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。      

2022年1月2日宁蒗MS 5.5地震序列b值时间演化特征分析

<正>1研究背景b值为震级—频度统计关系中地震大小与频度分布的斜率,最早由Gutenberg和Richter (1944)提出,后有学者通过岩石模拟实验发现介质的不均匀性和应力状态是导致b值变化的主要因素,该发现为b值在地震预测研究中的应用建立了物理基础。b值用于地震预测研究始于20世纪70年代,研究者发现强震前震中附近b值多存在明显的时空变化特征,低值异常尤为普遍,因此认为b值时空扫描结果可应用于强震预测。前人研究主要聚焦于中强地震前b值的时空变化特征,而对于地震序列强余震前的b值变化研究甚少。而2022年1月2日云南宁蒗M_S 5.5地震序列b值在强余震前变化显著,可见序列强余震前b值变化特征也值得深入研究。     

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。     

广西及邻区b值变化特征

基于广西台网提供的地震目录,利用中国地震局地球物理研究所编制的基于格点搜索的b值分析程序,对广西及邻区进行b值时空分析。b值空间分布结果表明：研究区存在两个b值显著变化区域,分别为广西中西部b值显著下降区和粤桂交界b值显著上升区,两个区域内分别发生了2019年靖西5.2级和2019年北流5.2级地震。计算这两个区域的b值时间变化情况：广西中西部地区在长时间b值下降的背景下,震前一年左右时间内出现b值显著的回升后快速降低转折,而后发生靖西5.2级地震,结合2008年汶川8.0级地震和2011年日本东北9.0级地震相似的b值分析结果,认为该种b值变化特征具有显著前兆意义;粤桂交界区域2019年10月发生北流5.2级地震,发震前后b值上升态势不变,结合地下速度结构分析,认为北流地震具有明显的坚固体孕震特征,是b值升高异常的成因。     

青藏块体及邻区强震活动特征分析

结合1900~2013年的历史地震目录,对青藏块体及其邻区不同震级段地震的发生频率进行计算分析,得出如下结论:1900年以来,青藏块体及邻区仅5年未发生M≥5.5地震,有16年未发生M≥6.0地震,有36年未发生M≥6.5地震,即M≥5.5、M≥6.0及M≥6.5地震年发生概率分别为0.956、0.86及0.68。对该区域历史有记载的地震进行分震级段的b值计算,得出5.5≤M≤7.0震级段地震的b最低为0.59,最高为0.899,M≥7.1震级段的b值均大于1.0,M≥7.5震级段的b值明显低于相邻震级段,表明未来存在发生7.5级左右地震的可能。最后对2000年以来研究区M≥6.5地震的空间迁移规律进行分析,得出青藏块体内部地震存在顺时针迁移的特征的结论。     

2003年台湾成功地震前的地震活动特征

通过计算Z值的标准正态偏差及古登堡里克特关系中的b值,研究了2003年台湾成功地震（Mw=6．8）之前台湾地区地震活动性图像的变化。在成功地震震源周围的Z值分布中可以识别出地震活动的Mogi环形变化。在成功地震之前的震源区附近还明显看到b值的下降。相对较低的地震活动速率和b值的下降可能是整个地震活动中与平静相联系并使得成功地震前主震区域中等事件活动加强的前兆现象。     

河套地震带的b值时空变化特征分析

本文以b值作为研究对象,在b值由应力状态和介质性质共同决定的理论框架下,开展了河套地震带的b值时空变化特征分析。选取1970年发生在河套地震带的ML≥1.5地震作为考察对象,运用EMR方法定量检测了最小完整性震级Mc的时序非均匀变化,并根据研究区地震活动实况,确定b值的起算震级为ML2.0。运用最小二乘法进行了b值时间扫描计算,结果显示,b值时序变化较好地对应了研究时段内的中强地震活动、台网分布和余震剔除等变化因素。运用极大似然法进行了b值空间扫描计算,结果显示,河套地震带的b值空间差异可能由地壳介质体性质和应力环境共同引起,相对来讲,b值的构造相依特征更为明显。此外,满足各震级档有足够多的地震样本依然是提高b值计算精度的关键环节。     

唐山Ms7.8地震前b值异常特征

基于应力与b值之间的负相关关系,b值一直是地震预测研究和地震危险性分析的内容之一.在b值分析时,一个是特定时段的空间扫描分析,另一个是选定空间范围内的时间进程分析.b值的空间分布可以反映各个地区b值的差异性,但难以将其与地震孕育相联系.同样,在进行b值随时间变化分析时,难以保证所选取的区域完全包含b值异常区.有震例研究表明,地震发生前b值存在数月-数年的下降变化过程.本文中,我们着眼于b值下降变化过程,通过格点搜索法,分析1976年唐山Ms7.8地震前b值异常特征.结果 表明:b值下降异常大面积集中分布在京-津-唐一带地区,在这个异常区内唐山Ms 7.8地震发生前b值大约从1973年6月到1974年10月经历了17个月的下降过程,从1.1降至0.72,相对下降幅度约为35％.在之后的20个月中,b值一直维持在低值,没有明显变化.在b值处于低值期间,从1975年4月 1976年6月,b值异常区的应变释放是加速的.     

