动明显9深部活动性强9地震活动水平高; 反之9低热流值的断陷盆地周围9尤其是隆起区9深部活动性不强9地热活动和地震活动水平较低0
5.3重力场变化
以沁水测点为起算零点9推算各测点的重力值0重力点值平均中误差在 8X10nm. S -2以内0自建点至1994年8月9该测网共进行10次测量0
图5太原! " 4. #! 灵石! " 4. $地震前后部分重力点值变化曲线
Fig.5The curve of Some gravity point vaiue before and after Taiyuan ! L 4.3and LingShi ! L 4.4earthguake 由图5可以看出9榆次\太原\晋祠\文水\杏花村\大麦郊几个测点的重力值从1992年初就开始缓慢下降0整个测区北部的重力值呈整体下降9趋势性十分明显0下降幅度较大的测点集中分布在测区北环的西北侧9即沿交城断裂附近9下降幅度达-35X10nm . S -20在重力场下降过程中9于1993年6月26日发生了太原4.3级地震0地震发生时9复测人员正在测区工作9震前就已完成了测网北环的测量9震后立即重新测量该测网的北环9结果表明重力场仍继续下降0到1993年10月测量时9重力点值基本恢复到建点时的水平0之后重力场再次下降9在下降变化的过程中于1994年4月26日又发生了灵石4.4级地震9到1994年8月重力场再次恢复到建点时的水平0
图6太原! " 4. #! 灵石! " 4. $地震前后部分测段重力差值变化曲线
Fig.6The curve of the gravity difference vaiue in Some meaSuring Section
before and after Taiyuan ! " 4. #and LingShi ! " 4. $earthguake 图6为祁县-文水\榆次-太原测段段差值变化曲线0该变化趋势和点值的变化趋势基本相同9也是在重力段差值下降变化的过程中发生地震0上述两测段则距震中最近9且又是垂直于构造线走向9因此对地震的反映较明显0
4期李清林等1地震前后重力场变化的典型震例分析!"
从该区重力场的变化可以看出以下特点1
(1 地震孕育过程中a 重力点值呈下降变化a 距震中越近a 其变化幅度越大O 震后几天a 仍维持下降趋势S 尔后a 重力场逐渐回升O 重力场下降-回升的变化过程a 反映了该区应力场积累-释放-恢复的完整过程O
2) 该区南部重力点值的变化和北部的重力点值变化不一致a 北部呈现出明显的趋势性下降a 而南部则不然O 这说明距震中较远的山西南部和距震中较近的北部有着不同的变化特征O
3) 异常过程和异常量级与一个4~5级地震的水平基本相当O
6张北! L 6.2级地震
6.1地震概况
1998年1月10日11时50分a 在河北省张家口西北的张北-尚义间发生M L 6.2地震(4l.l N , ll4.3 E ) O 该地震波及范围较广a 西至包头 呼和浩特a 东到秦皇岛 天津a 南到石家庄 太原都有不同程度的震感O 其中张家口地区受灾面积约860km 2O 张北县8个乡 76个行政村房屋倒塌及受损约80%a 2万余户无家可归O 尚义县5个乡房屋倒塌及受损约1万余间O 地震造成约50余人死亡a 2000多人受伤a 其中重伤250余人O 自张北6.2级主震发生后至3月底a 在震中区发生数百次余震a 其中2.0~2.9级117次a 3.0~3.9级31次4.0~4.9级19次O 余震集中在主震区东侧约20km 的范围内O 主震震源深度10km (李清林等a 1999)O
6.2
6.2.1地壳深浅构造特征震中区构造特征
