强震孕育与断层形变异常形态及时空分布特征

强震孕育与断层形变异常形态及时空分布特征 () 文章编号 :167125942 20040420048209 Ξ 强震孕育与断层形变异常形态及时空分布特征 刘善华张鹤李民 () 中国地震应急搜救中心 ,北京 100039 摘 要 分析了华北北部 20 世纪 70 年代初以来的断层形变资料 。结果表明 : 震前断层活动存在明显的阶段性 αβγ特征 ; 短临阶段断层形变异常主要形态有两种 :一种是在 、相后的相短临异常 , 这种异常一般在近源区出现 ; 另 一种是较大幅度的突跳型短临异常 , 这种异常一般在远源区出现 , 这些都是断层形变前兆由中期过渡到短期的 明 γ显标志 ; 断层形变短临异常有从外围向震中迁移的特征 ; 唐山地震前出现 相短临异常的比例高于大同和张北 地 αβγ震 , 主要表现为在中期趋势积累背景上的反向 ; 3 次强震前 、、相异常场地的分布具构造控制特征 ; 强震前场 地断 层异常活动存在象限性分布特征 , 且与震源机制解的结果基本一致 。 关键词 华北地区 强震 断层形变 短临异常 时空分布特征 + 中图分类号 : P315 . 72 5文献标识码 : A FO RM OF FA UL T D EFO RMATIO N A NOMALY A ND TIM E2SPACE C HA RACTERISTICS I N D EVELOPM ENT OF STRO NG EA RTHQUA KES I N NO RTH C HI NA Liu Shanhua , Zhang He and Li Min ( )Chi n a Cen te r f or Ea rt h qu ake Dis aste r Em e r gency a n d S A R , C EA , B ei j i n g 100039 \ = Abstract The cro ss2f ault defo r matio n in t he no rt h of No rt h China since t he early 1970’s has been ana2 lyzed systematically in t his paper . The result s show as follow s : The f ault movement befo re eart hquakes has o bvi2 o us staged characteristics. There are t wo fo r ms of t he f ault defo r matio n ano maly in sho rt2impending stage : o ne γ αβis t he p hase af ter ,p hases , w hich occurs nearby t he so urce regio n ; t he ot her is a significant abrup t jump , w hich is in t he o uter circle of so urce regio n . Bot h of t hem are o bvio us symbols of t he t ransitio n f ro m medium ter m to sho rt ter m of t he f ault defo r matio n ano maly. The f ault defo r matio n ano maly has t he characteristic t hat it γmoves f ro m t he o uter circle to t he so urce regio n . The p ropo rtio n of ano maly of p hases in Tangshan eart hquake is bigger t han t hat in Dato ng and Zhangbei eart hquake and t he f ault defo r matio n ano maly in sho rt2impending stage is co nt rary to t he t rend of medium2ter m p recurso ry ano malies. The dist ributio n of cro ss2f ault defo r matio n αβ γ measurement sites wit h ano maly of ,and p hases befo re t he 3 st ro ng eart hquakes has t he characteristic of tecto nic co nt rol . The characteristic of quadrantal dist ributio n of t he f ault movement exist s act ually in eart h2 quake2generating p rocess , w hich is almo st co nsistent wit h focal2mechanism solutio n . Key words :No rt h China , st ro ng eart hquake ,f ault defo r matio n , sho rt2ter m ano maly , time2space character 收稿日期 :2004 - 08 - 29 ( )基金项目 :地震科学联合基金 104009 作者简介 :刘善华 ,男 ,1953 年生 ,研究员 ,主要从事地壳形变与地震预测研究 兆异常 ,我们消除了年变干扰 , 保留长趋势变化成 1 引言分 。