2022年四川泸定MS6.8地震前地下介质视电阻率变化特征及其机理分析

2022年9月5日四川泸定县M_S6.8地震前四川地区运行有5个直流视电阻率连续观测站,其中红格、冕宁、江油和甘孜4个观测站在地震前出现了不同类型的中短期异常变化.本文结合岩石物理实验结果、岩土介质电阻率模型和断层虚位错模式对这4个观测站的异常变化与此次地震晚期孕育过程之间的联系进行了初步的分析,结果显示冕宁、江油和甘孜3个台站的视电阻率异常变化形态与地震前观测站所在区域相对的变形特征吻合,其中甘孜站为下降异常,位于此次地震孕育过程产生的挤压增强区域;冕宁和江油站为上升异常,位于相对膨胀区域;红格站为下降异常,但却位于相对膨胀区域,其观测数据的异常变化可能不仅仅受此次地震孕育过程的影响.     

中国大陆MS≥6.0地震前地电阻率异常特征

我国地震地电阻率观测通过连续监测地下介质电阻率随时间的变化及其空间分布规律,服务于地震中短期预测。自1967年开展观测以来,已积累大量观测数据和中强地震前异常变化资料。通过文献调研和数据分析,系统梳理了在观测站网及附近区域发生的M_S≥6.0地震的地电阻率震前异常。分析发现：(1) M_S≥6.0地震前,具有地电阻率异常的观测站比率随震中距的增加而显著降低;(2) M_S 6.0—6.9地震前,地电阻率异常持续时间随震级增加而略微增加,而M_S≥7.0地震前未出现异常持续时间随震级增加的现象;(3) M_S≥7.0地震前,地电阻率异常持续时间随震中距增加有所减小,但统计结果的离散度较大,而M_S 6.0—6.9地震前则无此现象。整体而言,不同震中距范围内,地电阻率异常持续时间并未呈现较好的规律性。     

吉林省地电阻率震兆异常分析研究

应用吉林省内榆树、 四平两个地电阻率台站观测资料, 采用形态法、 归一化变化速率法和各向异性度法, 分析研究了1999年汪清M_S7.0深震以及2006年乾安—前郭M_S5.0浅源地震前的地电阻率异常变化. 结果表明, 震前地电阻率出现长趋势下降变化或短临异常变化, 表现为: ① 汪清M_S7.0深震前, 榆树台和四平台地电阻率月均值曲线上均显示出震前持续2年尺度的中期下降异常; ② 汪清M_S7.0深震以及乾安—前郭M_S5.0浅源中强震前, 榆树台和四平台地电阻率变化速率均大于异常指标; ③ 乾安—前郭M_S5.0地震前, 四平台地电阻率各向异性度曲线显示出明显的低值异常变化, 而榆树台各向异性度S曲线则出现破年变变化. 上述异常变化的原因可能为, 太平洋板块向NW方向挤压, 导致震源区及附近最大主压应力方位(或近于该方位)NW向的挤压作用突出, 引起介质内部导电流体快速进入或重新分布, 从而使地电阻率出现长趋势下降变化和各向异性变化.      

基于归一化月速率法的甘肃四0四地震台地电阻率异常分析

应用归一化月速率法对甘肃四0四台地电阻率震前数据变化特征进行分析,结果表明,在2015年4月15日和2016年6月3日内蒙古阿拉善左旗M_S5.8和M_S5.0、2018年5月6日青海玉树M_S5.3、2019年4月28日甘肃肃南M_S5.2地震前,地电阻率NS向月速率曲线出现中短期、短期下降或上升异常;在2017年8月8日四川九寨沟M_S7.0强震前,NS、EW向地电阻率变化速率均出现大于异常判别指标的快速变化;在2018年6月17日、8月10日甘肃酒泉、玉门M_S4.5和M_S4.1地震前,NS向地电阻率出现快速上升、下降异常变化,幅度较小。     

