地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究——以2001年昆仑山8.1级地震为例

以 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山 8 1级地震为例 ,运用月均亮温点对点差值分析法和断裂带内外亮温差值分析法 ,研究了活动断裂与震前红外异常的空间关系及发震断裂上震前卫星红外异常的时间演化过程。研究发现 :震前月平均亮温相对于 2 0 0 0年同期平均亮温的增温区沿发震断裂呈条带状分布 ;从震前 1个半月的 2 0 0 1年 10月开始 ,断裂带内外的相对温差发生明显变化 ,断裂带内的平均亮温与其外围的平均亮温差从 - 2℃增加到 1℃ ,相对增温幅度达 2～ 3℃左右 ,地震之后相对温差又回到正常状态。由此可见 ,震前卫星红外增温与东昆仑断裂带存在着明显的对应关系 ;地震前沿断裂带的红外增温大于其它地区。断裂带内外亮温差值分析法是定量研究红外增温与活动断裂的时空关系、挖掘震前增温异常的有效方法     

断裂带内外温差法在震前红外异常研究中的应用

以2000年姚安MS6.5地震、1997年玛尼MS7.5地震为例,应用断裂带内外卫星红外亮温差(下文简称亮温差)值分析法,研究震中附近活动断裂上震前卫星红外异常的时间演化过程。分析结果表明,在正常时期红河断裂带内外的亮温差值在0～1.5℃范围内波动,而在异常表现很强烈的时段,沿红河断裂带内外的亮温差达到3℃以上,比正常时期高出2℃左右。通过对1997年11月8日玛尼7.5级地震发震断裂——马尔盖茶卡断层东段1996,1997,1998年3年带内平均值和带内外的亮温差值的对比研究发现,由于受大面积降雪的影响,1997年10月初至11月中旬,断裂带内平均亮温比1996和1998年同期亮温都要低,但断裂带内外亮温差值却比1996和1998年同期高出2～3℃左右。地震之后相对亮温差很快回到正常状态。运用同样的方法对华北和川滇近几年未发生强震的几条重要的活动断裂带的卫星红外亮温特征进行了研究,未发现类似震前红外异常的情况     

昆仑山口西8.1级地震红外异常的新认识

对东昆仑断裂卫星红外影像的地貌特征进行地学理解的基础上,对2001年昆仑山口西8.1级地震前后的红外图像进行了进一步分析;利用红外图像差值剖面线分析法,将地震前后的遥感图像进行灰度值差分处理、红外亮温变化检测,然后对断裂带的不同段落进行红外亮温值剖面线分析。结果发现:(1)震前10天左右在东昆仑断裂带的西段区域出现明显的增温异常,震前7天出现奇特的异常云,这可能是深部上涌的气体导致的蒸发致冷效应,应是一种地球内部热动力作用引起的地球排气现象;(2)图像差值剖面线分析结果显示震前2天红外增温异常集中在两个区域:一是主震震中所在的布喀达坂峰附近;二是在宏观震中附近的库赛湖地区。与前人的研究结果相比,本文发现的异常其时、空特征更突出,可能有一定的临震指示意义。     

近年于田2次7.3级地震热红外异常特征分析

利用热红外遥感数据地震处理软件,对中国静止气象卫星FY2C/2E亮温观测数据进行处理,得到2008年3月21日和2014年2月14日于田2次7.3级地震的热红外异常特征。结果表明,热红外异常特征周期均为64天,震中发生于热异常区边缘和热异常条带交汇部位;2008年地震短临异常显著,2014年地震中短期异常明显;西昆仑和阿尔金断裂带的热异常起伏程度相似,热红外异常可能与断裂活动密切相关。在监测能力弱的地区,开展热红外资料在地震预测应用研究工作,可以弥补地震前兆监测能力弱的问题。     

震前卫星红外亮温异常时空演化特征分析

主要利用统计方法建立红外亮温背景场及异常检测模型,来提取2012年华北地区的红外亮温异常信息,并对2012年唐山4.8级地震和宝坻4.0级地震前的异常演化过程进行分析研究。结果表明:背景场方面,红外亮温的多年月背景场具有夏高冬低的年变特征,符合季节变化规律,红外亮温与高程呈负相关关系;基于历年同期亮温偏移指数K值方面,2012年5月28日唐山4.8级地震震前在唐山断裂带以南存在明显强烈的K值异常,在震前8小时达到最大约3.3。6月18日宝坻4.0级地震在震前也存在红外亮温异常现象,但是较弱。     

