承德地区形变资料前兆异常特征及映震能力分析

焦成丽,张玉林,孙澎涛,任峻峰,孙贵成,李庆武,李文军

(河北省地震局承德中心台,河北承德 067000)

承德地区形变资料前兆异常特征及映震能力分析

焦成丽,张玉林,孙澎涛,任峻峰,孙贵成,李庆武,李文军

(河北省地震局承德中心台,河北承德 067000)

主要通过Nakai拟合、振幅因子以及非潮汐拟合常数3种方法对承德地区各个台站的各形变手段所得数据拟合处理,进行前兆异常分析,同时与该地区异常有效评价范围内的地震联系在一起,分析地震前兆异常与地震之间的关系。通过分台站、分手段、分拟合方法对各形变仪器映震能力进行R值评价,指出了形变异常观测在地震监测预报应用过程中存在的优点与不足,为进一步研究形变异常与地震关系提供必要的理论基础。

Nakai拟合;振幅因子;非潮汐拟合常数;前兆异常

0 引言

2002年承德中心台数字化形变仪器正式开始运行,至今对于承德地区的前兆资料却没有系统地清理过,不了解各形变的前兆异常特征,也不具备使用预报指标体系条件。由于在这方面缺乏工作基础,严重制约了承德中心台的日常分析预报和年度会商水平。承德所属范围内目前有承德、宽城和丰宁3个专业台站,拥有形变、地磁等学科的大量观测资料,本文通过发掘形变资料异常来提取地震监测预报价值,也是提升承德中心台分析预报水平的当务之急。

1 承德及相邻地区形变资料分析与异常提取

1.1 承德及相邻地区台站概况

承德及其邻近地区形变手段有垂直摆、水管仪、水平摆、伸缩仪等整点值数据。共有3个台站进行形变相关数据观测,分别为承德、丰宁、宽城。数字化形变观测开始于2001年,本文对2002年1月1日—2008年12月31日形变资料进行了分析研究。台站观测手段见表1。

1.2 资料提取及异常分析

本文对观测资料中的人为干扰、年接头、环境因素、地震造成的突跳及其它类型异常进行了相应的预处理,同时,采取Nakai拟合检验、振幅因子、非潮汐拟合常数分析3种方法对形变观测数据进行拟合分析,并与C01地震目录相结合,对2002年1月1日—2008年12月31日承德地区数字化形变数据资料以及丰宁水平摆数据资料(以年为单位)进行作图处理,以系统偏离背景为异常评价标准,从中提取出连续形变前兆异常的基本形态[1-3]:

表1 承德地区台站形变连续观测资料情况表

(1)上升、下降突跳。如2003年承德垂直摆NS向振幅因子分析曲线(图1a)。

(2)趋势性异常。如宽城地震台水管2005—2008年NS向非潮汐拟合常数变化曲线(图1b)。

根据目前普遍采用的异常与地震之间关系,异常的有效时域取半年左右,地域有效半径为200km,但对特别大的地震时空范围要相应地扩大。

图1 上升、下降突跳、振幅持续增大和趋势性异常曲线图

2 地震与前兆异常关系分析

2.1 Nakai拟和分析

图2是对丰宁台和承德台的摆式仪器NS向数据进行Nakai拟合分析曲线与地震的对应关系,如2004年1月20日滦县5.0级地震和2008年3月11日卢龙4.4级地震,在地震前相应时段承德和丰宁摆式仪器NS向都有异常出现。

图2 摆式仪器Nakai拟合分析图

2.2 振幅因子分析

振幅因子分析以承德地震台垂直摆NS向、宽城地震台伸缩仪NS向为例进行研究(图3)。2006年7月4日文安5.5级地震在震前相应时段有异常出现。

图3 振幅因子分析图

2.3 非潮汐拟合常数分析

非潮汐拟合常数分析以承德地震台垂直摆NS向、宽城地震台垂直摆NS向进行对比分析(图4)。2004年10月11日渤海海域4.1级地震在震前有相应的异常出现。

图4 非潮汐拟合常数分析图

从上述震例看,Nakai拟合、振幅因子以及非潮汐拟合常数3种方法在分析各形变前兆数据中,在相当程度上都检测到了一定数量的前兆异常,这表明3种方法都具有相对较好的映震能力。从预报角度看,上述震例表明,异常出现后并不一定马上发震,往往要滞后一段时间,同时异常的幅度与震级看不出明显的数量关系,异常也不能完全对应地震。因此,前兆异常与地震的关系是必然的结果还是偶然巧合,有待进一步研究,但大多数前兆异常是可信的[4-7]。上述地震与前兆异常的关系只列出了本次数据处理的部分数据及其图件,其余在这里不再赘述。

3 映震能力分析

对Nakai拟合检验、振幅因子以及非潮汐拟合常数3种方法分别作了统计,并具体到台向。

3.1 形变异常与地震对应结果统计分析

具体结果见表2、表3、表4。

3.2 评价

上述统计结果表明,数字化形变仪器映震能力与形变仪器自身结构及其安装点的地理位置、地质构造都有很大关系。

表2 Nakai拟合 R值评分统计表

表3 振幅因子分析R值评分统计表

表4 非潮汐拟合常数 R值评分统计表

3种方法的R值评分都通过了96.5%置信水平的R值标准。统计的结果表明,3种方法都较好地反映了数字化形变仪器的映震能力,总体预报水平比较理想,但漏报率偏高,虚异常较多,在很大程度上影响了其应用,反映在其 R值评分上,表现为评分普遍偏低。因此,今后还需进一步研究,开发其潜力,提高其映震水平。目前,固体潮分析仅是连续形变资料应用的一个方面,还要从长期形态上进行预报分析,映震能力会得到进一步提高。

4 结果与讨论

本文通过对承德地区震例与形变异常的对比分析和对形变资料地震监测预报工作的初步探讨,得到以下结论:

(1)异常与地震并不是一一对应关系,异常出现也并不意味着发生地震,需要经过一段滞后时间才可能发生地震。

(2)通过R值评分可以看出形变异常具有较好的映震能力。

(3)目前形变资料分析需要进一步拓展,从仪器自身条件、地质地形条件及其它理论方面提高形变数据映震能力,为日后地震监测预报工作提供理论依据。

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Analysis on Reflecting Earthquake Capabilities of Deformation Data in Chengde Area

J IAO Cheng-li,ZHANG Yu-lin,SUN Peng-tao,REN Jun-feng,SUN Gui-cheng,LI Qing-wu,LI Wen-jun
(Chengde Central Seismostation,Chengde 067000,China)

Using three methods including Nakai fitting analysis,amplitude factor analysis and non-tidal fitting,on basis of deformation data,this paper analyze the relationship between deformation anomaly and earthquake in Chengde area.Through the R evaluation,reflecting earthquake capabilities of each deformation instrument of Chengde central seismostation are evaluated,the advantages and the disadvantages of the deformation anomalies in earthquake monitoring and predication are pointed out.

Nakai-fitting;amplitude factor;non-tidal fitting constants;anomaly

P315.72

A

1003-1375(2011)03-0048-04

2010-12-19

河北省地震局2008年度青年地震科学基金项目

焦成丽(1974-),女(汉族),吉林省九台县人,工程师,主要从事地震监测预报工作.E-mail:jiaochengli7411@sina.com