中国中强地震前地电阻率中短期异常特征及其可能原因

地电阻率已经发展成为我国地震地球物理场观测的重要方法,通过标示一定区域范围内介质电阻率随时间的变化特征和空间分布,应用于探索地震孕育发生的过程。在50多年的观测过程中,记录到了近百次5～8级地震前的中短期异常和部分强震前的临震变化以及地震发生之后的恢复过程。电阻率是地下介质重要的物性参数,与岩土骨架和裂隙内流体电阻率、裂隙率、裂隙结构以及流体饱和度等因素有关。其中,应力作用导致的微裂隙结构变化是引起电阻率变化的重要因素。已有相关研究分别从岩石物理实验、介质电阻率模型、震例研究等方面讨论了地震前地电阻率变化的可能机理。本文对其中具有代表性的研究结果进行梳理,以“介质变形-电阻率变化”为纽带,将岩石物理实验和电阻率模型给出的细观尺度介质电阻率变化机制与震中周围地电阻率异常变化的宏观现象联系起来,介绍地震晚期孕育阶段地电阻率异常变化的可能原因。地震孕育引起发震断层周围介质变形,由发震断层向外围方向附加变形程度逐渐衰减; 地表浅层介质处于低围压状态,新生微裂隙将大致沿最大主压应力方向扩展,进而引起介质电阻率发生变化; 同一台站不同方向观测的地电阻率呈现出与P轴方位有关的各向异性异常变化,与P轴方向夹角越大的测道异常幅度越大,与P轴方向平行或近于平行的测道异常幅度最小或无异常变化; 地震前挤压变形增强区域地电阻率异常呈现下降变化,相对膨胀区域呈现上升变化或变化不明显。     

芦山两次强震序列活动特征及余震预测效能对比分析

利用可充分考虑小震信息的Omi-R-J模型,对2013年芦山M_S7.0地震和2022年芦山M_S6.1地震序列活动特征进行对比分析,发现芦山M_S7.0地震序列较芦山M_S6.1地震序列完备性随时间变化更加明显,震后早期检测能力较低,两次地震序列稳定时段检测得到的完整性震级均为1.8级左右。芦山两次地震序列p值差异较小,展示了相对正常的衰减过程;芦山M_S7.0地震序列k值明显大于芦山M_S6.1地震序列,这或许与芦山M_S7.0地震较为发育的余震或强余震有关;芦山M_S7.0地震序列b值小于芦山M_S6.1地震序列,表明M_S7.0地震之后芦山地区仍处于较高的应力状态,而M_S6.1地震之后应力处于相对较低的水平。利用N-test方法开展效能评估,结果显示,两次地震序列初期阶段余震发生率展示了较好的预测效能,基于震后初期1天内的数据开展的未来1天的余震预测中,仅有1...     

2019年四川长宁MS6.0地震前破裂区内视应力和b值的变化

视应力和b值都可以反映地壳应力变化。当应力增加时,视应力会增加,而b值降低。因此,应力变化将导致视应力和b值之间呈负相关关系,即,根据视应力和b值之间的负相关关系可以研究地壳构造应力的变化。本文利用2000年1月—2019年12月长宁M_S6.0地震破裂区内3.0≤M_L≤3.6地震的视应力和2.0≤M_L≤4.3地震目录,研究了视应力和b值随时间的变化,发现:2013年2月—2017年3月间,视应力呈趋势上升变化,历时约4年,在震前两年时间内,视应力仍维持在较高水平。在视应力呈趋势上升变化期间,b值则呈趋势下降变化。当视应力维持在较高水平时,b值则维持在较低水平。即,长宁M_S6.0地震发生前,破裂区内视应力增加,同时b值下降。这表明,2019年长宁M_S6.0地震发生前破裂区内存在明显的构造应力增加过程,对地震孕育过程的认识和地震预测研究都具有启示意义。      

汶川MS8.0、 海地MW7.0地震 电磁信号小波能谱分析

应用小波变换方法处理了2008年汶川M_S8.0地震前后成都、 江油台地电阻率观测数据及汶川地震、 2010年海地M_W7.0地震前后DEMETER卫星记录的电离层磁场观测数据, 研究了地电阻率和电离层磁场的小波能谱及其相对变化.结果表明: ① 对应汶川大震前成都台N58°E测道地电阻率中期下降变化和短期上升变化的时段, 地电阻率小波能谱相对变化显著增大, 江油台N10°E测道地电阻率在主震前记录到了临震异常, 在临近主震前后, 电离层磁场特别是x分量的能谱及相对变化显著增大, 展现了与汶川大震明显对应的地电阻率、 电离层磁场变化的似同步异常; ② 在海地地震前夕, 电离层磁场x, z分量的能谱也出现了显著增大的现象, 类似于汶川大震前后电离层磁场的能谱增大变化.      

