首都圈地区MS5.0级以上地震前地震活动图像

岳晓媛,张红旗,武安绪

(北京市地震局,北京 100038)

首都圈地区MS5.0级以上地震前地震活动图像

岳晓媛,张红旗,武安绪

(北京市地震局,北京 100038)

针对地震前经常出现的地震活动图像异常展开研究,分析了首都圈地区1970年以来 MS5.0级以上中强震前地震活动图像的变化特征。结果显示,首都圈地区8次(组)MS5.0级以上地震前,在震源区附近均出现了地震条带和逼近地震,震前有87.5%的逼近地震距主震130km内;87.5%地震前在震源区附近出现了孕震空区,并在空区边缘或空区内部出现了逼近地震。最后对地震活动图像异常特征与首都圈地区中强震的相关性进行了讨论。关键词:首都圈地区;中强震;地震活动图像;异常特征

0 引言

多年来根据地震活动图像的分析来预报地震是国内外在地震预报中广泛采用的重要方法之一,其物理基础是在大震孕育过程中,岩石破裂和变形由无序向有序转化[1]。我国地震学者对大量地震活动图像进行了系统分析并归纳总结,为我们今后对异常活动图像的研究提供了宝贵的经验。刘蒲雄等系统地研究了大地震前地震活动图像的演变过程,提出在早期阶段,由较高震级下限(西南地区取5级,华北地区取4级)的地震所围或部分围成的背景空区具有普遍意义[1];陆远忠等研究了一些资料比较完整的强震和中强震,指出我国大陆块体内部中强以上地震以前,除了出现大范围、长时间、较大震级的地震空区外,在主震前不太长的时间里,孕震空区边缘可能出现一个或一组较为引人注目的地震,称为逼近地震[1]。陈佩艳等对华北地区地震活动中短期异常图像进行了研究,总结了华北大震前地震空区、条带的短期异常特征[2]。

本文借鉴了前人对地震活动图像研究总结的经验,对1970年以来首都圈地区中强震前的地震活动图像进行了系统地分析研究,按照一定的标准扫描地震条带及地震空区,并对图像的异常特征与中强地震的关系进行讨论。

1 资料选取与方法

本文选取的研究区域主要为首都圈地区(38.5°～41.0°N;113.0°～120.0°E),研究所用的资料选用中国地震台网中心编制的《中国历史地震目录》和《全国小震目录》,为排除余震对分析的影响,对《全国小震目录》去除了余震,并选取震级下限 ML≥2.0。根据《中国历史地震目录》统计,1970年1月—2010年5月首都圈地区共发生 MS5.0级以上地震8次(组)(图1)。参考陈佩艳等对华北地区地震空区及条带的判别标准[2],针对首都圈地区做适当调整,根据主震震级的大小给出不同的起始震级、形成时间段进行初步的空间扫描,分析出中强地震前的中短期异常。

图1 首都圈地区 MS≥5.0级地震分布图

2 首都圈地区中强震前地震活动图像分析研究

2.1 地震条带

地震活动分布中的条带图像具有一定的前兆意义,它是指大震前区域地震活动由凌乱、分散的分布转为集中成带的现象,反映了区域应力加强和集中的过程,利用地震条带预报地震的方法,多年来在实践中已得到广泛应用[3]。由于地震条带的清晰度与选取合适的震级下限有关,所以根据首都圈地区整体的地震活动水平确定震级下限为2.0级,分析中强震前是否出现地震条带以及所出现地震条带的异常特征。为更好地展现小震条带的空间分布,绘图时图面有所扩大[4],有利于我们更为系统地分析。对地震条带的划法给出如下判别标准:(1)首都圈地区出现MS≥5.0级地震平静背景;(2)条带震级强度为2.0级以上,形成时间一般为1年左右;(3)组成条带的地震个数 N≥8个,条带长度(单条带或交叉条带)L>200km(震级下限 ML≤3.0)或L≥400km(震级下限 ML≥3.0),条带的长度宽度比大于3,其最大空段不超过全长的1/3,分布较均匀。

按以上判别指标分析首都圈地区中强震前的小震活动图像,发现8次(组)中强震前在震源区附近均出现地震异常条带(图2,图3,表1),根据图2、图3及表1总结出如下异常指标:(1)条带上小震活动一旦停止或条带的清晰度被打乱,7个月内有发生MS≥5.0级地震的危险;(2)异常条带对应的中强震多发生在地震条带边缘或交叉条带的交汇处附近;(3)地震条带的形成震级一般在 ML2.0～3.0之间,仅唐山7.8级地震前的异常条带震级为4级以上;(4)8次(组)中强震前均在条带附近出现了逼近地震。

图3 首都圈地区 MS≥5.0级地震前异常条带

2.2 地震空区分析研究

地震活动空间分布中最早引起人们注意的是空区现象,“空区”的概念是由费道托夫首先提出来的,他认为强震震源区之间的间隙是未来强震的最可能地区,并将这种间隙称为空区[1]。自此以后,经过众多学者共同研究,地震空区的研究有了很大发展,并成为地震预报中重要指标与方法。

