地震临界现象及相关尺度增长定量检测方法研究综述

当前作为强震前的典型特征, 临界阶段地震活动的相关长度增长及主震周围矩释放加速(AMR)现象近年来受到广泛关注及普遍认可。 但近期部分震例研究显示, 在震中周围的大尺度范围内检测到矩释放加速的现象, 而在震中附近较小区域又可检测到矩释放减速的现象。 该文拟对地震活动相关以及临界状态的研究状况, 主震前震区周围大范围矩释放加速和小范围矩释放减速定量化检测的国内外研究状况以及研究中所存在的问题作了综述。     

1989年以来华北地区中强震前地震矩加速释放空间扫描特征的研究

利用地震矩释放程度m值对1989年以来华北地区12次MS≥5.0中强地震前的矩加速释放现象进行了研究。基于删除余震后的地震目录,提取了与矩加速释放相关的特征时—空尺度作为AMR现象在华北地区的扫描模型参数。采用震前1年逐3个月的扫描方式,得到了12次震例在震中附近与时间相依的m值的空间演变图像,并考察了震前震源区附近的Benioff应变释放情况。结果表明,华北地区MS5.0~5.5地震前AMR现象与实际震中和发震时刻的关联性不明显;而MS5.6~6.4地震前67%的震例在震中附近出现稳定和集中分布的矩释放加速区域,说明华北地区MS≥5.5中强震前AMR现象具有一定程度的普遍性,利用AMR现象对未来中强震发震地点的预测有一定的潜能和可挖掘性,但仍需其他方法相互佐证。     

华北地区地震活动矩加速释放现象的震例研究

通过对华北地区13次Ms5级以上地震在震前不同时间的贝尼奥夫应变释放曲线的特征进行分析,得出大部分中强地震前存在地震矩释放加速现象,同时从空间上分析了应变释放特性与地震的关系,发现很多地震在震前1～2年震中附近区域会出现大范围类椭圆形的低m值区域,这个区域与未来主震的位置有着很好的对应,这为华北地区未来中强地震的危险性判定提供了参考。     

东北第五活跃期中强震前的矩释放空间扫描特征研究

为考察中国东北地区中强震前是否存在与地震孕育过程物理相关的地震矩加速释放现象,利用"地震矩释放程度"m值对该地区第五活跃期内的5例中强震进行了时-空扫描研究.通过考察删除余震的影响,提取了MS5.0以上地震与地震矩加速释放相关的特征时、空尺度,并作为时-空扫描的模型参数.采用震前5个月逐月扫描的方式,得到了震前m值随时间变化的图像.结果显示,其中4例在未来的震中附近出现稳定和集中分布的地震矩释放加速区.这表明东北地区中强震前的地震矩加速释放现象具有一定的普遍性,矩释放加速扫描方法对判断未来可能的中强震破裂成核点有一定的指导意义.采用相同的计算参数设置,还考察了震前破裂成核点的Benioff应变释放情况.结果显示,有3例在破裂成核点的地震矩加速释放现象明显.这表明,对于东北地区的中强地震,利用矩释放程度时-空扫描寻找未来中强震的破裂成核点,尚需其它方法作为辅助.     

辽宁地区5级地震前加速矩释放现象的“回溯性”研究

强震前加速矩释放现象目前是国际上讨论比较激烈的一个话题,而不同地区的强震前的加速矩释放现象应各有不同。通过对辽宁地区1999年以来的3次MS5.0地震震前加速矩释放现象进行对比分析,并讨论了不同计算尺度和积累时间下震中附近地区m值的变化范围。认为在辽宁地区中强震前确实存在加速矩释放现象,且省内中强震发生前加速矩释放均存在累积半径较小和时间窗长较短的情况。     

2000年9月12日青海兴海6.6级地震的“回溯性”地震矩加速释放研究

利用地震矩加速释放模型,对2000年9月12日青海兴海的6.6级地震进行“回溯性”预测研究.采用不同的空间半径进行了“时—空”扫描计算,结果表明该地震前具有显著的地震加速释放现象,随着扫描半径的不同,异常表现为“异常出现—消失—出现—发震”的特点.分析认为地震矩加速释放模型在实际地震预测工作中具有一定的参考意义.     

鄂尔多斯周缘地区中强震发生前地震矩加速释放时空特征

为研究鄂尔多斯周缘地区中强地震发生前地震矩加速释放时空特征,选取去丛集后的地震目录,基于地震矩释放程度m值,对1981年以来鄂尔多斯周缘地区10例MS≥5.5中强地震进行二维时空扫描,提取与地震矩加速释放特征相关的时空尺度作为矩释放程度时空扫描模型参数,以3个月为扫描步长,对震前12个月m值及累积Benioff应变释放进行拟合计算。结果显示,震前破裂成核点附近存在显著的AMR现象,7次震例存在累积Benioff应变加速释放特征,说明鄂尔多斯周缘地区MS≥5.5地震发生前AMR现象存在一定普遍性,应用矩加速时空扫描方法具有一定优势,但仍需结合其他方法进行综合分析。     