2021年8月26日阿克塞MS5.5地震热红外亮温异常研究

基于相对功率谱方法分析2021年8月26日阿克塞M_S5.5地震前红外亮温相对功率谱时空演化特征。结果表明：阿克塞M_S5.5地震前震中西侧出现明显亮温相对功率谱增强,增强区域沿阿尔金断裂与柴达木北缘断裂分布,持续大约1个月后消失,地震在异常消失8 d后发生。相对功率谱值呈现上升—下降—再上升—再下降的变化过程,地震在功率谱值回落之后发生。根据震例统计结果显示,2008年以来新疆地区共有15次热红外亮温异常,热红外异常出现后3个月内,在异常区周边及附近250 km范围内发生7组M_S≥5.0地震,且异常面积与对应地震震级存在正相关关系。     

2021—2022年川滇地区4次MS≥6.0地震前井下地电阻率观测的异常变化

2021—2022年川滇地区先后发生了云南漾濞M_S6.4、四川芦山M_S6.1、马尔康M_S6.0和泸定M_S6.84次M_S≥6.0地震。距这些地震震中400km的范围内布设有红格、冕宁、甘孜井下地电阻率观测站,其观测数据在这4次地震前出现了不同程度和形态的中短期异常变化。红格站EW和NS测道自2020年12月开始出现同步下降变化,2021年漾濞M_S6.4地震后NS测道的异常恢复,但EW测道仍然持续下降,截至2022年9月5日泸定M_S6.8地震发生,EW测道的异常持续时间约为21个月。甘孜站N10°E测道的下降异常变化始于2022年4月,6月底开始出现转折回升,10月异常恢复,其间先后发生芦山M_S6.1、马尔康M_S6.0、泸定M_S6.8地震。2022年9—11月,甘孜站N60°W测道出现年变畸变异常,2023年1月26日泸定再次发生M_S5.6地震。冕宁站...     

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.      

基于区域-时间-长度算法的区域地震活动与强震关系研究

基于区域-时间-长度(RTL)算法,本文以汶川M_S8.0、 于田M_S7.3、 芦山M_S7.0、 鲁甸M_S6.5及景谷M_S6.6地震为例, 对强震前地震活动异常空间分布与发震地点的关系进行分析, 并根据新提出的物理参数区域-时间-长度的面积分I_RTL探索区域地震活动水平与地震发生时间的关系． 结果显示:3次M_S≥7.0强震前均检测到地震活动平静, 2次M_S＞6.0地震前均检测到地震活动增强, 这些地震活动平静和增强异常主要分布在震中及其附近潜在发震断裂带及周边, 异常范围和异常程度随时间由小到大再到小． M_S≥7.0强震前, 地震活动平静主体区的I_RTL曲线在震前1—3年从零值下降至低谷后回升,低谷点与地震发生的时间间隔为9—18个月; 鲁甸M_S6.5和景谷M_S6.6地震前, I_RTL曲线分别在震前1年和1.8年由低值开始上升, 达到峰值后回落, 峰值点与地震发生的时间间隔分别为3个月和9个月． 本文结果表明, 地震活动平静的I_RTL低谷点和地震活动增强的I_RTL峰值点对地震发生可能有一定的指示意义．      