针对首都圈地区本文主要研究孕震空区对中强震的预测意义,对孕震空区的判别标准为:(1)首都圈地区有MS5.0级以上地震平静背景;(2)围空震级强度在 ML2.0级以上;(3)空区长轴半径大于90km,空区短轴半径一般大于45km;(4)围空地震数≥8个,围空地震间距的夹角小于120°。根据上述标准对首都圈地区 MS≥5.0地震前小震活动图像进行孕震空区扫描并筛选,分析结果发现除了2006年7月4日文安5.1级地震前未出现孕震空区外,其余7次(组)中强震均在震前震源区附近出现孕震空区(图4,表2)。

结合图3及表2总结出如下异常指标:(1)87.5%的中强震震前出现了孕震空区,空区长轴长度约在90～245km,短轴长度约在40～90km;(2)孕震空区形成时间一般在1年左右,一旦被打破,半年内有发生 MS≥5.0级地震的危险,且中强震一般发生在空区边缘;(3)围空地震均为 ML≥2.0级地震;(4)8次(组)中强震震前均出现了逼近地震,一般以单个的形式出现,距主震距离约在15～130km,与主震发生时间间隔为1～9个月。

表1 首都圈地区 MS≥5.0级地震前条带统计

图4 首都圈地区 MS≥5.0级地震前孕震空区

表2 首都圈地中强震地震前孕震空区统计

3 讨论

综上所述,1970年以来首都圈地区8次(组)中强震前均有较明显的前兆性活动图像,通过对这8次震例的分析研究,对首都圈地区中强震三要素的初步判定总结了以下几点认识:(1)时间:8次(组)中强震前均出现了大于2.0级异常条带,条带的形成时间在1年左右,条带一旦结束或瓦解,7个月内有发生中强震的危险;在空区方面,87.5%中强震前在震源区附近出现了孕震空区,空区的形成时间一般在1年左右,空区被打破后半年内有发生中强震的危险;如果在地震条带或空区尚未停止或未打破的基础上出现了逼近地震,一般9个月内有发生中强震的危险。(2)地点:若震前出现单一条带或交叉条带,那么在单一条带边缘或交叉条带交汇处附近发生中强震可能性较大;如震前有孕震空区的形成,一般在空区的边缘发生中强震的可能性较大;若发生了逼近地震,可以对未来中强震的地点有进一步的判定作用,空间距离在130km内。(3)震级:地震条带及空区的震级强度多为2.0～3.0级,一般对应震级强度为MS5.5～6.0级。

总体来说,通过对地震空区和异常条带特征及性质的分析研究,结果证明,利用地震活动空间图像的方法预测首都圈地区中强震是有能力的,但是由于中强震的活动图像是复杂的,不同地震也都具有自身的特点,上述给出的预报指标主要侧重于之前震例的经验统计,为了提高预报的可信度,综合地震空间图像与活动性特征之间的联系是有必要的,如增加对孕震空区内外小震频度比及应变释放比曲线的分析,更深刻地认识孕震空区形成和发生过程;分析地震条带内外频度比随时间变化曲线,判别在区域范围内大震平静背景下形成的地震条带是否具有前兆意义等。

[1] 张国民,傅征祥,桂燮泰,等.地震预报引论[M].北京:科学出版社,2001:12-16,124.

[2] 陈佩燕,王林瑛,刘蒲雄,等.华北地震活动中短期异常图像研究[J].地震,2005,25(1):22-30.

[3] 刘蒲雄,陈章立.地震条带及其预报效能估计[C]//国家地震局科技监测司(测震学分册).北京:地震出版社,1989:89-99.

[4] 朱红彬,岳晓媛,武敏捷.北京及邻区中等地震前的近南北向异常小震条带[J].地震地磁观测与研究,2010,31(5):1-6.

Study on Seismicity Pattern beforeMS5.0Earthquakes in the Capital Area

YUE Xiao-yuan,ZHANG Hong-qi,WU An-xu
(Earthquake Administration of Beijing,Beijing 100038,china)

This paper studies the pre-earthquake abnormal seismicity patterns,analyses the characteristics of seismicity pattern before moderate-strong earthquake ofMS≥5.0in the Capital area since 1970.The result indicates that in source region of eight moderate-strong earthquakes in the Capital area,seismic belt and approaching earthquakes appears,and 87.5%of the approaching earthquakes are within 130km radius of the main earthquake.Before 87.5%of the eight moderate-strong earthquakes,seismic gap forms in the source region with approaching earthquakes occur in the verge of the seismic gaps or inside it.This paper also discusses the relationship between the characteristics of seismicity pattern anomalies and the moderatestrong earthquakes in the Capital area.

Capital area;Moderate-strong earthquake;earthquake seismicity pattern;anomaly characteristics

P315.5

A

1003-1375(2011)02-0045-04

2010-08-02

北京市地震局科技基金

岳晓媛(1981-),女(满族),辽宁兴城人,助理工程师,主要从事地震活动性和数字地震学等研究工作.E-mail:yxy@bjseis.goc.cn