关于临震异常特征的识别分析与研究——以汶川地震为例

运用频谱分析法处理四川境内多台地震仪观测资料,分析2008 年汶川大地震震前频谱特征。结果表明,在震前3~4 d出现较为明显的异常扰动现象,异常信号优势频率范围为0.18~0.25 Hz和0.10~0.18 Hz,其中前者主要受西太平洋台风影响,异常始于05-09,并于05-11强度达到最大,之后开始衰减;而后者异常从05-10开始逐步增强,震前10 h急剧增大,直至地震发生。四川境内所有台站分析结果都体现出0.10~0.18 Hz频段信号的震前急剧增加,可能与地震孕育有关。     

利用张衡一号卫星电场数据研究吉林松原、河北唐山MS5.1地震前后空间电场时空演化特征

利用我国第一颗电磁监测试验卫星张衡一号电场探测仪（EFD）载荷记录到的ULF/ELF频段电场功率谱密度（PSD）数据,限制Dst≥－30 nT和K_p＜3排除空间磁环境扰动后,分4个频段对2020年唐山古冶M_S5.1地震和2019年吉林松原M_S5.1地震前后空间电场时空演化特征进行研究。结果发现,2020年唐山古冶M_S5.1地震4个频段扰动幅度均显示出震前先抬升至最高点超过2倍均方差,而后在下降过程中发震,震后恢复的规律,且第2频段异常尤为明显;4个频段扰动幅度时间序列特征相似,且震前均超过2倍均方差。2019年吉林松原M_S5.1地震不同频段的扰动幅度时间序列特征不同,仅有第2频段超过2倍均方差。2次地震均在第2频段（371~879 Hz）出现震前异常扰动,认为该频段是地震异常提取的优势频段。     

湖北襄樊YRY-4分量式钻孔应变仪映震特征研究

通过台站地质观测环境及自检曲线分析可知,襄樊YRY-4分量式钻孔应变仪地质观测环境良好、观测数据质量较高,有利于地形变观测和地震异常信息提取。襄樊YRY-4分量式钻孔应变仪的映震效果受震级和震中距控制,在震前、同震、震后异常响应上表现出不同的特征。对于特大远震而言,钻孔应变仪四分量会同时形成大幅同震突跳变化,并且在震前和震后常表现为噪声变大或畸变。钻孔应变仪多次记录到震中距100~200 km的近震弱震,同震响应均表现为小幅突跳。襄樊YRY-4分量式钻孔应变仪记录到2018-09-08湖北襄阳襄城M2.5级地震,该地震为地方震且震源较浅,同震响应表现为大幅向上阶变,并且在震前4个分量几乎同步记录到2次小幅突跳异常。     

临汾台摆式倾斜仪平行观测的差异性特征及其观测布局建议

根据临汾地震台石英摆、垂直摆、宽带垂直摆3套摆式倾斜仪器的观测资料,对山西中南部几次中等地震进行分析,发现在地震前各仪器同测向曲线有一定的异常反映,但异常并非呈相关一致性变化,有的还表现出明显的差异性特征;在同一台址条件下,异常的差异性与仪器的工作周期、动态响应范围、记录频段等有关;河津地震前后宽带垂直摆倾斜仪记录到的连续阶跃扰动(错位掉格)可能是慢地震现象,由此说明了宽频段仪器的优越性及发展性;建议在形变台网观测中,同一台站应建立宽频或多种同类型的形变观测仪器,组成尽量具有低、中、高频段的全面观测系统,这可能对于扑捉近震的短临前兆异常有实效意义.     

首都圈地区中强地震前固体潮调制比特征分析

基于中国全国小震目录,采用固体潮调制比时空扫描方法,对首都圈地区1987年以来的中强地震前固体潮调制比的时空变化特征进行分析。结果表明,对于9次M_S≥5.0地震,有7次在震前1 a、震中100 km范围内出现调制比高值异常,地震对应率为78%;高值异常持续时间通常为3~5个月,并多在震前数月内消失。固体潮调制比分析在首都圈地区表现出较好的映震能力,能为该区域中强地震预测提供一定的参考依据。     