张北6.2级地震位于张家口-宣化盆地的北台地上O 震中区为晚第三纪玄武岩大面积出露区a 在其附近还可以见三大片第四纪玄武岩出露和8处第四纪火山口遗迹O 尚义-汉塔坝断裂在震中附近通过O 该断裂为燕山山前断裂带的一部分a 是宣化盆地 延(庆) -怀(来) 盆地与燕山山脉的边界断裂a 为晚第三纪以来活动性较明显的活动性断裂O
6.2.2晋北构造特征
从大的区域构造背景上看a 震中区位于阴山 燕山 太行山三山交界处a 是阴山构造带 燕山构造带和山西断陷带的结合部O 从应力场的观点看a 该区的应力场较易集中a 且受阴山 燕山构造带和山西断陷带构造运动的影响强烈O
6.2.3地壳深部构造特征
在张北震区下方a 深10~15km处有一低速体a 张北6.2级地震震源即位于低速体的上界面处O 不难推测a 低速度薄层的软弱可塑性为该区的水平运动提供了产生水平自由滑动面的有利条件S 而其切穿莫霍面的深大断裂则为该区的垂直运动和物质上涌创造了条件O 受到来自太平洋板块俯冲带的影响和山西断陷带 燕山 阴山构造带的横向推挤作用a 导致该区应力集中a 更为该区的水平运动创造了良好的条件O
6.3重力场变化
张北6.2级地震震中距晋北测网最近的测点(大同) 直线距离约150km a 距最远的测点(太原) 约380km O 1997年1月建点至1998年1月10日张北地震前a 晋北测网进行的三期重力测量分别为1997年1月(16个点) 1997年9月(全部测点) 1997年11月(全部测点)O
6.3.1重力点值变化
图7给出了晋北地区部分测点点值变化曲线O 测量中a 1997年9月相对于1997年1月a 该区重力场无明显变化a 点值 段差值的变化均在误差范围以内O 而1997年11月相对于1997年9月a 重力场出现了明显的大面积的上升变化a 变化量超过40x10im ~S -2的测点共20个a 占晋北地区总测点数的
!" !!!! !! 东北地震研究!! 卷62.5%9且均分布在晋北测区的中北部0变化最大的测点为朔州\杜庄\砂河镇\神池\龙宫\原平9其变化量分别为92\73\73\70\70\72x10nm . S -20这6个测点均位于恒山和六棱山山前断裂带及其附近0
图7张北! " 6.2地震前后部分重力点值变化曲线
Fig.7The curve of the gravity point vaiue in Some meaSuring Section before and after Zhangbei ! L 6.2earthguake
这次地震前后的重力场变化形态和1976年唐山7.8级地震\1981年道孚6.9级地震前后重力场变化形态基本相似0这些地震前9该区重力场持续上升变化9震后重力场逐渐恢复到基值水平0
6.3.2重力段差值变化
张北地区的重力段差值也有不同程度的变化9图8中给出了部分测段的重力段差值变化0段差值最大变化量达74x10nm . S -20其中一些变化较明显的测段跨越了六棱山山前断裂带(大同-杜庄段43x10nm . S -209恒山山前断裂带(中庄铺-大营35x10nm . S -209系舟山山前断裂带(阳曲-忻州74x
. 10nm S -20及其附近0
6.3.3重力场平面变化
震前的1997年9月相对于1997年1月的平面和立体变化图像呈现出等值线稀疏9相对较平坦9重力场变化梯度较小的特征0而1997年11月相对于1997年9月\1998年2月相对于1997年9月9其平面和立体变化图像呈现出等值线密集9奇峰突起9重力场变化梯度大小分异的特征0变化梯度较大的有两个条带9它们是朔州-大同-杜庄条带和娄烦-忻州-原平条带0
7山西临猗! L 5.0级地震
7.1地震活动概况
1998年7月11日19时04分9在山西临猗-永济间发生了! L 5.0地震(34 57'" 9ll0 38'#09这是
! 期李清林等 地震前后重力场变化的典型震例分析!"
