汶川MS8.0地震前成都台NE测线 地电阻率异常的进一步研究

汶川M_S8.0地震前, 位于震源区内的成都台NE测线地电阻率显示了数年大幅度趋势下降异常, 其年变化甚至严重畸变到消失的程度, 它和多年来我国7级以上大地震记录到的异常形态有极大的相似性, 被认为是最清晰的异常之一. 然而, 长期的观测表明, 成都台NE测线地电阻率与测区潜水水位年变化呈正相关. 因此, 关注异常发展过程中测区水位变化, 成为汶川M_S8.0地震震例地电阻率异常科学总结的重要课题之一. 本文通过对成都台建台以来NE测线地电阻率的全程分析, 确认与汶川M_S8.0地震有关的地电阻率异常变化属于全程变化的第三阶段(1999—2008年). 分析了第三阶段同步观测的地下水位数据, 并进行了地电阻率和地下水位趋势变化的综合分析. 最终确认与汶川M_S8.0地震有关的地电阻率异常经历了前、 后两个时段: 前期2004年2月—2006年2月, 小幅趋势上升, 幅度约为1.9％; 后期2006年2月—2008年2月, 趋势下降, 幅度达-6.8％, 如此大幅度快速下降现象, 是成都台建台30多年来从未见到的. 基于前人开展的试验工作的启示, 推测与此下降相应的测区底层(h＞96.6 m)介质电阻率减小量可达22.3％左右. 其量级之大, 须用承载标本试验中岩石破裂前微裂隙广泛发育和排列趋同化导致的地电阻率变化来解释, 由于成都台位于汶川地震震源区内的特殊位置, 可以作为汶川地震孕震物理过程研究中的重要约束条件之一.      

汶川8.0级地震前的地电阻率异常分析

利用四川及邻近地区的地电阻率观测,分析了汶川8.0级地震前的地电阻率异常现象.结果表明,这次汶川8.0级地震前,距离震中最近的郫县观测台地电阻率在单测向下降幅度达到7.2%,下降持续时间在2年左右,震前5个月异常转折,地震发生在地电阻率恢复上升阶段.另外,沿南北地震带多个台站在地震前2个月内出现阶变,变化幅度最大超过10%.地电阻率异常的方向性及台站空间分布特征反映了异常信息与构造走向及地震孕育机制之间的密切关系.     

汶川8.0级地震以及其它大震前的地电阻率异常特征

对2008年汶川8.0级地震前周边远近台站的电阻率异常特征进行了分析.离震中400 km内的郫县、甘孜、冕宁、武都四个台站基本都存在1年以上的中期异常;距震中较远的兰州台和天水台则出现了短临异常变化.总结了我国9次7级以上大震前地电阻率台观测资料,认为电阻率异常形态以负异常为主,在极值附近或转折恢复过程中发生地震.震中附近台站多数有异常,大部分为一年以上中期的变化,年变形态消失;震前能观测到短临变化;一般在极值点附近发震.较远台站部分存在异常;短期和临震异常变化相对增多;在回升过程中或异常恢复后发震.     

汶川地震前的地电阻率异常分析

利用四川及其周边省市的地电阻率观测资料,分析了汶川地震前的地电阻率异常现象.发现这次8.0级地震前,距震中310km范围内有5个台站,其中有4个台站出现2年以上异常,距离震中最近的郫县台(36km)的NE向,自2006年6月下降,至2008年1月下降幅度达到7.2%,1月底转折回升,至地震发生异常时间为2年半左右,地震发生在地电阻率恢复上升阶段;变化形态为趋势下降和年变形态消失.     