对时间积累较长的单项观测资料 ,找出其趋势 () 几十年来 ,地震科学工作者对华北地区发生的 性变化的背景值或分时段的背景值 基值线。观测 唐山 7 . 8 级 、大同 6 . 1 级和张北 6 . 2 级地震前断层 值曲线出现转折 、突跳等偏离这一背景趋势的变化 , 形 变 异 常 及 演 化 特 征 进 行 了 深 入 的 研 究 与 总 一般以超出稳定值的两倍均方差为限 ,超出者即认 1 ,7 为是断层形变异常 。,在利用断层形变研究成果进行强震预测方结 面取得了丰富的成果 。但是 ,利用断层形变资料研 3 强震前断层的形变异常形态与分布究强震前断层形变异常的形态与分布特征 ,特别是 我们知道 ,构造地震发生前 ,断层形变异常的曲 对强震孕育短临阶段断层形变异常形态与时空分布 αβγ线形态大体上分为两种类型 ,一类是 、、相形变 异特征及共性特征方面的研究还不多 。 8 γ 常,这种异常一般在近源区出现 , 其中 阶段 反本文利用华北北部地区近 30 年高精度的断层 () 映了孕震系统 断层进入较快速的应力释放之临 界形变监测成果 ,综合分析 、研究了华北 3 次强震孕育 状态的形态 ,即短临前兆异常形态 。另一类为“台 () () 阶”型 不恢复或突跳型 可恢复的断层形变异常 , 短临阶段断层形变异常的形态及时空分布特征 。 这种短临异常一般在远源区出现 。根据上述机理 , 2 场地及资料概况我们对 1976 年唐山 7 . 8 、1989 年大同 6 . 1 和 1998 年张北 6 . 2 级地震进行分析研究 。 为了比较客观 、真实地获得强震孕育短临阶段 断层形变异常的形态及时空分布特征 ,笔者收集了 华北北部地区连续的时段长 、干扰小且精度较高总 3 . 1 唐山地震共 27 处场地的跨断层形变资料 ,其中 10 个场地除 具有垂直形变监测资料外 ,还具有水平形变监测资 唐山地震前总共有 8 个场地 15 个测项出现异() 料 图 1 、表 1。这些场地的断层形变成果对华北地 ( αβγ 常 ,其中 6 项出现 、、相阶段的短临异常 表 2 、区强震前兆都有比较明显的反映 。在上世纪 70 年 ( ) 图 2,4 项出现“台阶”型或突跳型的短临异常 表代建立的观测场地大多数每月观测数次 ,80 年代以 ) αβγ 2 、图 3。震前出现 、、相异常的场地分布在距 震后建成的首都圈地区场地均为每月观测 1 次 ,其它 中 240 km 之内 , 距震中 260 km 的燕家台场地 , 地区每两个月 观 测 1 次 , 少 数 场 地 每 年 观 测 3 , 4 次 。垂直形变观测精度在 0 . 2 , 0 . 3 mm/ km ,水平 震前出现中期异常 ,未出现短期异常 。震中区出现 - 6形变的观测精度为 2 ×10 左右 。 应力高度集中的闭锁区 ,震中区的滦县 、昌黎和曾家 部分场地资料有明显的年周期变化 ,为突出前() (湾场地 现停测直到震前 1,2 月均未出现异常 宁 1 ) 河场地除外。值得关注的是震中区的宁河场地 () 观测到了唐山地震前震源体断层的预破裂 图 3。 图 1 华北北部地区跨断层形变场地分布图 Fig. 1 Dist ributio n of cross2fault deformatio n measurement sites in t he nort h of Nort h China 表 1 断层形变监测场地概况统计 Ta b. 1 General situation of cross2fault def ormation measurement sites 经度纬度 序号点名资料时段控制断层观测项目() () ? ′? ′ 1 116 11 40 18 1982207,2001212 南口2沿河城 德胜口基线 、水准 2 墙子路 117 13 40 26 墙子路2兴隆 新基线 、水准 1971208,2001212 3 115 37 40 15 施庄村 1970204,2001212保安2施庄 怀来基线 、水准 4 115 32 40 30 小水峪 2涿鹿北缘 基线 、水准 1973209,2001212 5 115 42 40 04 1989201,2001212沿河城南口2沿河城水准 6 燕家台 115 34 40 00 基线 、水准 南口2沿河城 程1974208,2001212 7 117 09 40 22 张家台 各庄2镇罗营 大基线 、水准 1971206,2001212 8 115 52 40 31 张山营 西山 程各庄2镇基线 、水准 1970204,2001212 9 117 08 40 