图8张北! L 6.2地震前后部分测段重力段差值变化曲线
Fig.8The curve of the gravity difference vaiue in Some meaSuring Section before and after Zhangbei ! L 6.2earthguake
1991年大同5.8级地震之后山西断陷盆地南部所发生的唯一的一次达到! L 5.0的地震9是山西地震带经l989~l993年的活动高潮期9l994~l997年的平静期之后的一次中强地震活动事件0
该次地震为主-余震型9震源深度22km 0余震衰减较快0震源机制解的结果表明9其主压应力方向与山西乃至华北的主压应力方向基本一致9震源错动为走滑类型(李清林等92000D0
7.2地壳深浅构造特征
山西中南部有三个主要断陷盆地 太原盆地 临汾盆地和运城盆地9其走向都是"#或""#向9由一系列"#或""#向的深浅断层所圈限0临猗地震发生在运城盆地9其发震构造为双泉-临猗断裂9是控制运城盆地北侧沉降和变形的主要断裂带0从地壳深部构造看9临猗地震震中位于太行山地壳厚度变异带牛状凸起处9地壳厚度为36.0km 0
7.3
7.3.l 重力场变化点值变化
自l997年9月开始9该区l9个测点的重力点值出现了明显的 范围较大的变化9变化量在-40~-
~ll5>l0nmS -2之间9占全部测点 5l 个D 总数的37%9且多集中在山西南部地区0距震中最近的测
点是临猗9仅20km 左右0点值变化详见图90
7.3.2段差值变化
有6个测段的段差值 绛县-东镇 东镇-闻喜 东镇-侯马 介休-灵石 介休-平遥 介休-孝义D 出现了明显的变化9最大变化量为-92>l0nm~S -20段差值变化详见图l00
7.3.3趋势面变化
该区重力点值平面变化等值线图 趋势面D 呈现出西南 东北负 正的反向变化9且中间的临汾地区变化梯度呈现出明显增大的态势0
!! !!!! !! 东北地震研究!! 卷
图9临猗! L 5.0级地震前后重力点值变化曲线
Fig.9The curve of the gravity point vaiue before and after Lingi M L 5.0earthguake
图10临猗! L 5.0级地震前后重力段差值变化曲线
Fig.10The curve of the gravity difference vaiue before and after Lingi ! L 5.0earthguake
7.3.4
7.3.5震后该区重力逐渐恢复! 到1998年底! 基本恢复到基值水平" 预报实况
地球物理勘探中心根据上述重力场变化情况9在1998年度地震趋势研究报告中做出了明确的预报意见9震后对应较好9受到中国地震局的通报表扬0
8
8.1河南原阳! L 4.5级地震地震概况
2002年11月7日9在河南省原阳县发生了一次! L 4.5地震0该次地震的微观震中位于原阳县官厂乡东偏北 34 57'" 9113 55'# 9宏观震中位于原阳县官厂乡全屋村\新厂村\刘固村一带9震中烈度 V 度强9震源深度 18km 0全屋村\新厂村部分房屋窗户玻璃有震碎现象9刘固村小学教室有掉砖和裂缝现象 李清林等92003 0
8.2地质构造概况
从区域地质构造分析9在震中区的西部是太行山山前断裂带9北部是汤阴地堑和与之相关的北北东向的汤西\汤东断裂9南部为黄河及其近东西向的黄河断裂9东部是北西向的新乡-商丘断裂0震中位于开封-原阳凹陷的中心9震中区新生代沉积厚度约为2900m 0
8.3
8.3.1重力场变化点值变化
新乡\南新庄和开封测点分别位于新乡-商丘断裂的两侧9它们表现出不同的活动方式9新乡\南新庄测点自1996年12月开始下降9而开封测点则在基值附近震荡9到1999年10月新乡测点点值的下降接近最低点9而开封测点刚开始下降9与此同时南新庄测点则继续保持下降的趋势9这可能反
! 期李清林等 地震前后重力场变化的典型震例分析!" 映了新乡-商丘断裂活动的信息9开封\东明测点的点值经过2年多的下降7于2002年l0月7重力发生反向上升的转折变化7在上升的过程中7于2002年ll 月7日发生了原阳! L 4.5级地震0图ll 是豫鲁测区中比较典型的四个测点的点值变化曲线0
图ll 原阳! L 4.5级地震前后重力点值变化曲线
Fig.ll The curve of the gravity point vaiue before and after Yuanyang ! L 4.5earthguake
图l2原阳! L 4.5地震前后重力段差值变化曲线
Fig.l2The curve of the gravity difference vaiue before and after Yuanyang ! L 4.5earthguake
8.3.2段差值变化!