从卫星红外亮温与大地热流的关系看地震前的热红外异常

一些强地震前地表可产生热异常是人们比较一致的认识,但能否用卫星遥感技术观测到地下热异常则存在很大的分歧.本文试图通过分析热红外亮温与大地热流值的关系,探讨利用卫星遥感技术观测地震热异常的可能性及其存在的一些问题.研究结果表明:（1）在绝大多数情况下,亮温随大地热流值的升高而升高,升高的速率平均为0.057℃/mW·m^-2.如果地震引起的大地热流异常为100 mW·m^-2,则有可能产生卫星红外平均亮温约5.7℃的异常.（2）不同地区亮温随大地热流值变化速率不同,即使地震前出现了卫星热红外亮温异常,但不同地区表现也是不同的.（3）在一些地区一些季节,亮温与大地热流值关系不明显,可能是亮温数据受气象因素干扰所致.这说明地震前的热红外亮温异常是复杂的,甚至有时是难于观测到的.     

活动断裂带的地形地貌差异与红外亮温年变特征的研究

利用NOAA卫星夜间第五通道红外影像和数字高程资料,以青藏高原北部的东昆仑断裂、阿尔金断裂和祁连山-海原断裂为例,定量分析了在地震活动相对平静的年份内活动断裂的地形地貌差异与红外辐射的动态变化.研究结果表明,断裂两盘的垂直升降差异是导致活动断裂红外亮温差异的主要原因,地形与红外亮温保持了良好的负相关性,并且这种负相关性与气温垂直递减率基本统一,这说明提取震前红外辐射异常时首先应考虑剔除区域气候的影响.此外断裂两侧的岩性差异、水系分布以及人文环境等地形地貌因素对断裂带的红外亮温也产生一定作用.对活动断裂进行红外辐射亮温年变形态的研究,能为有效提取震前红外辐射异常积累一些有意义的经验和认识.     

中国大陆几次强地震活动的卫星红外异常分析

通过对 2 0 0 0年在中国大陆发生的 3个 6级以上地震的卫星红外异常特征的初步分析 ,得到了一些有意义的结果 :1)卫星红外异常的分布与地质构造 ,特别是活动断裂的关系密切 ;2 )地震震中常位于红外温度的相对高值异常的边缘或附近 ,异常的发展具有非对称性 ,异常一般都是从震中附近的某一侧向震中区扩展 ;3)红外异常的时空分布规律在不同的地区是不同的 ,异常信息的提取要结合具体的构造条件、地理环境和气象因素进行分析     

基于MODIS数据的伽师—阿图什交界MS5.8地震热红外异常检测研究

以2011年8月11日在伽师—阿图什交界处发生的5.8级地震为例,利用MODIS的LST产品数据,采用STL分解法有效地去除地表温度时空数据中的年变趋势及季节因素周期性的影响,对其余的残余项进行GESD异常检测,并分析2008年1月1日至2013年1月1日的LST异常及其他地震的关系数据,研究结果表明:(1)地表温度的变化具有明显的时空变化趋势;利用STL分解法可以看出震前存在明显的热红外异常,增温现象经历了"出现-扩大-分散增温-增温幅度达到极值-消失-发震"等几个阶段。(2)发震前四个月研究区周围存在明显的热红外异常,2月10日发震断层周围出现大面积异常,异常特征持续2个月后的4个月发震,峰值距发震时刻时间间隔较长。(3)余震分布与断裂带和热红外异常分布特征相关,震后大部分余震主要分布在主震发生的震前出现热红外异常的断裂带附近。(4)通过对比同地区相似震例发现,本次地震与2018年9月4日伽师县M_S5.5地震的热异常特征有许多共同点,其中相同的峰值距发震时刻的时间间隔具有一致性,为震前热红外异常特征的归纳提供典型的参考信息。该次地震热红外异常显著,进一步验证了...     

汶川和芦山地震前后巴颜喀拉地块中东段红外亮温分析

基于MODIS卫星遥感红外数据,用小波方法提取并分析了汶川和芦山地震前后巴颜喀拉地块中东段红外亮温低频信息。结果显示,1在汶川8级地震前,巴颜喀拉地块中东段红外亮温升温异常多次出现(5次),震后近5年无升温异常出现,在芦山7级地震前2个月再次出现升温异常;2汶川地震前升温异常的高值区在空间上有逐渐往龙门山断裂带方向迁移的特点;3在全部6次升温异常中,只有2008年4~6月和2013年2月~4月19日2次临近地震的异常,巴颜喀拉地块中东段内部亮温出现大幅度均衡升温,这可能是该地区强震的临震信号。     

红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨

针对2003年发生在云南大姚的两次6级以上地震，利用1999年、2003年和2004年的NOAA卫星资料，对川滇地区（22deg;～33deg;N，97deg;～107deg;E）的热红外影像进行了对比分析解译，对红河断裂高温条带的亮温年变特征作了分段和分区统计分析. 结果表明，红河断裂高温条带的成因与水系和地形等地表环境因素有关，是由下垫面热辐射差异造成的红外影像特征. 但在地震年份，高温条带内的亮温年均值明显高于非地震年份，这说明地震年份断裂的热活动性增强，能够引起高温年变异常. 利用卫星热红外遥感资料，通过监测不同年份之间高温条带的相对活动水平， 可以对这种地震前的断裂热活动性进行监测和异常判断.      

Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe fault and its relation to earthquakes

Introduction The relation between satellite thermal infrared anomaly and earthquakes or fault activities has been studied for more than ten years. Many researchers contribute themselves to the research field and made some progress (Gorny et al, 1988; Andrew et al, 2002; WANG and QIANG, 1995; ZHENG et al, 1996; QIANG and DIAN, 1998). In recent years, with the rapid development of satellite remote sensing technique and its wide application to the field of seismology, more and more rese…     

Possible thermal brightness temperature anomalies associated with the Lushan (China) MS7.0 earthquake on 20 April 2013

Lushan M_S7.0 earthquake occurred in Lushan county, Ya'an city, Sichuan province of China, on 20 April 2013, and caused 196 deaths, 23 people of missing and more than 12 thousand of people injured. In order to analyze the possible seismic brightness temperature anomalies which may be associated with Lushan earthquake, daily brightness temperature data for the period from 1 June 2011 to 31 May 2013 and the geographical extent of 25°E-35°N latitude and 98°E-108°E longitude are collected from Chinese geostationary meteorological satellite FY-2E. Continuous wavelet transform method which has good resolution both in time and frequency domains is used to analyze power spectrum of brightness temperature data. The results show that the relative wavelet power spectrum (RWPS) anomalies appeared since 24 January 2013 and still lasted on 19 April. Anomalies firstly appeared at the middle part of Longmenshan fault zone and gradually spread toward the southwestern part of Longmenshan fault. Anomalies also appeared along the Xianshuihe fault since about 1 March. Eventually, anomalies gathered at the intersection zone of Longmenshan and Xianshuihe faults. The anomalous areas and RWPS amplitude increased since the appearance of anomalies and reached maximum in late March. Anomalies attenuated with the earthquake approaching. And eventually the earthquake occurred at the southeastern edge of anomalous areas. Lushan earthquake was the only obvious geological event within the anomalous area during the time period, so the anomalous changes of RWPS are possibly associated with the earthquake.     

安宁河断裂带北段的最新地面活断层与地震潜在能力研究

从最新地面活断层的不连续性,断层滑动速率以及古地震研究的角度讨论安宁河断裂带北段的地震潜在能力,认为不连续的活断层可能成为各自独立的地震破裂单元,从而决定了地震的潜在能力,其中,野鸡洞破裂段的潜在地震能力最强,可达7级。上次地震至今的平静时间已接近古地震的平均重现间隔,因而具有高度的地震危险性     

盲断裂、褶皱地震与新疆1906年玛纳斯地震

１９０６年玛纳斯７．７级地震时沿准噶尔南缘断裂产生的地表破坏是由非构造成因的振动和重力效应而形成的。天山山前第二排逆断裂和褶皱带是这次地震的发震构造，沿带已发现了长约１３０ｋｍ的断续的地表破裂和最新隆起带。所以１９０６年玛纳斯地震是沿北天山主逆断裂带发生在深部的一次盲断裂地震。地表变形主要以褶皱隆起为主，是一次典型的“褶皱地震     

新发现的唐山地震大断层

在对唐山地面塌陷的研究中发现了一条与唐山地震相关的大断层,该断层至少长90km,地面垂直错距3m,明显具有铲形正断层特点。该断层倾向NW,可分为南、北2段。南段的确定主要依据震后地面形变野外调查、水准形变资料、航片解译和石油地球物理勘探资料;北段的存在则有强烈线状喷沙冒水分布以及地震反射测深资料作为证据。唐山地震主震的余震大致分布在该断层地表出露迹线的NW侧,这种位置关系显示了新发现的断层对唐山地震的控制性     

华北地区中强震前卫星红外亮温变化研究

应用相对功率谱估计方法对华北地区中强地震前静止气象卫星热红外遥感亮温资料进行时频分析, 结果表明: 华北5级以上地震发生前存在显著的亮温热异常, 震前1个月左右异常开始出现, 高值幅值持续时间超过20天, 功率谱幅值最高可以达到平均值的7倍以上, 且发震区域一般位于异常区边缘或异常区域内的断层上。     

利用遥感技术研究断层现今活动的探索——以玛尼地震前后断层相互作用为例

中国地震局地质研究所; 中国地震局构造物理开放实验室