20 镇罗营 罗营 八宝山 水准 1984204,2001212 10 116 07 39 51 大灰厂 八宝山 崇基线 、水准 1971205,2001212 11 116 14 39 55 八宝山 礼2赤城 基线 、水准 1983201,2001212 12 117 12 40 41 黄庄2高丽营古北口 水准 1984204,2001212 13 116 01 39 48 1980210,2001212 方家冲2狼山山前 基线 、水准上万 14 115 41 40 24 狼 山 孔涧2大石河 紫荆水准 1983210,2001212 15 115 35 40 24 土 木 关 涞水2高碑店 水准 1984204,2001212 16 115 11 39 24 二甲峪2密云 牛驼水准 1980207,2001212紫荆关 17 115 38 39 25 凸起南 水准 涞水1984204,2001212 18 116 53 40 25 密 云 桐城 水准 1984204,2001212 19 116 22 39 10 南 孟 口泉 水准 1980207,2001212 20 117 43 39 24 五台山宁 河 水准 1970207,2001212 21 113 00 39 50 恒山 小 磨 水准 1985201,2001212 22 113 13 39 32 应县1992202,2001212水准舟山 23 113 53 39 28 舟山 水准 下达枝1983206,2001212 24 113 00 38 26 茶房口 1979212,2001212阴山2大青山水准 25 112 59 38 24 眉音口 水准 1989202,2001212 26 110 50 40 50 沟 门 水准 1988201,2001212 111 27 40 47 1985201,2001212 阴山2大青山 水准 27 五一水库 表 2 唐山地震前断层异常活动统计 Ta b. 2 Statistics of the anomalous fault movement bef ore Tangshan earthqua ke 异常起异常转异常结幅度 震中距异常异常断层活 序号观测台项( )( ) mm km 始时间折时间束时间性质形态动性质 1974 202 201 202 1976 1977 βγ 1 0 . 6 121 墙子路斜基中 、短、反扭 1974 201 1976 201 1977 201 βγ2 墙子路直基 0 . 6 中 、短 张性 121 、 β3 1973 207 1975 201 1976 205 0 . 6 227 施庄村水准 中期 突跳 、张性 γ 1973 209 1976 206 219 4 1976 206 209 2 . 8 243 小水峪斜基 中 、短临 趋势 反扭 5 1973 207 1976 205 1 . 5 243 小水峪直基 中期 中台阶 张性 6 1974 211 1975 202 2 . 8 257 燕家台斜基 期 中期 突跳 反扭 7 1974 211 201 1977 201 1 . 5 中 、短β γ βγ 1975 257 燕家台斜水 张性 、、 1971 1975 1976 4 8 206 205 207 . 0 119 中 、短临 张家台斜基 台阶 反 、张 βγ 1975 202 1976 . 6 218 9 1 . 6 、219 张山营基线 中期 反扭 1976 206 208 10 1975 203 1975 209 0 . 8 中 、短临突跳 219 张山营水准 压性 11 1974 208 1976 208 223 1 . 8 180 大灰厂斜基1976 208 210 短期 反扭突跳 12 1 . 5 180 大灰厂直基 1976 206 1976 208 1978 201 压性 短期 突跳 13 1976 205 203 1976 207 207 1976 209 201 0 . 7 短期 180 大灰厂直水 压性 台阶 14 1 . 0 180 1976 204 222 1976 207 224 1976 209 216 大灰厂斜水 压性 1975 209 1976 206 6 . 6 47 短期 压性 15 宁河水准 由于场地较稀疏 ,分布也不均匀 ,反映地震发生前断层异常活动张 、压性之场地的分布规律不十分 明显 ,但基本表现出象限性分布现象 ,且与震源机制 () 解的结果基本一致 图 4,在 120 km 范围内分别为 张性区和压性区 , 而在 120 km 范围外的张性和压 9 性与前者正相反 ,具有地区性特征。 图 4 唐山地震前断层异常活动象限性分布图Fig. 4 Quadrantal dist ributio n of t he ano malous fault movement before Tangshan eart hquake αβγ 图 2 唐山地震前具有 、、相断层形变异常曲线 3 . 