新乡-南新庄\南新庄-郑州测段分别位于新乡-商丘断裂的两侧7新乡-南新庄的段差值多年来一直呈趋势上升7南新庄-郑州的段差值多年来一直呈趋势下降9于2002年l0月复测时7其趋势异常没有出现十分明显的转折变化9之后7发生了原阳地震0四间房-滑县\长垣-慈周寨两测段则自l999即出现了明显的下降变化7这种变化一直持续到2002年6月7之后7出现反向变化7期间发生了原阳地震0图l2是该区部分重力测段段差值变化曲线0
9重力变化机理的讨论
9.l 与形变有关
地震是震源区介质发生的快速破裂错动或是原断层的失稳0在地震的孕育过程中7由于应力\应变的积累7孕震区内介质的物理\力学性质会发生不同程度的变化0因此7地壳形变会导致地面的空间变化7孕震区内的介质密度也会发生不同程度的变化9在大地震的形成过程中7软流层还可能存在着物质的迁移等0所有这些都将导致重力场的变化7它们可以通过地表的重力测量反映出来0
9.2与断层蠕动有关
地震之前7由于地壳内部应力的长期作用7导致活动性断层产生蠕动变化7这种蠕动变化以地面形变和物质质量变化两种形态表现出来0我国大部分地区现今构造活动的水平分量大大超过了垂直分量7一种解释是深部(可能为孕震层) 的应变活动引起了地表垂直形变的巨大变化(李清林
!" !!!! !! 东北地震研究22卷等 1997)O 蠕动变化同时也是地壳内部物质的流动 它控制着地块的水平与垂直运动 流动运动导致应力的累积式增长 最终引起破裂和地震的发生 李清林等 1999)0
从这8次地震震例看 有变化的测点和测段 多位于该区主要断层及其深断裂带附近O 这些部位均为构造脆弱部位 也是温差变化大的部位 水平和垂直地温梯度大 温差热应力高 差异活动强烈 是推动断层蠕动的主要力源之一0这种现象表明 无论是深部的地壳运动 或是近地表的水平和垂直运动 都将在深大断裂带附近形成应力的再积累 从而导致断裂带及其附近的重力场有较明显的变化0
9.3与质量迁移有关
陈运泰等 1980) 从理论上计算了质量迁移的重力效应 认为某些大地震可能与地壳和上地幔内的质量迁移有关 所观测到的重力变化大部分是质量迁移引起的0上述重力场变化大部分应该是由该区地壳深部质量迁移和断层蠕动同时引起的重力场变化0
参考文献
1 程式 等. 1976年盐源地震前后流动重力的异常变化 J . 地壳形变与地震 VOI.6 NO.3 p229-234 1986.
2 李天生. 北京高丽营4.0级地震前后重力异常变化 J . 华北地震科学 VOI.7 NO.1 p73-78 1989.
3 李清林 等. 京西北地区重力场变化与大同-阳高地震. 华北地震科学 VOI.9 NO.1 p22-27 1991.
4 李清林 等. 太原和灵石地震前后的重力场变化及其成因初探 J . 地壳形变与地震 VOI.17 NO.4 p52-56 1997. 5 李清林 等. 张北6.2级地震及晋北地区的重力场变化 J . 地震学刊 NO.4 p7-15 1999.
6 李清林 等. 临猗M L 5.0级地震前后的重力场变化及预报过程 J . 华北地震科学 VOI.18 NO.4 p13-19 2000.
7 李清林 等. 河南原阳2002年11月7日M L 4.5地震前的重力场变化. 科技学术论文集 地震研究与工程抗震 M . 原子能出版社
p111~115 2003.
8 陈运泰 等. 1975年海城地震与1976年唐山地震前后的重力场变化 J . 地震学报 1980 2(1) p21~30.
ANALYSIS ON THE GRAVITY FIELD CHANGE OF
THE TYPICAL CASES BEFORE AND AFTER EARTHOUAKE
LI Oing-Iin LI Tian-sheng OIN Jian-zeng XIE Ru-yi
(Research Center of Exploration Geophysics,China Eagthguake Administration,henan Zhengzhou 450002,China)
Abstract The practicaI experience on earthguake prediction by mobiIe gravity measurement data of Re-search Center of ExpIoration Geophysics China Earthguake Administration were summed up in detaiI and the seismogenic circument gravity fieId change cause of formation prediction resuIt and so on about 8earthguakes were studied. The resuIt showed that the different gravity observationaI point appeared medi-um-short term anomoIies obviousIy which is rising -faIIing -rising or faIIing -rising -faIIing before a stroger event. The evoIution process before and after a event was refIected cIearIy by the gravity change image.