汶川地震序列b值的分析研究

采用Aki等（1965）和Shi等（1982）计算b值及标准差的方法,分析了2008年5月12日～2008年8月31日四川地震台网所记录到的汶川地震序列ML≥2．0地震的b值,在空间、时间以及随震源深度的变化特征。结果显示：汶川地震序列b值在震源区上分布是非均匀的,但基本在[0．5,0．9]之间变化,震源区的中段b值高于两端;同时发现,几次M≥6．0余震都发生在b值较低的区域内;震源区b值具有随震源深度增加而减小的趋势,在20km左右处,减小的趋势最为明显;随着时间的推移,b值波动变化幅度逐渐减小,周期变大。     

汶川地震前后b值的时空变化及构造意义

地震b值与地应力具有密切的关系,即高应力对应低b值,研究汶川地震区b值的时空变化可以获得地震前后的应力演化过程.本文通过震源位置和速度模型联合反演的方法和双差定位法对龙门山地区汶川地震(M_s8.0)前后的地震进行了重定位工作,在此基础上精确计算了汶川地震前后不同时间段内b值大小的变化趋势及b值空间分布.结果显示:(1)b值在深度上存在明显的分层性,15 km以上b值较高,15 km以下b值较低,反映上部岩石为脆性,下部岩石为韧性的特征;(2)区域平均b值在汶川地震之后出现下降,而后有所恢复并逐渐增加,芦山地震后又降低,反映了龙门山断裂带的同震变化和震后愈合过程;(3)分时段b值空间分布结果显示,在芦山地震之后,汶川地震破裂区b值下降,即应力增加,这意味着汶川芦山地震之间的空段存在韧性变形,且芦山地震的发生促进了汶川地震破裂区的愈合;(4)映秀附近彭灌杂岩区在震前呈现低b值异常,反映该区域存在较大的差应力,可能是震后最大位错发生在该区域的根本原因.     

中国大陆地震活跃期和平静期的b值与地震趋势研究

计算了中国大陆5个地震活跃期和4个地震平静期的b值。地震活跃期的b值明显比地震平静期的b值低，地震活跃期的b值为0.72～0.76，平均为0.75，地震平静期的b值为0.86～1.06，平均为0.97。截止到2000年3月，第五轮回的活跃期b值为0.87，介于地震平静期与地震活跃期的平均值之间，明显高于地震活跃期的b值。因此，中国大陆从1 988年开始的第五轮回的地震活跃期可能还没有结束，还可能发生较大的(7级)地震。     

小滇西地区M≥5地震前b值时空变化特征

同时使用完整地震目录和去余震目录,采用最大似然法对小滇西地区进行b值时空扫描,研究该地区M≥5.0地震前b值的时空变化特征。结果显示:2种地震目录b值时间曲线的整体变化趋势无明显的差异,去余震目录的空间扫描结果低值异常更加突出;小滇西地区M≥5.0地震前,b值随时间变化趋势呈现出多样化的特征,但是75%的地震发生之前,该地区处于低b值状态;该地区M≥5.0地震均发生在低b值区域或者高低b值过渡地区。另外,在不同空间尺度的b值时间曲线中,均发现了较长时间的低b值现象,尽管起始时间不同,但是结束时间相同,分析认为该现象可能是2014年盈江M6.1地震的前兆异常。因此,小滇西地区低b值是本区M≥5.0地震的一个异常指标,可以根据空间扫描的低b值地区确定未来可能的震源位置,但是b值无法单独作为一个临震指标,需要与其他地震活动性参数联合使用;b值时间曲线上的长期低值,可能是较大地震的前兆异常。     

川东南长宁地区地震活动及b值演化特征

利用全国统一目录和流动台站目录,研究了四川盆地东南部长宁地区的地震活动特征和b值的空间分布特征。研究结果显示,长宁地区的地震活动在时间上呈现明显的分段特征,地震活动在2015年后明显增强;在空间上,长宁地区的地震活动主要集中在以28.3°N为界限的南、北2个地区,对于这2个区域的b值演化,计算结果显示出不同的分段特征。此外,研究了不同震中距下,长宁地区2018年兴文5.7级、2019年珙县5.3级和2019年长宁6.0级3次主要地震事件震前与震后的b值演化,结果表明统计范围会显著影响b值的变化特征,当计算范围为20km时,3次主震震前短期内均出现了低于背景b值90%的低b值异常,这表明在地震目录相对完备的情况下,利用低b值异常分析区域地震危险性,应采用较小范围的地震数据。     