四川芦山MS7.0和汶川MS8.0地震前地电场变化研究

应用四川芦山M_S7.0和汶川M_S8.0震中周围部分地电场观测台站的资料,主要利用地电场波形比较和极化方位变化两种方法,并结合观测台站的工作日志,对两次地震前地电场观测资料进行了分析研究,并得出:芦山M_S7.0和汶川M_S8.0地震前部分台站地电场波形出现变异现象,主要表现为两种形式:日变波形的畸变(如盐源台和泸沽湖台)和相应时段地电场频谱特性出现变化,这些变异基本上出现在震前1~2个月内;利用两次地震前地电场观测的日均值计算了部分观测台站的地电场极化方位,发现在震前地电场的极化方位出现了大幅变化,最大变化幅度达160°,最小变化幅度也有10°;初步研究还发现,两次地震前夕,震中周围部分台站极化方位的正向或反向延长线,相汇集的区域与地震的震中有一定联系;对于研究所得结果,从地震电信号的产生机制和震源特性方面进行了尝试性理论解释.     

汶川MS8.0级地震余震分布及周边区域P波三维速度结构研究

利用川滇地区长期积累的地震走时观测资料和汶川地震余震观测资料对汶川地震震源区及周边区域地壳和上地幔P波三维速度结构进行了研究.结果表明,浅部P波速度分布与地表地质之间具有很好的对应关系.龙门山断裂带在20 km以上深度表现为高速异常带,彭灌杂岩体和宝兴杂岩体为局部高速异常区.龙门山断裂带中上地壳的局部高速异常体对汶川地震的余震分布具有明显的控制作用.在余震带南端,余震全部发生在与宝兴杂岩体对应的高速异常体的东北侧;在余震带的中段,与彭灌杂岩体对应的高速异常体在一定程度上控制了余震的分布;在余震带的东北端,宁强-勉县一带的高速异常体可能阻止了余震进一步向东北扩展.龙门山断裂带中上地壳的P波高速异常表明介质具有相对较高的强度,在青藏高原物质向东挤出过程中起到了较强的阻挡作用,有利于深部能量积累.在30 km深度之下,扬子地块具有明显的高速特征,其前缘随深度增加向青藏高原方向扩展,在下地壳和上地幔顶部已达到龙门山断裂带以西.     

汶川8.0级地震前可能的测震学异常

笔者作了龙门山断裂带上2001-2007年每年ML3.0地震分布图和2008年1月至5月11日3级地震分布图,发现2008年1月至5月11日龙门山断裂带上发生的3级地震距离5月12日8.0级地震震中较近且较多;除2005年外,其他年份3级地震离8.0级地震震中较远;8.0级地震附近2008年2月14日和2月28日分别发生的3.7和3.8级地震,是该地2005年以来震级最高的地震,说明8.0级地震前震中附近地震活动有所增强.     

汶川8.0级地震前邻区远程动态触发小震活动异常特征研究

基于龙门山断裂带及邻区2000—2008年的小震目录资料,采用全球7级以上地震活动影响“叠加”的思路,系统分析震前邻区小震受远程动态触发的异常活动特征。结果表明：汶川8.0级地震前,龙门山断裂带及邻区的小震活动明显受全球7级地震活动的影响,震前1年左右龙门山断裂带及邻区小震活动受远震动态触发活动的异常特征显著。并采用随机检验方法和改变统计参数对计算结果的可靠性进行验证。该方法能够有效地突出震前发震断层上远程动态触发小震的异常活动特征,对区域强震危险性评估具有一定的参考意义。     

2008年汶川MS8.0地震前成都台NE向地电阻率趋势异常的数值模拟

本文针对汶川大地震前位于源区特殊部位的成都台NE测向地电阻率的大幅度趋势下降过程, 以测区地表地电阻率变化与测区内部介质(真)电阻率变化的物理联系的理论为依据, 模拟了测区底层因受孕震过程影响出现一个电性变化区域, 计算了该区域电阻率变化的程度以及其上界面逐步(向上)扩展对成都台地表装置系统地电阻率变化的影响。 结果表明, 当底层电性变化区域介质电阻率发生某种减小时, 在成都台的装置系统上测到的地电阻率确实会下降, 下降的幅度随着变化区域上界面向上的扩展而单调增大; 变化区域电阻率减小的程度越大, 这种影响也会更显著。 对于成都台7%的趋势下降异常而言, 从数值模拟的角度来看, 变化区域的电阻率变化可以取多种可能的量级, 不过不同量级的变化与其相应的上界面位置有关, 例如: 底层变化区域真电阻率下降幅度达20%左右时, 变化区域上界面到距地表430 m时, 地表装置视电阻率下降可达1%, 其影响才开始为地表装置系统所识别; 而要解释地表视电阻率有7%左右的视电阻率下降变化, 则要求这个变化区域的上界面上升到距地表122 m左右。     