Key words gravity fieId gravity fieId change earthguake case
地震前后重力场变化的典型震例分析
作者:
作者单位:
刊名:
英文刊名:
年,卷(期):
被引用次数:李清林, 李天生, 秦建增, 谢汝一, LI Qing-lin, LI Tian-sheng, QIN Jian-zeng , XIE Ru-yi中国地震局地球物理勘探中心,河南,郑州,450002东北地震研究SEISMOLOGICAL RESEARCH OF NORTHEAST CHINA2006,22(4)1次
参考文献(8条)
1. 程式 1976年盐源地震前后流动重力的异常变化 1986(03)
2. 李天生 北京高丽营4.0级地震前后重力异常变化 1989(01)
3. 李清林 京西北地区重力场变化与大同-阳高地震 1991(01)
4. 李清林 太原和灵石地震前后的重力场变化及其成因初探 1997(04)
5. 李清林 张北6.2级地震及晋北地区的重力场变化 1999(04)
6. 李清林 临猗ML5.0级地震前后的重力场变化及预报过程[期刊论文]-华北地震科学 2000(04)
7. 李清林 河南原阳2002年11月7日ML4.5地震前的重力场变化 2003
8. 陈运泰 1975年海城地震与1976年唐山地震前后的重力场变化[期刊论文]-地震学报 1980(01)
引证文献(1条)
1. 姚琳 地球物理勘探在活断层探测中的应用[期刊论文]-中国西部科技 2010(25)
引用本文格式:李清林. 李天生. 秦建增. 谢汝一. LI Qing-lin. LI Tian-sheng. QIN Jian-zeng. XIE Ru-yi 地震前后重力场变化的典型震例分析[期刊论文]-东北地震研究 2006(4)
范文五:兴海6_6级地震前后地震波的变化
兴海 616 级地震前后地震波的变化
都昌庭 , 徐兰芬 , 赵永海
( 青海省地震局 , 青海 西宁 810001)
摘要 :2000 年 9 月 12 日在青海省海南州兴海县西南发生了 616 级地震 。震后发现 , 青海省 6 个专业台站的地震波速比在震前出现了下降 - 低值 - 发震的过程 。波速比空间 分布在兴海 地 震 前 形 成 了 一 个 椭 圆 形 的 异 常 分 布 区 , 异 常 波 速 比 的 地 震 占 总 地 震 的
73 %。另外 , 大武台的尾波持续时间在兴海地震前显示出了较为完整的异常过程 。
关键词 :兴海地震 ;波速比 ;尾波持续时间
中图分类号 :P315. 3 文献标识码 :A 文章编号 :1005 - 586 X( 2001) 01 - 0038 - 07 0 引 言
在较大地震前 , 由于地下应力的增加 , 使得震源及周围地区的地下介质性质发生变 化 ,影响或导致地震波传播速度 、振幅 、周期 、频率及相位等的变化 。因此 , 应用地震波速 比 、尾波持续时间等的变化来预报未来的较大地震 , 已成为一项日常的监测方法 。国内外 的许多震例已说明 , 较大地震前地震波速 、尾波持续时间 、振幅比等会出现较明显的异常
[ 1 ,2] 变化。2000 年 9 月 12 日在青海省海南州兴海县西南发生了 616 级地震 , 震后发现波 速比 、尾波持续时间等出现了不同程度的低值异常 。
兴海 616 级地震震源机制解 1
2000 年 9 月 12 日兴海 616 级地震后 ,从因特网收集到兴海 616 级地震的震源机制解( 见图
1) 。图 1a 为哈佛大学( HRV) 给出的 ,图 1b 为美国地质调查局( GS) 所给 ,其参数见表 1 。
兴海 616 级地震震源机制解参数 表 1
A 节面 B 节面 P 轴 T 轴 N 轴 参数 倾向 倾角 倾向 倾角 走向 倾角 走向 倾角 走向 倾角
GS 73? 78? 343? 89? 29? 7? 297? 9? 157? 78?
