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汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究.pdf

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上传者: zhuliang 2012-07-17 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究pdf》,可适用于人文社科领域,主题内容包含第卷第期地震Vol,No年月EARTHQUAKEJan,汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究*牛安福,张凌空,闫伟,贾晓东,李晓帆(中国地符等。

第卷第期地震Vol,No年月EARTHQUAKEJan,汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究*牛安福,张凌空,闫伟,贾晓东,李晓帆(中国地震台网中心,北京辽宁省地震局,辽宁沈阳)摘要:年月日汶川级地震是我国自建国以来灾难最为严重的一次强地震。文中讨论了汶川地震前震源附近与外围地区潮汐形变变化及龙门山地震带、鲜水河地震带和祁连山地震带断层活动的特点。分析结果表明:震前沿龙门山地震带分布的雅安、汶川及茂县观测台地倾斜测项在年初发生转折,由单向东倾或西倾转向平稳,临震前无明显变化龙门山断裂带及附近地区有个断层水准观测场地,除耿达场地观测到巨幅变化外,其他场地震前未观测到突出的前兆性变化。震源外围龙灯坝断层蠕变仪($=km)震前观测到持续时间在个月左右的突变性异常,但依据突变持续时间较难估计相应地震为级。而离震中较远的祁连山地震带中西段,震前也有巨大的断层水准变化,其与汶川地震的关系值得讨论。关键词:汶川地震地倾斜断层活动地震预测中图分类号:P文献标识码:A文章编号:()引言汶川MS地震是我国建国以来地震烈度最大、经济损失最为惨重的一次破坏性地震。这次强烈地震发生在龙门山断裂带,该断裂带位于四川省的西北部,是由一系列压性、压扭性断裂及褶皱组成的一条著名的逆冲断裂带,主要由条断裂组成,自西北往东南分别为汶川茂汶断裂(龙门山后山断裂)、映秀)北川断裂(龙门山中央断裂)、灌县)安县断裂(龙门山前山断裂)。这次地震的主发断裂为中央断裂,断裂带总体走向NbE,倾向NW,倾角b~b。本文应用南北地震带区域地倾斜及跨断层观测结果分析了该次地震前地形变变化的特点,探讨了该次地震前兆分布与以往强地震前后形变变化特征的差异性。汶川地震附近及外围地倾斜应变与断层活动监测能力南北地震带是我国地形变观测的重要区域之一,分布有相对较密集的地倾斜与跨断层*收稿日期:修改回日期:基金项目:国家科技支撑计划(BACB)和地震联合基金(A)资助。作者简介:牛安福(),男,山东单城人,研究员,主要从事地形变及地震预测等研究。观测点,围绕着汶川地震的发生,相关的地形变观测台站分布如图所示。由图可见,共有断层观测点个,定点形变观测点个。大地震的孕育过程及引起的地形变场变化不只是局限在发震断层上,在与发震断层相关的区域及相关的构造上也可能观测到突出的地形变变化,。汶川地震发生在龙门山地震带,为研究与本次地震相关的地形变前兆变化,本文分析了南北地震带,特别是沿龙门山地震带、鲜水河地震带及祁连山地震带地形变变化的特点。图南北地震带中北段地形变观测点分布(矩形、菱形分别表示断层测点及潮汐形变测点)震源区及外围断层活动的特点龙门山断裂带龙门山断裂带及附近地区有个断层观测场地,分别是耿达、七盘沟、双河、蒲江和灌县场地。年以来,这些场地基本上是每个月测量一期,临震前正在进行本年度第二次观测,本文资料截止到年月日。从震前这个场地断层水准的变化特点可知,耿达场地的变化相对较突出(图)。该场地在年月日测量时有较显著的变化,经现场调查,发现A点附近盖了两栋房子,这一定程度上影响了对异常信度的判断。从与耿达场地同位于发震断裂的上盘,同跨汶茂断裂,且与其邻近($=km)的七盘沟场地的变化来看,两场地自年开始都出现了上盘(西盘)下降的现象,所不同的是耿达场地自年以来变化了近mm,而七盘沟场地变化不足mm。这种差别一定程度表期牛安福等:汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究明,耿达场地的观测结果可能包括了类似于七盘沟测点A)C段水准的微弱变化,也包括了观测环境改变对观测结果的影响。图耿达B)A段(a)与七盘沟A)C段(b)断层水准变化其他一些断层场地,如双河、蒲江和灌县跨断层水准震前的变化相对较小,前兆特征不突出。鲜水河断裂带鲜水河断裂带的流动断层观测场地分布相对较集中,有格蒌、墟虚、龙灯坝、沟普、老乾宁、折多塘等场地,从长期趋势来看,道孚场地、虾拉沧场地在年初有一趋势转折,之后至汶川地震前这些断层场地的水准和基线在震前变化相对较为平稳。位于鲜水河断裂带上龙灯坝DSJ断层蠕变仪测线观测值年月日至年月出现大幅度的下降异常变化(压缩),异常幅度达mm,从月日开始转平,持续时间约天(图)。经落实,该场地异常受外界干扰较小,此异常属于较典型的震前突变性前兆异常。按照以往震例,该类异常结束后个月内,通常会在异常点~km或更大半径环形区域内发生与持续时间或异常幅度相应震级的地震。利用异常持续时间对未来地震震级的估计为级~。