芦山MS7.0与岷县—漳县MS6.6强震前 跨断层形变亚失稳前兆

张 希贾 鹏刘 峡秦姗兰万永魁

1）中国西安710054 中国地震局第二监测中心

2）中国天津300180 中国地震局第一监测中心

地震预报要取得防灾减灾实效，关键在于短—临预报。亚失稳是断层失稳前区域应力由积累为主转变为释放为主的关键阶段，也是断层从稳定到失稳的最后阶段。马瑾等（2012，2014）讨论了震前应力积累、应力—时间过程中偏离线性、峰值后亚失稳态3 个阶段的不同特点，总结失稳错动是由断层各部位独立活动向协同化活动的转化过程，偏离线性阶段是应力释放、协同作用的开始，亚失稳阶段应力释放已占据优势。目前所获得的亚失稳现象大多来自实验室，而野外实际观测的亚失稳证据仍有限。文中基于跨断层流动形变数据，结合连续GPS、定点形变应变、小震活动等辅助资料，识别并论证了2013 年芦山MS7.0、岷县—漳县MS6.6 强震前亚失稳短期或短临前兆，总结如下。

（1）芦山MS7.0 地震前的亚失稳短期前兆。2013 年4 月20 日芦山MS7.0 地震发生前数月内，发震的龙门山断裂南段宝兴跨断层水准场地逆断加速，相邻的鲜水河断裂侏倭、虚墟、沟普、龙灯坝、老乾宁跨断层综合场地观测到准同步压性转折变化。基于跨断层形变时空演变分析，参考连续GPS、钻孔应变、卫星遥感、井水位、地震活动辅助资料进行机理探讨，结果符合构造力学实验显示的亚稳态（震前半年多可能开始）—亚失稳态特征（2013年1 月开始观测到），体现在：①芦山震前6 个多月，震区周边300 km 范围内，龙门山、鲜水河、安宁河断裂“Y”字型构造区有利于应力积累的“继承性”断层活动转为“逆继承”状态；②震前短期阶段，与震区相邻、构造关联的鲜水河断裂跨断层形变反向异常增多、增强，压性变化加剧，灰色关联度张压分量时序变化与亚失稳实验所得应力—时间过程相似（2012 年下半年拉张开始减缓、逐渐偏离线性变化，之后出现转折、持续挤压，2013 年1 月相对2012 年11 月压性变化速度最快），龙门山断裂反向变化也明显增多（宝兴场地逆断加速可能与断层预滑有关）；③震前数天，姑咱地震台钻孔应变四分量记录到显著的反向拉张性扰动异常，连续GPS、卫星遥感、井水位、小震活动资料也有配套性佐证（连续GPS 跨龙门山断裂班玛—遂宁、跨鲜水河断裂乡城—小金基线，2012 年第4 季度至芦山震前均偏离原有运动速率且明显减缓）。

（2）岷县—漳县MS6.6 地震前的亚失稳短临前兆。2013 年7 月22 日岷县—漳县MS6.6地震前2—4 天，距震中37—70 km 的四店、毛羽沟、麻界滩跨断层水准场地观测到正断性突跳占多数的新异常，四店场地（414—411）跨断层测段变幅高达5.5 mm，为大幅异常。对这些场地所在的西秦岭构造区跨断层资料进行分析，结合连续GPS 观测与小震活动等辅助信息，探讨其异常机理，结果符合构造力学实验显示的亚稳态（可能震前4—6 个月开始）—亚失稳态特征（震前数天观测到），表现在：①西秦岭构造区断层活动从有利于应力集中的逆断性变化为主，到震前4 个月观测到逆断性变化不占优势，直至震前数天正断性变化占绝对优势的“转变”过程；震前数天跨断层形变异常增多、增强，新异常场地距震区更近，总体显示出区域应力变化及“局部化增强”特征；②反映断裂活动趋势演变的跨断层灰色关联度指标显示，震前数天超出正常波动范围的正断性转折。反映应力应变积累特性、程度的趋势累积率则显示，震区所在构造区域，震前几个月先积累减缓、震前数天明显反向；③连续GPS 观测（震前半年内，岷县—陇西基线、岷县—清水基线、岷县—陇西—武都面应变一定程度挤压减缓）和小震活动有配套性佐证。