景谷M_S 6.6地震前地震矩加速释放时空扫描特征研究

为考察2014年10月7日景谷M_S 6.6地震前的可能的中长期地震前兆现象以及相关的孕震物理过程,采用加速矩释放(AMR)现象对此次地震进行了分析,首先用T=15 a, R=100 km的时空窗对CBS释放曲线的均方根残差RMS在m-tf二维空间中的分布以及最小RMS对应的m值随时间的变化分析,然后用震前15个月地震资料以逐3个月的扫描方式,对T-M_C二维空间中矩释放指数m值的分布进行分析。结果表明:景谷M_S 6.6地震前在震中附近100 km范围内, m值随着时间逐渐逼近实际发震时刻而逐渐减小,时间上有逐渐趋近于临界状态的趋势,空间上震前似存在AMR逐渐向震中附近"迁移"的现象。     

1994年9月16日台湾海峡7.3级地震前的地震活动异常

应用“八五”地震攻关成果及相关软件，对1994年9月16日台湾海峡7．3级地震前震中周围中小地震活动性能量的计算分析表明，震前震中及邻区地震活动明显增强，累计频度和应变释放产生突变，从1991年起出现孕震空区，多项地震活动参量在时空方面中短期异常显著。     

中强震前地震活动矩释放加速现象(AMR)的普遍性问题

地震前的矩释放加速现象(AMR)作为一种预测中强震发生的方法，近年来得到普遍关注，所以有必要对这一现象的普遍性进行讨论。我们考虑1978年以来中国大陆Ms5．7以上地震的情况，用贝尼奥夫应变作为地震矩释放的量度。采用规则的空间区域和统一的时间尺度，通过直接判断和对曲线进行非线性拟合，最终确定矩释放的加速或减速特征。所考虑的1978年以来Ms5．7以上主震事件共109例，其中具有加速特征的55例，具有减速特征的23例，因数据不足而无法判断加减速特征的9例，加减速特征不稳定的22例。     

2020年5月6日新疆乌恰5.0级和5月9日柯坪5.2级地震总结

2020年5月6日、5月9日,新疆地区南天山西段先后发生乌恰5.0级和柯坪5.2级地震,系统总结2次地震发生前出现的地震活动和地球物理观测异常,其中：①地震活动：震前存在调制地震集中、地震窗、5级以上地震成组等中短期异常;②地球物理观测：2次地震震中附近震前出现形变、电磁和流体观测异常,其中形变异常3项、电磁异常4项、流体异常1项,主要分布在柯坪5.2级地震震中附近。通过对2次地震序列进行跟踪,发现：乌恰5.0级地震余震较少,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震4次,最大震级为M_L 4.5;柯坪5.2级地震后余震较丰富,震后60天内共记录M_L 3.0以上余震10次,最大震级为M_L 4.7,计算得到序列h值为1.6,b值为0.73。综合分析认为,2020年5月新疆地区2次5级以上地震前存在的地震活动异常较少,但区域地震活动水平较强,主要存在具有中短期指示意义的地球物理观测异常。     

华东地区地震空区预报效能评估

对华东地区1970年以来的地震空区进行了预报效能评估。 结果表明: M_L≥3.0地震空区的报准率为0.45, 虚报率为0.55, 漏报率为0.57, R值为0.26; M_L≥3.5地震空区的报准率为0.31, 虚报率为0.69, 漏报率为0.75, R值为0.08; M_L≥4.0地震空区无对应的M_S5.5以上地震。 M_L≥3.0地震空区的R值高于具有97.5%置信水平的R₀值, 具有一定的预报能力, M_L≥3.5和M_L≥4.0地震空区不具有预报能力。 主震一般发生在空区内部边缘, 震前空区一般不会被打破; 空区的持续时间、 空区尺度、 震级下限与主震震级无明显线性关系; 空区主要分布在江苏、 山东及附近海域。     

龙门山断裂带地震活动的月尺度频度分布特征

利用Kolmogorov-Smirnov分布检验法, 对龙门山断裂带地震活动的月尺度频度分布进行了检验。 结果表明, 1970年以来M_L≥3.0地震活动半年频度符合正态分布, 而2000年以来M_L≥2.0级地震活动月频度符合泊松分布。 对半年频度和月频度分布随时间的变化做了进一步分析, 发现在1999年9月、 11月四川绵竹2次M_S5.0地震前和汶川M_S8.0地震前, 龙门山断裂带M_L≥3.0地震活动半年频度分布均表现出明显的异常变化, 在汶川地震前M_L≥2.0地震活动月频度分布出现异常变化。     