汶川地震前地震连续波形资料中的异常信号

以汶川地震震中距800 km范围内169个地震台站在震前40 d的连续波形资料为研究对象，分析其记录的可能异常信号，得到了两类比较明显、影响范围较大的震前异常信号，按照信号波形形态称之为：1）纺锤状异常。在约63%的台站中出现，持续时间1.5~2 d，振幅绝对值大多为1 700 count，优势频率约为0.2 ~0.3 Hz。 2）突跳异常。在约15%的台站出现，在南北分量出现较多，持续时间大多在2 000 s左右，振幅大多±2 000 count，优势频率约为0.1 ~0.2 Hz。分析异常机制认为，纺锤状异常可能与台风影响有关，突跳异常可能符合较新的孤立波前兆解释。该研究结果有助于深入了解地震孕震过程和地震前兆异常信号的捕捉。     

河北唐山丰南4.5级地震前重力变化

利用首都圈地区2017~2019年流动重力观测资料,分析2019-12-05河北唐山丰南4.5级地震前不同时间尺度的重力场变化。结果表明：1）0.5 a尺度重力场变化图像可较好地反映此次地震“震前1 a重力场持续出现上升（正）变化-震前局部反向（负）变化-在重力变化梯度带零等值线附近发震”的演化过程;2）震前0.5 a、1 a和2 a尺度重力场均显示,地震发生在重力变化零等值线附近;3）地震前观测到的重力变化可能由深部热物质上涌引起。     

青海玛多MS7.4地震安西站VP宽频带倾斜仪数据特征分析

青海玛多M_S7.4地震前甘肃省安西县地震监测站VP宽频带倾斜仪出现明显异常变化且记录到该地震的同震波形。结合CTS-1地震计进行融合分析可知,2套仪器同震波形的震相到时基本同步,表明2套仪器具有可靠性和一致性,但震相记录特征存在差异。2021-04-17 VP宽频带倾斜仪数据打破原有倾斜趋势,年变向西北方向倾斜,05-13恢复为向西南方向倾斜,震前记录到倾角急剧增大的方位与震中至台站的方位一致,倾斜旋转变化方向与区域构造应力方向一致。在同时段时均值数据时频谱中,异常时段存在（1.085~4.340）×10^-6 Hz(周期为64~128 h)的低频信号。此次地震中2套仪器的优势频率和时频变化特征存在显著差异,这种差异可能与2套仪器不同的机械结构、频段宽度、采样频率有关。     

平果4.5级地震前MODIS卫星热红外异常分析

收集2012-12～2013-03 广西平果Ms4.5地震震区连续的MODIS/Terra卫星遥感热红外资料,经去云等数据处理,选取观测质量最佳的北京时间凌晨5：00～7:00之间的热红外数据进行地表温度反演,分析地震前、后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系,并讨论了震区地形地貌、季节性气候等非构造因子对地温异常的影响。结果表明：1）在平果Ms4.5地震发生前2个月震中附近出现热红外异常增温现象,异常增温与发震时间有一定对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右,震前7 d异常增温幅度达到峰值,震后温度逐步降低。2）与地形地貌、季节性气候等非构造因子相关分析表明,平果Ms4.5地震反映出震前构造“增温”信息。3）异常升温由震中沿北西向发育,与此次平果地震北西向发震构造较为一致。充分考虑地形地貌、季节性气候等非构造因素对异常升温的影响,认为此次平果Ms4.5地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。 
〖HT5”H〗关键词〖HT5”K〗： 平果Ms4.5地震| 地表温度| 地形地貌| 季节变化| 前兆异常     

GPS揭示的现今地壳运动与地震前兆特征

利用“中国地壳运动观测网络”产出的GPS观测资料,采用球坐标系下非连续变形算法对资源进行计算,以此为基础,对我国大陆地块及其边界带运动与形变进行了分析。对GPS基准站的连续观测序列采用小波变换进行分解变换,分析了部分震例,探讨了从GPS连续观测序列提取地震前兆的方法。初步取得两点认识：（1）7级以上的大地震主要发生在走滑运动量大的活动边界,且与高应变率地块有关,这可以作为地震中长期预测判据;（2）GPS基准站连续观测序列中的低频段,地震前6个月或稍长时段有一定的前兆异常出现,这可以作为地震中短期预测判据。     