82? 252? 82? 209? 12? 299? 0? 29? 78? HRV 344?
兴海 616 级地震震源机制解结果表明 , 兴海 616 级地震是受 NE( 约 30?) 2SW 向挤压 , NW( 约 60)? 2SE 向受张 , 显示出以走滑为主的错动 , 垂直错动很小 。 其中美国地质调查局
给出的节面 A 和哈佛大学给出的节面 B 的走向( 约 NW30?) 与
收稿日期 :2000 - 04 - 28
作者简介 :都昌庭( 1967 - ) , 男 , 工程师 , 从事地震预报研究工作 。
鄂拉山断层的走向一致 。综合考虑兴海 616 级地震烈度分布 、余震分布 , 可以判定兴海
616 级地震的发震断裂为鄂拉山断裂 。
图 1 兴海 616 级地震震源机制解
Fig. 1 Focal - mechanism solution of Xingha i earthqua ke with Ms6. 6 2 兴海 616 地震前地震波异常特征
2. 1 地震台网简介
青海省地震台网自 70 年代建立以来 ,经过台站整顿和台网优化后 ,现在有 7 个专业台站 ( 格尔木 、西宁 、湟源 、门源 、大武 、都兰 、德令哈) 、3 个地方台站( 乐都 、祁连和玉树) 和 2 个企业 台站( 龙羊峡和花土沟) ,与兴海地震的平面分布见图 2 。2000 年 9 月 12 日兴海 616 级地震后 , 对青海省的 7 个专业台站的测震资料进行了处理和分析 ,发现其中的 6 个专业台站观测到了 地震波异常 ,1 个专业台( 西宁台) 未观测到地震波异常 ,具体异常情况见表 2 。
图 2 兴海 616 级地震与测震台站分布
Fig. 2 Distribution of seismic stations and Xingha i earthqua ke with M s6. 6
高 原 地 震 第 13 卷 40
表 2 各台站的地震波异常项目
异常特征量
异常项目 台站 震中距( km) 异常起 异常结 异常持 最大异常 始时期束时间续时间幅度( %)
2 个月 大武台 110 2000 - 07 2000 - 09 5 都兰台 湟 160 2000 - 02 5 未源台 门源190 2000 - 04 2000 - 09 个月 5 5 台 德令哈波速比 270 2000 - 05 2000 - 12 2 7 个月台 格尔木 270 2000 - 07 4 未台
4 个月 390 2000 - 05 2000 - 09 6 大武台 0130 110 1998 - 06 未尾波持续时间
2. 2 地震波参数时间异常特征
2. 2. 1 地震波速比异常
采用《青海省地震台网观测报告》中的数据 , 计算了青海省的 7 个专业台的波速比 , 其 中湟源台和门源台的波速比是从 1983 年 1 月到 2000 年 12 月的值 , 大武台 、西宁台和德令
哈台的波速比是从 1993 年 1 月到 2000 年 12 月值 , 都兰台的波速比是从 1995 年 1 月到2000 年 12 月的值 , 格尔木台的波速比是从 1997 年 1 月到 2000 年 12 月的值 , 它们随时间 的变化曲线见图 3 。
从图 3a 可见 , 大武台的波速比从 1993 年 1 月到 2000 年 12 月间的平均值为 1173 , 该值作为大武台的正常值 , 从曲线的变化明显地看出 , 在 1995 年 12 月玛多 612 级地震前曾 出现过 16 个月的低值异常 , 恢复后 2 个月发震 , 在 1997 年 2 月秀沟 514 级地震前出现了 近 1 年的低值异常 ,2000 年 9 月 12 月兴海 616 级地震前 , 该台的波速比从 7 月开始突然 下降 , 下降最大相对变化幅度为 5 %, 震前出现了 2 个多月的负异常 , 到 2000 年 9 月回到 基线上 , 兴海 616 级地震发生在低波速比回转后 。
从图 3b 看出 , 都兰台的波速比在 1995 年 1 月到 2000 年 12 月的均值为 1174 , 认为该 值是都兰台的基线 , 在兴海 611 级地震前 , 都兰台的波速比从 2000 年 2 月开始下降 , 下降 最大相对变化幅度为 5 %, 震前出现了 7 个多月的低值异常 , 到 12 月仍未回到基线值
1174 , 兴海地震发生在低波速比期间 。