郯庐断裂带南段及邻区中小地震视应力的时空特征研究

利用安徽地区测震台网记录的波形资料, 采用波形分析和反演的方法计算了郯庐断裂带南段及邻区中小地震的视应力, 分析研究视应力的时空变化特征, 并讨论其与地震矩等震源参数之间的关系。 结果表明: ① 利用提取的地震震源谱数据计算得到郯庐断裂带南段及邻区中小地震的视应力值为0.05～0.9 MPa, 平均为0.20 MPa, 以此可作为该区域的背景应力水平; ② 时间变化显示视应力在黄海M_L5.1、 江西九江M_L6.0及河南太康M_L5.0地震前呈现持续高值异常状态, 震后趋于正常水平, 而江西九江6.0级地震后视应力再次出现高值异常, 随后发生了安徽定远M_L4.7地震, 一定程度上说明郯庐断裂南段及邻区中小地震的高视应力水平与华东地区中强震有较好的对应关系; ③ 空间分布显示高视应力集中区与地震高辐射能区域具有一定的相关性, 主要位于嘉山—滁州段的皖、 苏交界区附近和庐江县附近, 该区域相继发生过定远4.7级和安庆4.8级地震, 并推断认为庐江县附近发生破坏性地震的危险性可能更大, 值得高度关注; ④ 视应力随着地震矩增加而增加的趋势不明显, 拐角频率与地震矩大体呈负相关。     

2016年门源MS 6.4地震前后视应力变化

利用青海区域地震台网数字地震波资料,计算2010—2016年研究区域184个M_L≥2.5地震及2016年门源地震序列150个M_L≥2.0地震的震源动力学参数,分析视应力时空变化。结果显示：视应力与震级呈正相关,随震级增大而升高;门源6.4级地震前中小震视应力存在起伏变化,可能反映了区域应力场的增强;门源M_L 5.0强余震前小震视应力呈升高趋势。     

利用地震台网宽频带地震记录计算福建中等强度地震的震源机制解

2007—2009年福建及邻近地区共发生4级以上地震10次。 这些频繁发生的中等强度地震, 给当地居民的生活带来了不小的影响, 因而有必要加强对这些地震的分析研究。 本文利用BSL开发的矩张量反演程序TDMT_INVC, 使用福建数字地震台网宽频带台站地震波形记录, 对2007—2009年福建地区发生的4次M_L>4.2地震的震源机制解进行反演, 并对反演得到的震源机制解进行分析; 在反演过程中, 利用波形拟合方法确定这4次地震的震源深度。     

中原地区ML 3.0地震高频异常与ML 4.5以上地震时空特征分析

选取中原地区1970—2020年发生的983次M_L≥3.0地震,按季度、半年和全年统计地震频次,回溯检验各时段M_L≥3.0地震高频次异常与周边地区M_L 4.5地震的对应关系,得到以下结果：按照季度、半年和全年统计,3级地震高频次异常定量指标分别为5次、9次和18次,高频异常后1年内发生M_L≥4.5地震的概率分别为0.65、0.63和0.64,且R值计算结果表明,使用该方法预测地震具有一定可信度。将研究区以不同形式划分多种小区,进行3级地震高频次与M_L≥4.5地震震中空间相关性研究,发现在19次震例中,18次震例均可预估M_L≥4.5地震的发震区域,认为预测范围可由42平方度减小到21平方度,在少震弱震地区地震预测预报日常工作中,具有一定实用价值。     

2021年11月17日江苏大丰海域MS 5.0地震总结

2021年11月17日江苏大丰海域M_S 5.0地震发生在中强地震活动较为集中的黄海南部凹陷区,位于苏北—滨海断裂带附近,震源机制结果显示为走滑型破裂。截至2022年1月31日,发生M_L≥2.0余震14次,最大余震为2021年12月8日M_S 3.8地震,主震释放能量占比约98.89%,判断地震序列应为主余型序列。主震发生3天后地震序列迅速衰减,因余震数量偏少,无法得到合理的序列参数。本次地震视应力值约1.3 MPa,基本处于研究区域正常背景水平。鉴于鲁东—黄海地块历史地震期幕活动特征,认为江苏及近海区域近期发生6级以上地震的可能性不大。系统梳理此次大丰海域M_S 5.0地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,可知：①地震活动：震前存在地震平静、霍山地震窗、长岛地震窗和地震空区等趋势异常;②地球物理观测：震前存在兴化水温异常。综合分析认为,此次地震发生前,地震活动异常相对较少,并以趋势异常为主,地球物理观测异常相对偏少,震前出现的流体短期异常现象可作为短期判定的参考依据。     

尾波干涉技术在2017年重庆武隆MS 5.0地震后震源区地壳介质变化的应用

2017年11月23日,重庆武隆发生M_S 5.0地震,震后1个月内发生107次M_L≥1.0地震,双差定位结果显示,主震震源深度约10 km,破裂面呈近SW向单侧破裂。选取震中附近布设的3个流动台地震波形及观测资料记录,利用波形互相关技术,挑选武隆M_S 5.0地震后符合条件的重复地震事件,利用尾波干涉技术,分析震源区震后地壳介质变化。结果显示：①S波早期尾波部分呈明显的线性变化,可能由震源区附近地壳介质的波速变化所引起;②由震中距最小的重复地震计算的相对波速变化最大;③在P波尾波发现走时延迟和不相关系数均存在1个短周期“尖峰”变化,可能与震后地下介质中散射体的运移有关;④震后局部地区的地震波速度存在上升—下降的恢复过程。