应城MS4.9地震前第二类地脉动信号异常分析

2019-12-26应城M_S4.9地震前,襄阳重力台记录到第二类(double frequency, DF)地脉动信号持续增强异常。对比全球能量辐射模型(ASSM)及西太平洋台风数据发现,震前10 h左右的DF地脉动增强及优势频率增大的异常与西太平洋Phanfone台风靠近中国大陆这一远场信号源关系较弱,与本地未知近场同源同频信号有关。结合恩施重力台观测分析认为,该异常信号不属于应城地震前的慢地震事件。此外研究发现,长江中游巴东-秭归段和襄樊-广济断裂及其邻近区域5次M_S4.0以上地震中的4次都与七曜山-金佛山断裂附近发生的M_S4.5~5.0地震呈成组活动,时间间隔为0.5~1 a,且发震时间都在DF地脉动信号的高噪声水平时段内(10月~次年3月)。当恩施-襄阳DF地脉动信号基线的月中位数和众数值的差异持续4个月增加或处于高值时,研究区发生M_S4.0以上地震的可能性增加。对震前DF地脉动信号异常特征的总结可为预测未来长江中游巴东-秭归段和襄樊-广济断裂及其邻近区域M_S4.0以上地震的发生时段提供经验指标。     

四川珙县下软上硬山岭地貌斜坡地震动响应特征

强震中下软上硬坡体同震崩塌发育, 为了揭示这类坡体地震动的响应特征, 在珙县五同村安置了强震监测仪, 对斜坡表面和不同岩性的地震动响应进行监测, 并记录到不同方位、不同震中距的2次地震。研究表明: ①地震动响应规律有极强的方向性和距离性。2次地震相距监测站台的方向和距离不同, 使Ms 4.0级地震的峰值加速度和阿里亚斯强度反而比Ms 3.2级地震小。②0~30 Hz的地震波在低地山岭的高陡临空面附近有放大效应。1#监测点的主频小于3#与5#监测点, 3#监测点的主频最高。5#点的幅值范围为0.018~0.055 m/s-2, 3#点幅值范围为0.036~0.087 m/s-2, 3#点相较于5#点, 其三向最高幅值同比放大了1.58~2.0倍。③泥质砂岩的主频为4.8~8.4 Hz, 灰岩的主频为5.5~21.4 Hz, 不同的岩层共振频率不同, 灰岩对地震波的选频放大效应强于泥质砂岩。④地震波在不同高程的山岭斜坡部位具有选择放大作用, 在一定范围内高程越大地形放大效应越明显。      

张北6.2级地震的连续形变前兆异常时空特征

采用首都圈连续形变观测网内倾斜及应变的观测资料,对张北地震的前兆异常及其特征进行了分析研究,得到如下结果:震前1年半到两年(即1996年)在这一地区存在较大区域的连续形变异常;在这种中长异常背景的基础上,倾斜、应变观测结果再次出现新一轮异常,并且新的异常在观测地点和时间上一致,异常点相对于中长期时的空间范围缩小,向震中区集中(约200 km范围内).新一轮异常从其中最早的异常开始到地震发生在1年以内,并且随发震时间的逼近,不同观测项目和不同观测方向的各种参量的异常表现更为一致和显著,其中以离震中最近的张家口的异常变化最为突出.     

大姚6级双震前的地震前兆特征

在连续形变观测资料中除了存在于整个时间域的短周期潮汐信息(固体潮)外，还有出现在某个时间段的长周期非潮汐信息．如何从时间或空间上认识和提取这些信息．成为认识地震过程和进行地震预报关键和迫切的问题之一。利用小波分析的时一频特性和奇异性检测特性，对大姚6级双震前的连续形变观测资料进行了处理，提取潮汐资料中的非潮汐信息。发现在地震前震中附近的形变台站都接收到了相同频段的异常信号．周期为几天到十几天，出现在各个台站的时间也大致相同。这些在震前具有一定时、空分布的信息有可能是地震前兆。     

基于S变换的唐山四分量钻孔应力时频特征分析

以2016-02～11期间唐山四分量深孔地应力连续观测数据为基础，使用S变换技术获得区域构造信息的时频特征，讨论其与近场小震及远场大震事件的关联性。研究发现，唐山台近场25 km范围内5次小震事件发生前的数日内，其地应力连续观测数据的S变换结果在720～1 440 min周期范围内均表现为高能量簇异常，且与潮汐因子的日常形态存在显著差异；2016-04-15日本九州M7.0级地震的同震效应主要对地应力S变换结果中周期小于240 min的频段具有较大影响，因此，唐山地应力高能量簇特征可能来自于区域构造应力场动态调整，而非远场大震的同震效应，说明地震事件前后的构造应力时频演化特征与近场地震活动可能存在较高的前兆关联性。     