图 3c 、d 是湟源台和门源台的波速比变化曲线 , 2 个台的基线均为 1174 , 在 1986 年门 源 614 级 ,1990 年共和 710 级地震前的波速比变化特征曾在 1999 年的《高原地震》第 3 期
[ 3] 上发表过。2000 年 6 月的景泰 519 级地震前 , 门源台的波速比从 1 月到 4 月连续 4 个月都是 1174 , 保持在基线上 , 从 5 月开始下降 , 下降最大相对变化幅度为 2 %, 景泰 519 、兴 海 616 级地震发生在低波速比期间 , 到 2000 年 12 月快要恢复到基线上 。湟源台的波速比 从 2000 年 4 月开始下降 ,9 月回到基线上 , 异常持续近 6 个月 , 下降最大相对变化幅度为
5 %。震后在异常范围内波动 、逐步恢复 。
图 3e 是西宁台的波速比变化曲线 ,1993 年 1 月,2000 年 12 月的均值为 1173 , 该值作 为西宁台的正常波速比 。在 1995 年永登 518 级地震前 , 曾出现过 6 个月的低值异常 , 波 速比回转后发震 ,1997 年底出现了半年的低波速比异常 , 之后无地震对应 。在 2000 年 9 月 12 日兴海 616 级地震前异常不明显 。
图 3 波速比变化曲线
Fig. 3 Curves of V/ VVariations P S
图 3f 、g 是德令哈台和格尔木台的波速比变化曲线 , 这 2 个台的波速比均值线都是
高 原 地 震 第 13 卷 42
1174 , 作为该地区的正常波速比 , 这也表明三湖地区的正常波速比比理论值( 1173) 高 。这 2 个台距兴海地震比较远 , 但是兴海 616 级地震前德令哈台的波速比从 2000 年 7 月出现 了异常 , 下降最大相对变化幅度为 4 %, 震后异常持续 , 没有恢复 。格尔木台的波速比从 2000 年 5 月开始下降 , 到 2000 年 9 月回转 , 震前出现了 4 个月的低值异常 , 异常最大相对 变化幅度为 6 %。
2. 2. 2 地震尾波持续时间变化特征
从大武台 1998 年 1 月 , 2000 年 12 月 的 短 周 期 地 震 记 录 图 上 量 取 、计 算 了 该 台
200km 内记录地震的尾波持续时间 , 其随时间的变化曲线见图 4 。
图 4 大武尾波持续时间曲线
Fig. 4 Curve of coda duration in Da wu station
从图 4 可见 , 大武台尾波持续时间的均值线为 1125 , 认为大武台的尾波持续时间大 于 、等于 1125 时为正常变化范围 , 低于 1125 时处于异常变化 。很明显 , 该曲线在 1990 年 共和 710 级地震前出现了近 1 年的低值异常 , 共和地震发生在低值异常区内 , 震后的恢复
期达到半年以上 。目前的低异常是从 1998 年初开始的 , 一直持续到 2000 年 12 月 , 而在这
中间 , 曾发生过 1999 年 9 月河南县 511 级 、11 月玛多 510 级地震 , 还有 2000 年 9 月兴海616 级地震 , 这 3 次地震都发生在大武台尾波持续时间低值异常范围内 , 这与共和 710 级 地震前的异常形态相似 。
2. 3 地震波速比的空间变化特征
从 2000 年 6 月开始计算了青海省及周边地区每次地震的波速比 , 6 月 、7 月低波速比 的地震主要集中在祁连山东段 , 个别波速比偏低的地震 , 发生在三湖地区 , 兴海地区发生 的地震很少 , 而低波速比的地震就更少 。8 月 , 兴海地区发生 7 次地震 , 这 7 次地震的波 速比为 :8 月 4 日 1168 、8 月 28 日 1176 、8 月 29 日 1175 、1171 、1170 、1185 、1163 , 其中 8 月 29 日发生了 5 次地震 , 波速比 2 次高值 , 3 次为低值异常 。另外 , 8 月 2 日玛多 215 级 、玛沁
214 级 、8 月 7 日共和 117 级 、8 月 14 日乌兰 213 级 、8 月 22 日海晏 118 级 、8 月 23 日泽库310 级 、8 月 31 日玛沁 315 级地震的波速比都偏低 , 形成了一个长轴方向为 NNW 向的椭