因此,笔者在年月日提交的关于年第二季度全国级地震危险性分析报告中提出,南北地震带中南段有发生级地震的可能性,但没有估计到震级会超过级。祁连山地震带从南北地震带断层观测结果来看,震前断层活动幅度最为突出的断层观测场地位于与龙门山地震带相邻的祁连山地震带。在昆仑山口西地震前该断裂带上地形变曾出现较突出的趋势与短期异常。本次地震震前祁连山地震带上观测到相对较多的异常,其中最为突出的异常主要有位于祁连山中西段的红柳峡与嘉屿关两个场地。红柳峡水准在年月日托勒级与年月日玉门级地震前都曾观测到突变性变化(图)。自年月开始至年月,红柳峡场地单方向加速变化持续时间约天左右,地震卷依据地形变短期突变与地震震级之间的关系~,得到年月份前应有级左右的地震相对应,利用嘉屿关断层场地异常特征也可得到相近的预测意见,但祁连山地震带截止到年月连一次级地震都没发生,如何解释红柳峡与嘉屿关断层活动异常,是今后值得探讨的问题之一。图汶川地震前龙灯坝断层蠕变段异常图汶川地震前嘉屿关与红柳峡断层水准变化曲线红柳峡与嘉屿关断层活动异常是慢地震吗即使是慢地震,许多作者并没有排除其对周围地震的触发作用~。这些异常点距离汶川地震约km,从传统意义上来讲,作为汶川地震的前兆很难被大家接受。但一些观测事实表明,突变性形变异常与远震存在一定的相关性,并可用于远距离地震预测。值得一提的是,年月日肃南级地震后,中国地震局地震监测预报司曾派笔者等到甘肃进行了异常落实,并对观测到的巨幅断层水准异常及其紧迫性给予了一定的讨论。汶川地震附近及外围地倾斜与应变变化的特点汶川地震发生所在的龙门山断裂带及附近地区,有汶川、茂县、松潘、雅安、峨眉交大、姑咱、康定等地形变观测点,这些观测为揭示汶川地震前近震源区附近地壳变形的特期牛安福等:汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究征提供了重要的信息。近震源区定点形变震前变化的特点在这些连续形变观测点中,雅安、汶川与茂县等台站距离震中最近,从这些测点地倾斜变化特征来看,震前年存在趋势转折,临震前较为平稳。地震后,与各地震台站从事形变观测的人员联系,台站上人员都感到难以理解,震前未有突出的异常,而地震后汶川与茂县观测遭到致命的破坏,已无法恢复记录。图给出了这些台站EW向倾斜的长期变化,由此可见雅安与汶川测点在年底至年初,与断层活动相近,存在一个趋势转折,对雅安地倾斜进行了反直角坐标处理后也存在较为接近的趋势变化。而从临震前短时间内的变化特点来看,短临特征并不明显。图汶川地震前雅安(a)、汶川(b)和茂县(c)石英摆EW向地倾斜曲线变化外围定点形变变化从外围地形变观测结果来看,康定地倾斜观测曾在年月~日出现突变性异常(图),依此笔者当时曾应用该异常预测天内在川、藏交界或滇西、滇西北地区存在级以上地震的可能性(图)。实际情况是在年月日西藏丁青县发生级($=km)、月日云南漾濞发生级地震($=km),虽然两次地震都没有达到预期的震级,但相对于以前的活动水平是较显著的地震事件。其后,年月日在康定发生级地震,这些是年月日汶川地震前西南地区发生的较显著地震事件。另外,临近地震前姑咱垂直摆倾斜自年月~日曾多次观测到持续时间在小时左右的潮汐畸变(方波),但从两个方向倾斜异常的同步性及进行数据重新连接后的潮汐形状较正常来看,异常信度较低。对姑咱观测点钻孔应变潮汐因子的计算结果表明,该观测点钻孔应变潮汐因子震前变化相对较小,而在地震后潮汐因子出现了相对较大的下降(图)。潮汐因子的下降表示了地壳岩石弹性模量的降低。除此之外,考虑到形变观测的长期稳定性及一些可能的干扰因素,汶川地震前该地区地震卷观测到的具有一定预测意义的可靠前兆并不多。图年月康定地倾斜短时突变过程图康定地倾斜短时异常与相应的危险区预测(箭头表示地倾斜突变方向,阴影区表示预测区域,小圆圈表示异常结束后天内发生的两次中等地震)地震前兆与预测问题的思考从汶川地震发生前南北地震带地形变异常特征来看,该次地震震前表现出的前兆现象是较少的,与以往级以上地震前观测到的前兆分布,,有显著的差别。在我国目前的期牛安福等:汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究地形变监测能力下,以往每次级地震前基本上都能观测到~项突出的突变性形变异常,这对于分析区域地震短期危险性是有意义的,而汶川地震前从中期、短期及短临特征来看,可供应用的前兆异常数量太少了。依据震前观测到的一些短时突变尽管对西南地区的地震活动作出了一定程度的短期预测,但实际上对于作出级地震的预测是困难的。图姑咱台钻孔应变潮汐因子的变化曲线(a)为EW向(b)为NS向从震源区地壳变形的观测结果来看,由于临震前震源区通常都是处于强闭锁状态,震源区震前变形量极小,因而表现出的前兆现象不丰富。在年集集地震、年Parkfiled地震及华北地区一些强地震前都曾观测到类似的现象~。从汶川地震前较大区域的形变观测结果来看,位于祁连山地震带断层观测及鲜水河断裂带上的个别断层蠕变仪震前变形异常较显著,对地震震级和发震时间判断有一定的指示意义,但这些异常点都远离汶川震源区域。汶川地震前南北地震带表现出的前兆特征为科学认识地形变前兆观测的本质及地震预测问题提供了新的挑战。强地震前表现出的地壳形变特征与地震发生后观测到的同震形变场具有明显的差别,通常震前变形最突出的地方,未必是未来地震的震源区,因此以往依据构造形变及预破裂的思路认识前兆现象可能是有缺陷的。实际上,在年Parkfiled地震后针对震前表现出的地形变特征,就有学者对以依据预滑现象进行预测的思路提出过质疑。