地震目录的完整性对b值计算的影响

本文通过对华北地区和西南地区完整地震目录按照均匀抽取和非均匀抽取2种原则进行抽取地震,得到了地震目录遗漏率和b值变化量间的经验关系式.结果表明,在进行非均匀抽取地震时,得到的地震目录遗漏率和b值的减小量间呈正比关系;在进行均匀抽取地震时,利用最小二乘法和极大似然法计算得到的b值变化较复杂,b值随地震目录遗漏率的增加,或为增加,或为减少.同时,在进行非均匀抽取地震时,地震目录遗漏率对极大似然法计算的b值影响大于最小二乘法计算的b值影响.     

主成分分析法在2013年灯塔M_S 5.1地震预测中的应用

以2013年1月23日灯塔M_S 5.1地震为研究对象,计算地震发生区域的地震频次N、b值、η值、A(b)值、M_f值、AC值、C值、D值、R_m值、能量E、响应比Y等11个地震活动性参数,并应用主成分分析方法,进行参数约简和数据挖掘,得到综合参数W,发现W在灯塔地震发生前有明显异常变化,说明主成分分析法在地震活动性参数的信息再挖掘中可以发挥巨大作用。     

基于因子分析综合指数在芦山地震中的应用

以2013年4月20日发生在四川芦山的MS7.0地震为研究对象,计算地震震中周边区域的多个地震活动性参数(频次N、b值、η值、A(b)值、M_f值、AC值、C值、D值、R_m值、能量E、响应比Y),根据各参数数据的相关性特征,应用因子分析的方法进行参数变量降维约简,之后得到综合指数。结果发现,综合指数在芦山地震发生前有明显的异常变化。在进一步的分析中发现,包含不同地震活动性参数信息的单因综合指数在芦山地震前也有显著的变化。     

使用因子分析方法研究吉林前郭地震前的地震活动异常

本文用2006年吉林前郭MS5.0级地震前后震中附近的地震资料,选择反映地震活动时、空、强特征的地震频次N（ML≥3.0）、b值、η值、A（b）值、Mf值、Ac值、C值和D值8个参量进行因子分析。这些参量之间有一定的相关性,各参量在不同时段的变化各有所异,预报效果并不理想。根据因子分析得到反映地震活动时、空、强特征的综合指标Wfa值,该指标在前郭MS5.0级地震前出现明显异常变化,表明综合指标Wfa值可以较好地反映地震活动的异常特征。     

大、中地震前b值的区域分布

本文在文献[1]的基础上,共研究了13次大、中地震前的b值的区域分布,发现震中附近有个低b值区域,其外围有个高b值区域。这两个区域的半径R与主震震级M_s之间呈对数直线关系,由此可估计地震孕震区的大小,并可粗略地预测未来发生的大震的震级,也还可确定计算b值随时间变化所取的区域范围。另外,还分析了西南地区的永善地震和炉霍地震在不同区域内的震前b值随时间的变化,进一步验证了震前b值变化的相似规律性。     

吉林前郭震群b值的深度变化特征分析

对2013年前郭地区发生的5.8级震群,联合使用固定台和流动台台站资料,整理了2013年10月31日至2015年2月28日期间发生在前郭震群地区的地震序列目录,严格筛选出404次地震事件的P波和S波到时数据,应用基于MATLAB的Z-MAP软件分析了地震目录最小完整性震级1.4,选取震级大于1.4的地震系统地分析了b值随深度的变化,发现研究区b值随深度变化有减小的趋势,具体表现在:地壳的浅部(0~4km)b值较大,在4~8 km范围内b值逐渐减小,且在8 km深度b值最小,8~10 km深度处b值进一步升高。b值随深度的这种复杂变化,表明本区域的地壳结构相对较复杂,结构分层比较明显,这种现象的物理机制可以从介质的应力状态及介质性质得到较好的解释,地震较易发生在地壳介质相对均匀,围岩压力较高的深度处,推测研究区域中强震多发生在4 km以下。     

利用主成分分析法研究东北地震活动异常

选择与地震强度有关的地震频次N(ML≥3.0)、b值、η值、Mf值、A(b)值和AC值共6个参量进行主成分分析,实现对上述参量的有效约简。这6个参量之间有一定的相关性,在不同时段各参量的变化各有所异。根据主成分分析可以得到反应地震强度特征的综合指标W。1970年以来东北14次5级以上浅源地震前W都出现明显的异常变化,震后恢复。这表明综合指标W可以较好地反映地震活动的异常特征。