2 圆形 , 见图 5 。异常区的面积约为 95 393km, 长半轴约 217km ,短半轴约 140km ,异常区内 共发生了 15 次地震 , 其中 11 次地震的波速比值偏低 ,4 次正常 , 低波速比地震占异常区地 震总数的 73 %, 明显地大于正常值地震数 , 构成了明显的波速比低值异常区 。兴海 616 级
地震就发生在该异常区的西南边缘部位 。
该异常区的长轴方向与震源机制解的一个节面走向接近 , 与发震断层 —鄂拉山断层 走向一致 , 这说明低波速比异常区反应了孕震区和发震断层的特征 。
2 根据文献[ 1] 波速比异常区面积 S( km) 与震级间的经验公式 :
M s = - 0. 7 + 1 . 71g S ?0. 7
计算出的震级 M s 为 717 ?017 , 比实际发生的地震震级偏高 。
图 5 地震波速比空间分布
Fig. 5 Spatial distribution of V/ V P S
问题与讨论 3
( 1) 兴海 616 级地震前 , 虽然门源台 、德令哈台和格尔木台出现了低波速比异常 , 并 且 , 格尔木台的波速比在兴海地震后异常恢复 , 但兴海地震距这 3 个台比较远 , 波速比异
常是否对应了兴海 616 级地震 、还是预示着新的孕震背景 , 有待跟踪后定论 。
( 2) 兴海 616 级地震前 , 大武台 、都兰台 、湟源台 、门源台 、德令哈台和格尔木台的波速 比异常持续时间分别为 2 、7 、5 、4 、2 、4 个月 , 根据文献[ 1] 震前波速比异常持续时间与震级 的经验关系式 :
log T = 0. 69 M s - 1. 45
其中 , T 为波速比异常持续时间 , 单位为天 。
计算出的震级 M s 分别为 417 、515 、513 、511 、419 和 511 , 这与实际发生的地震震级 616
差距较大 。
[ 1] ( 3) 波速比异常的一般形态为:波速比形成下降 - 低值 - 恢复 - 发震的过程 , 而本 文中大部分台站的波速比在兴海 616 级地震前形成了下降 - 低值 - 发震 - 逐步恢复的过 程 , 这种现象有待进一步的理论研究 。
高 原 地 震 第 13 卷 44
参考文献 :
[ 1] 冯德益 , 等 . 地震波速异常M. 北京 :地震出版社 ,1981. 140,145.
[ 2] 周焕鹏 , 卢守安 . 苍山 512 级地震前地震波速比的异常变化J. 高原地震 ,1996 ,8( 1) :45,48. [ 3] 都昌庭 , 等 . 门源 614 、共和 710 级地震前后波速比变化特征J. 高原地震 ,1997 ,9( 2) :40,44. VARIATIO N OF SEISMIC WAVE BEFO RE AND AFTER
XINGHAI EARTHQUA KE WITH Ms 616
D U Chang - ting , XU Lan - fen , ZHAO Yong - ha i
( )Seismological B ureau of Qinghai Province , Xining Qinghai 810001 , China Abstract :There occurred an earthquake with M s6 . 6 in Xinghai county in Qinghai province on Sept . 12 ,2000 . The authors have found that V / Vwas in a drop - low - occur process in six pro2 PS
fessional stations before the earthquake . Spatial distribution of V / Vformed an ellip se area ,and the PS
earthquakes of anomaly V / Vwere 73 % of the total . The coda wave duration of Dawu was a com2 PS
plete anomaly process before the event .
Key words :Xingha i earthqua ke ; V / V; Coda wave duration P S
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