因此,针对汶川地震前地形变等前兆表现出的特点,应对地震预测的思路、对地震孕育过程的经验认识,甚至台站布局及前兆观测的意义等问题进行深刻的讨论,这对今后有针对性地提高地形变监测能力是有意义的。在资料收集、整理与分析过程中得到了四川省地震局雅安测量队苏琴、四川省地震局孙毅、中国地震局第二监测中心张希及中国地震局地震预测研究所江在森、李志雄的帮助与大力支持,在此表示衷心感谢。参考文献:唐文清,刘宇平,陈智梁,等基于GPS技术的活动断裂监测)))以鲜水河、龙门山断裂为例J山地学报,,():王时标,王光远多闭锁点地区地震预测唯象模型J地球物理学进展,,():牛安福突变性及与地震关系的研究J地震学报,,():牛安福丽江地震前后西南地区定点形变变化的特点分析J内陆地震,,():地震卷牛安福,张晶,张晓青,等昆仑山口西级地震前祁连山地震带附近形变异常的演化特征J地震,,():刘耀炜,牛安福,卢军强地震短期前兆异常的物理解释M北京:地震出版社,KanamoriH,StewartGSAslowearthquakeJPhysEarthPlanetInter,,:LindeAT,GladwinMT,JohnstonMJAslowearthquakesequenceontheSanAndreasfaultJNature,,:LindeAT,SacksISSlowearthquakesandgreatearthquakesalongtheNankaitroughJEarthandPlanetaryScienceLetters,,():牛安福,张晶,高福旺,等形及与地震关系的研究J大地测量与地球动力学,,():牛安福地壳形变观测与地震前兆一般性问题的讨论J国际地震动态,,():牛安福,吉平,闫伟,等中国大陆级地震平静后首次强地震的短期预测实验J中国地震,():车兆宏,刘向军用流动形变观测判定强震危险地点的研究J地壳形变与地震,,():吴云台湾集集地震地壳形变的简介与讨论J地壳形变与地震,,():RogerBilhamCoseismicstrainandtheTransitiontoSurfaceAftersliprecordedbyCreepmetersneartheParkfieldepicenterJSeismResLettJan,,():OntheCharacteristicsofGroundDeformationAnomaliesintheMiddleandNorthernPartoftheSouthNorthSeismicBeltpriortotheWenchaunEarthquakeNIUAnfu,ZHANGLingkong,YANWei,JIAXiaodong,LIXiaofan(ChinaEarthquakeNetworksCenter,Beijing,ChinaLiaoningProvincialSeismologicalAdministration,Shenyang,,China)Abstract:ThispaperanalyzesthecharacteristicsofobservedgroundtiltsandstrainsnearandaroundtheWenchuanearthquakerupturezone,andofthemeasuredchangesofLongmenshan,XianshuiheandQilianseismicbeltsTheobservedphenomenondemonstratedthatthegroundtiltvelocitiesatYa'an,WenchuanandMaoxiansitesturnedabruptelyinthebeginningof,andthendecreasedsteadilyuptotheoccurrenceofWenchuanearthquakeThefivesitesforcrossfaultmeasurementontheLongmenshanseismicbelt,thegreatchangewasonlyobservedonGengdasite,butthechangemaybecausedmainlybythenewbuildingsnearthesiteArapidchangeduratedforthreemonthswasobservedbythefaultcreepmeterattheLongdengbasitekmawayfromtheepicenter,whichgivesusinformationforanMearthquakeinthreetofourmonthsaftertherapidchangeendedGreatchangeswerealsoobservedusingfaultlevelingontheQilianseismicbelt,thequestioniftheywererelatedtotheWenchuanearthquakeistobestudiedKeywords:WenchuanearthquakeGroundtiltandstrainCrossfaultmeasurementEarthquakeprediction期牛安福等:汶川地震前南北地震带中北段地形变变化特征的研究

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