大姚、民乐-山丹地震前的中短期前兆

利用川滇及青藏块体北缘地区上世纪80年代至2003年的跨断层流动形变观测资料，借助应变强度比时序曲线，通过丽江Ms7．0、景泰Ms5．9等震例研究，获取与2003年7月大姚Ms6．2、Ms6．1地震和10月民乐-山丹Ms6．1地震孕育有关的中短期前兆异常。分析表明：①大姚、民乐-山丹地震前1年内异常场地数远超过场地总数的1／3，相对近源区异常在发震地区占一半；②大姚Ms6．2地震前半年内，盐源-丽江地块及其邻近区域以及北东向延伸的川滇交界地区异常明显增多，相对集中。2003年7～9月大幅减弱；而鲜水河断裂、楚雄-通海断裂南段有所增强；③民乐-山丹震前十余天至数月内相对近源区及其邻近构造区域呈现异常相对分散-相对集中且局部增强-一临震前减弱的时空演变特征。震后一个月内青藏块体北缘地区仍有近1／3的场地呈现异常(海原一六盘山断裂带尤为突出)。     

Morlet变换在超宽频带地震仪记录的汶川震前数据处理中的应用

介绍了Morlet小波变换的基本原理和特点。以汶川地震为例，选取2008-05-01~05-12的地震计垂直向连续波形数据，使用Morlet小波变换得到时频谱。分析时频图发现，在汶川地震发生前的数十h中，0.1~0.2 Hz频段的能量幅值出现明显的递增趋势，是非台风扰动引起的频率异常，与已有论文结论符合良好，证明Morlet小波变换是分析震前频率特征的有效方法。     

九寨沟MS7.0地震前跨断层水准前兆异常与震后变化

利用2017-08-08九寨沟MS7.0地震前震区北侧青藏块体东北缘跨断层短水准观测资料，以及震后8月、9月两期加密复测结果，综合观测曲线、异常时空演化特征及特征强度指标，分析九寨沟地震前断层形变异常及震后变化。结果显示，九寨沟地震前1 a多西秦岭至六盘山构造区异常比较集中；震前1~3个月西秦岭构造区及其附近(震区周边300 km范围内)短期异常增多，异常特性以逆断性突跳为主，对该次地震有中短期-短期前兆反映；震后1个月西秦岭构造区多数异常调整恢复。     

郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”断层活动特征与地震关联性研究

利用郯庐断裂带安徽段及“霍山窗”区域的跨断层水准测量资料，运用断层形变累积率及年滑动速率比方法计算各测线近20 a的观测数据，研究区域内断层活动及能量积累的整体空间演化特征，梳理各测点所跨断裂带的断层形变特征及变化过程，从空间分布和时间演化的角度探讨断层活动特征与安徽及邻近地区中强地震的关联性。结果显示：1）郯庐断裂带安徽段断层形变累积率总体高于“霍山窗”区域，震前存在高值聚集、区域分界、高密度低值梯度带等特征，显示震前的应力积累背景；2）安徽地区断层活动明显受郯庐断裂带整体活动的影响，区域性差异和阶段性变化显著；3）断层形变的年滑动速率比异常对地震活动的判断具有一定的指示作用，主要表现为震前2个月~1 a的高值异常及多个测点的群体性异常等特征，随着震级的增大，异常分布范围和变化幅度均有所增大。     

2016-08-24缅甸M_S6.9地震热红外异常研究

利用中国静止气象卫星FY-2E/G热红外亮温资料,采用小波变换和相对功率谱法对2016-08-24缅甸M_S6.9地震震前热红外资料进行分析。研究表明,地震震前存在显著的亮温变化,其热异常现象具体特征为:1)在2016-04-26开始出现热异常,相较以往震例表现出异常凸显、出现时间早且持续时间久的特点;2)异常区的时移性,该次异常区范围随时间推移逐渐扩大,至震前2个月左右异常面积达到最大,随后逐渐衰减直至完全消失;3)功率谱信息表现出增强的特征,异常持续时间在50d以上,特征周期为16d,最大相对变化率大于16倍。