青海玛多MS7.4地震对周边活动断裂的库仑应力加载及发震概率增量的计算

2021年5月22日2时4分位于青藏高原巴颜喀拉地块内部青海果洛州玛多县发生了M_S7.4地震(玛多M_S7.4地震),震中位于98.34°E,34.59°N,震源深度17 km(中国地震台网中心测定).震后区域应力调整直接导致了周边断层的库仑应力变化和主震断层外余震的发生,进而影响到区域地震活动性并改变了即发地震概率.本文利用有限断层滑移模型计算了青海玛多地区主要断层的库仑应力变化,结合Dieterich地震发生率模型,给出了库仑应力扰动下超越某一特定震级地震的发震概率公式,得到了受青海玛多M_S7.4地震所产生的库仑应力场的影响周边8条断裂(段)分别发生M_S≥7.0和M_S≥6.0地震的概率变化.结果表明,8条断裂(段)的发震概率均有不同程度的增加.对于发震概率增幅较为明显的甘德南缘断裂、玛多—甘德断裂和西藏大沟—昌马河断裂在震后短时间内(约10年内)发震概率迅速提升,之后趋于平稳,不排除有潜在发生破坏性地震的可能,特别是发生M_S≥6.0地震的可能性.针对达日断裂,由于库仑应力增加造成的影响不明显,短期内发生M_S≥7.0或M_S≥6.0地震的可能性不大,但随着时间的推移,不排除几十年后有潜在发生破坏性地震的可能,尤其要关注发生M_S≥6.0地震的可能性;东昆仑断裂特别是玛沁—玛曲段仍然是未来强震发生的可能区段,需重点关注和防范M_S≥6.0地震乃至M_S≥7.0地震的发生;玉树—甘孜断裂发生M_S≥6.0地震,尤其是发生M_S≥7.0地震的危险性不高,而乌兰乌拉湖—玉树南断裂有潜在发生破坏性地震的风险,对于M_S≥6.0以上地震需要加强防范.     

Temporal and Spatial Variation of b-value before Maduo MS7.4 Earthquake

大量研究表明地震孕育过程中存在相对平静期,该阶段b值会相对下降,b值变化在地震活动性研究中起着十分重要的作用。2021年5月22日青海玛多发生M_S7.4地震,为研究地震前b值时空变化特征,本文截取2009年至震前地震目录,将地震目录分为去除余震目录、完整地震目录,对比研究b值变化特征。研究发现,玛多M_S7.4地震前1年b值开始低于均值且不断下降,至b值有上升趋势时地震发生,扩大到区域内其它5级以上地震,也符合此规律,地震发生后b值明显上升,短时间内又下降至较低位置,并一直处于较低位置直至下次地震发生;从b值空间扫描结果看,玛多M_S7.4地震前,震中位于低b值区域,该位置为b值最低处;通过不同时间段的b值空间扫描结果,可发现玛多M_S7.4地震发生前低b值区域向震中不断迁移,表明地震发生前震中附近应力不断集中;b值空间扫描时,完整地震目录掩盖了中强震震中区域低b值特性,去余震地震目录较好的凸显了中强震震中区域低b值特性。     

汶川MS8.0地震前区域性 地电阻率异常初步研究

对汶川M_S8.0地震震中周围17个台站的地电阻率观测资料进行了处理. 以2007年的地电阻率观测数据为背景值, 计算出每一个台站NS和EW 两个测向2008年的地电阻率月均值相对变化的绝对值, 然后选择较大的值作为当月的相对变化值. 最终获得了汶川地震前5个月的地电阻率异常变化图像. 结果表明, 随着发震时间的临近, 地电阻率异常分布的范围逐渐缩小, 并最终集中分布在汶川地震震中附近; 在临近发震时间(2008年3, 4月), 地电阻率异常分布的长轴方向与汶川M_S8.0地震的破裂方向、 龙门山断裂带走向或地震烈度分布的长轴方向几乎垂直, 而与其震源机制解的主压应力轴方向基本一致.      

芦山MS7.0地震前远、 近场形变 时空演化特征研究

应用芦山M_S7.0地震震中附近跨断层及连续形变观测资料, 分析了芦山地震前不同阶段地形变变化的特点, 讨论了震中附近区域异常时空演化过程. 结果表明: ① 自2013年1月起, 沿鲜水河断裂带一些跨断层基线观测到显著的加速转折变化, 沿安宁河、 则木河断裂带个别场地的跨断层水准基线, 2010年以来出现的巨幅异常等是突出的场兆变化; 沿龙门山断裂带一些水准观测在汶川M_S8.0地震后持续的调整变化具有近震源区变形特征. ② 鲜水河、 龙门山和安宁河3条主要断裂围成的三叉口地区, 地倾斜、 应变、 重力及断层水准和蠕变观测临震前均未有显著的异常变化, GPS水平、 垂直位移年速率最小, 该地区是形变变化或形变异常分布的“空区”. ③ 在对近场与远场多种连续形变数据通过傅里叶变换提取年周期成分后发现, 临震前2—3年近震源区域的地倾斜、 重力年变化幅度不是增大, 而是减小. 芦山M_S7.0地震前观测到的形变前兆现象特征与汶川M_S8.0地震等震前的前兆现象较为接近. 因此, 芦山地震前近震源区及外围形变异常分布特征不是个别的现象.      