汶川MS8.0大震前的电磁现象

本文应用最大熵谱估计方法(MEM)等处理了2008年四川汶川M_S8.0地震震中周围电磁台的观测数据,研究了地电、地磁场变化,得到:(1) 在汶川大震前,位于青藏高原东北缘的电磁台记录了显著的自然电场变化、地电场功率谱值增大以及地磁场日变化波形畸变等电磁现象,特别是地电场周期约小于3 h的低频成分的谱值增大了3个数量级以上.(2) 在距离主震震中约500 km范围内,记录了地电、地磁场低频谱值增大为主的电磁现象,特别是距离主震震中最近的成都台地电场谱值增大了4个数量级.(3) 震前电磁现象的时空分布与青藏高原的大震活动(包括2008年新疆于田M_S7.3地震)有大空间尺度的构造关联性.本文讨论了电磁现象的机理,认为在震前地下介质内部的微裂隙发展、定向排列过程中,微破裂"机-电转换"作用和地下水运移等多因素引起了地电、地磁场变化.在本次大震前电磁现象的时空强图像很复杂,可能原因是台站所在处的地下局部介质作用和震源孕育激发的电磁辐射引起了复杂的电磁现象.     

汶川8.0级地震区域地震能量场分析

将地震活动作为随机场,将地震释放能量作为地震活动场的基本要素,采用自然正交函数(或称经验正交函数)展开方法,讨论了2008年汶川8.0级地震前区域地震活动能量场的时间和空间特征.结果表明,在汶川8.0级地震前能量场的几个主要特征值对应的特征向量(典型场)的时间权重因子出现了非常突出的上升或下降异常变化,主要典型场的空间图像也显示出一些异常分布特征,可作为地震预测的一种异常指标.笔者认为该方法是一种值得进一步探讨的地震活动性预测方法.     

汶川Ms8.0震前区域重力场变化与震质中研究

青藏高原东缘地区地震灾害频发,2008年汶川M8.0地震给我国人民带来了巨大的灾难.汶川地震发震构造位于龙门山断裂带上,该断裂带在发震前长期闭锁,在汶川震中附近没有明显的小震活动和地表位移等前兆现象.本文以1998年至2005年的四期流动重力测网资料为基础,应用重力位场方法反演下地壳密度变化,开展深部孕震过程研究,结果...     

汶川Ms8．0地震余震序列重新定位及其地震构造研究

综合利用川西流动地震台阵观测数据和震后应急地震观测台站的震相数据,采用双差地震定位方法对汶川地震的余震序列进行了精确重新定位,并对汶川地震的地震构造进行了深入研究.其结果显示,汶川地震序列从彭灌杂岩南缘开始破裂,主震及其余震破裂带长约350 km,在大部分区域宽约20～30 km,其宽度和空间形态沿破裂带显示了强烈的分段和非均匀特征.坚硬的彭灌杂岩对余震的非均匀性分布和汶川地震复杂的破裂过程起到了重要的控制作用.以松潘-甘孜地块中地壳低速层顶部为底边界,余震主要分布在4～24 km深度范围内的龙门山东缘上地壳高速层内.余震深度分布削面清晰地显示了映秀-北川断裂和灌县江油断裂以及汶川-茂汶断裂在20～22 km深度合并为剪切带的特征.小鱼洞到理县方向存在一条长度超过60 km的垂直于龙门山走向的余震分布条带,综合震源机制解和地震破裂过程的研究结果,我们推测,这是坚硬的彭灌杂岩体底部在长期应力积累作用下发生破裂的反映,并成为汶川地震释放出巨大能量的主要原因.     