芦山MS7.0地震余震期间大地电磁视电阻率变

以2013年4月20日芦山M_S7.0地震震后5月3—24日距主震震中约7 km处所观测到的大地电磁数据为基础, 分析地下电阻率变化与较大余震(M_S>3.0)活动的关系． 为确保用于地震异常分析的观测数据的可靠性, 基于大地电磁方法的特点, 使用稳定估算(robust)技术和相干度因子约束等方法得到各频点一定数量的自功率谱和互功率谱, 再根据视电阻率和相位曲线的分布形态, 剔除引起视电阻率和相位曲线突变的谱值之后得到高质量的视电阻率和相位曲线． 此外, 根据曲线形态和误差分布来判断数据质量, 剔除可能受到干扰影响的数据, 以获得能够真实地反映地下电阻率变化的视电阻率分析结果． 结果显示: 观测期内的yx极化模式的视电阻率值总体呈非单调的增大趋势, 最大增幅达27%; yx极化模式的视电阻率值几乎在每个相对集中的较大余震丛集后均会出现高值, 而较大余震丛集期间对应的则是视电阻率低值． 从物理机制上分析地震的电阻率效应源于微裂隙内孔隙流体的变化, 故推测芦山地震余震期间电阻率的增加趋势是由于震后应变释放区应力恢复和孔隙度恢复所致．      

南北地震带与华北地块强震间的相关迁移

地震震源机制解和地应力实测结果表明, 我国大陆地区存在近似于辐射状的区域应力场, 其辐射中心位于青藏地块东部. 本文首先定义我国大陆应力场近似辐射中心(35°N、 100°E)为动力源点, 在此基础上计算了1900年以来我国大陆东部地区(30°N—44°N、 104°E—125°E)所发生的34次M_S≥6.0地震震中到动力源点的距离与地震发生时间的关系. 结果表明, 20世纪南北地震带中北段发生M_S≥7.0地震后, 华北地块陆续发生了一系列M_S≥6.0地震, 且有随时间从南北地震带附近大体向东迁移的规律. 据此说明, 华北地块的地震主要受控于印度板块作用下青藏地块向我国大陆东部挤压的影响, 在其作用下产生了华北地块M_S≥6.0地震的系列东向迁移活动. 总体来看有4组明显的地震迁移活动, 每组地震“序列”的迁移视速度约为80 km/a. 华北地块首发M_S≥6.0地震距南北地震带中北段最近一次M_S≥7.0地震的时间间隔约为1个月至11.8年, 且60%的M_S≥6.0地震发震地点在(39°N±1.5°)区域内. 据此推测, 2008年汶川M_S8.0和2013年芦山M_S7.0地震后, 华北地块近年存在发生M_S≥6.0地震的可能, 晋冀蒙交界和环渤海及其附近地区值得重点关注.      

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.     

西秦岭北缘断裂带土壤气定点观测台站建设分析

介绍西秦岭北缘断裂带土壤气观测台站的设计思路、建设内容以及运行情况,并通过一年来观测数据的分析认为,各观测台站断层土壤气体背景值稳定,观测数据合理可靠,且3个观测站同一测项的变化形态具有相似性、同步性,并在榆中M_S3.6、玛多M_S7.4和门源M_S6.9地震前出现同步异常响应,表明西秦岭北缘断裂带土壤气具有反映区域构造应力变化的潜力。同时断层土壤气定点观测台站的建设方案与技术指标为后期组建断层土壤气观测台网提供借鉴和参考,为进一步推广应用奠定良好基础。