对汶川8.0级地震前四川地区地下流体观测异常的研究

研究给出汶川8.0级地震前四川地区地下水位、温泉水温、水化学和气体组分观测异常:地下水位观测点20个,汶川8.0级地震前,有4个观测点观测值出现异常,异常台比例P=4/20=0.20;温泉水温观测点26个,出现异常的5个测点,分布在四川西部地区,P=0.19;水氡观测点12个,出现短期异常1个,P=0.08;气体观测点4个,出现异常1个,P=0.25。同时对疑似或有争议的异常测项进行分析说明。汶川8.0级地震前观测到的地下水水位、温泉水温、水化学和气体组分观测异常的地区,不是分布在龙门山断裂带。震前异常数量少,异常种类和长、中、短、临异常的配套性不明显。同时给出2002年1月至2008年4月四川地区周、月震情会商给出的此类异常项数均值供参阅。     

汶川MS8.0地震前ELF异常电磁辐射传播分析

对法国DEMETER卫星记录的2008年5月12日汶川MS8.0地震前10天连续轨道的电磁数据进行了时-频功率谱分析,发现在震前第6天存在低于截止频率的窄带电磁辐射.为进一步分析该电磁辐射的传播特性,采用奇异值分解方法在时-频域下分析了电磁辐射的极化特性、波矢量特性等电磁波传播特性,发现该电磁辐射呈现出很强的平面波特征,传播方向呈现上行传播.而在震前10天连续轨道数据的分析中,在非震区上空并未发现类似的异常现象.     

汶川MS8.0地震前云南地区显著前兆观测异常分析

汶川M_S8.0地震前云南地区出现了显著的前兆观测异常. 该文从大地震的孕育范围出发分析认为这些地震前兆异常可能与汶川M_S8.0地震有关, 并认识到前兆观测出现的显著极值异常可能是M_S≥7.0大地震的前兆; 有学者认为大震震源区没有或较少出现前兆观测趋势异常是大地震的共性特征, 汶川M_S8.0地震的前兆观测异常也是相同的; 地震前兆观测异常开始和结束时间是多样的, 前兆异常的分布是复杂的, 因此利用震后总结的共性特征, 在震前对汶川M_S8.0地震作出预测是困难的.      

汶川Ms8．0级地震发生背景与过程的研究

本文首先阐明汶川Ms8.0级地震发生在由区域布格重力异常和地震震中分布所确定的武都-松潘-茂汶-汶川-泸定地震带上.汶川地震所在地段是地震前兆和中小地震(M≤7.0)的空白区,震前出现明显的孕震空区,Ms8.0级地震发生在空区周围区域中小地震活动峰值之后的减少段里.地震的破裂超出孕震空区范围,空区内、外余震活动呈现出不同的衰减特征,依此将余震活动分为WS和NE两个区段.地震破裂过程、4级以上余震矩张量及震区应力场反演和余震应力降的测定结果表明,两个区域的位错、余震机制解和应力降及最大主应力的方向等明显有别.根据这些特征和地震应力触发的研究,推测NE段地震的发生可能是由WS段主破裂的发生所触发.     

汶川Ms8．0级大震前后的水压致裂原地应力测量

在汶川Ms8.0级大震发生前一周,采用水压致裂技术在龙门山发震断裂带±400 m深度上测得的最大水平主应力值为21～22 MPa,与其附近下盘之差高达8～10 MPa.大震后的原地重复测量结果表明,发震断裂带上的最大、最小水平主应力值分别降低了29%和23%,而在下盘大震前后的地应力作用状况并无变化.测量结果分析表明,活动断裂带的地应力高值异常是圈定地震危险区的可靠依据,是强震孕育和发生的警示标志.