2 大同地震αβ γFig. 2 Curves of fault deformatio n ano maly of ,and 大同地震前总共有 16 个场地 20 个测项出现异p hases before Tangshan eart hquake () ( ) ( ) ( ) a墙子路斜交基线 ; b墙子路直交基线 消除年周变; c小 ( αβγ γ 常 ,其中 5 项为 、、相阶段的短临异常 表 3 、( ) ( ) () 水峪斜交基线 ; d大灰厂斜交基线 ; e张家台斜交基线 ; f 张 ( ) 图 5,6 项为“台阶”型或突跳型的短临异常 表 3 、( )山营基线 消除年周变 ) αβγ 图 6。震前出现 、、相异常的场地分布在距震中 200 km 之内 ,距震中 293 km 的张家台场地也出 现此类异常 ,可能与该场地所处的特殊的构造位置 10 有关。震前震中区观测到断层活动闭锁区 ,震中 距只有 50 多千米的小磨和下达枝水准场地均未出 7 现异常。 唐山地震后 ,华北地区增加了较多流动形变监 测场地 ,但场地密度仍不足 ,且分布不均匀 。大同地 震发生前 ,反映断层异常活动张 、压性之场地的分布 规律比唐山地震前要明显 ,也基本表现出象限性分 () 布特点 ,且与震源机制解的结果基本一致 图 7。 3 . 3 张北地震 张北地震前总共有 14 个场地 17 个测项出现异 ( αβγ γ 常 ,其中 4 项为 、、相阶段的短临异常 表 4 、 图 3 唐山地震前“台阶”或突跳型断层形变短临异常曲( ) 图 8,5 项为“台阶”型或突跳型的短临异常 表 4 、线 ) αβγ 图 9。震前出现 、、相异常的场地分布在距震 Fig. 3 Curves wit h short2impending fault deformatio n 中 200 km 之内 ,距震中 252 km 的张家台场地震前 ano maly of step and abrup t jump before Tangshan 10 又出现此类异常,震中区也出现了断层活动在一 eart hquake 3 定范围内的相对平静。() ( ) ( ) ( ) a宁河水准 ; b大灰厂斜交水准 ; c大灰厂直交水准 ; d大 灰厂直交基线 表 3 大同地震前断层异常活动统计 Ta b. 3 Statistics of the anomalous fault movement bef ore Datong earthqua ke 异常起异常转异常结异常异常断层活幅度 震中距 序号观测台项( )( ) mm km 始时间折时间束时间性质形态动性质 206 212 209 1989 1989 1990 1 2 . 6 212 德胜口基线短期突跳反 、张 1988 204 1988 207 1989 210 2 墙子路斜基 1 . 0 中期 突跳 顺扭 301 1989 205 1989 210 1990 209 3 0 . 5 301 墙子路直基 短期 突跳 张性 1988 205 1989 201 1990 201 4 0 . 7 165 施庄村水准 中期 突跳 张性 βγ 5 1987 212 1990 211 3 . 0 165 小水峪斜基中 、短临、反扭1989 210 1987 212 1989 211 6 小水峪直基 2 . 1 中期 台阶 张性 165 7 1988 201 1990 203 1 . 0 165 小水峪直水 中期 台阶 张性 8 1988 201 1988 204 1 . 6 141 燕家台斜基 中期 台阶 反扭 1988 1989 2 9 208 207 209 . 3 βγ βγ 1989 293 张家台斜基 中 、短临 、、顺扭 10 1989 206 1990 204 1 . 6 199 张山营基线 短临 中台阶 反扭 1989 210 1988 1988 2 11 203 206 . 0 289 镇罗营水准 期 短期 突跳 张性 βγ 12 3 . 5 200 1989 204 1989 207 1990 204 中 、短临、大灰厂斜基 顺扭 13 1987 205 1989 212 2 . 5 200 台阶 大灰厂直基1989 209 短期张性 203 14 2 . 7 βγ 1989 206 213 1989 209 215 八宝山斜基 中 、短临 、台反扭 15 1 . 4 1988 205 1989 210 1989 209 狼山水准 46 中期 中阶 趋张性 16 1 . 0 1988 207 1988 208 138 紫荆关水 23 期 短临 势 突压性 17 1988 209 1989 208 2 . 0 南孟水准 15 241 中期 中跳 突压性 1989 202 2 . 0 1989 208 1989 209 期 241 跳 突压性 3 . 7 1987 212 1988 207 1989 212 177 18 茶房口水 12跳 突张性 2 . 4 19 五一水库水215 1988 212 1989 207 跳 压性 1989 203 20 沟门水准 S N 1989 203 1989 205 1989 209 1 . 8 265 短期 压性 地所在地的应力 、应变积累程度 ,但它却显示了整个 华北地区应力 、应变积累程度的增强 。 两类异常的 空间分布 “: 台阶”或突跳型的异常 αβγ一般位于远源区 ;、、相异常一般位于近源区 ,同 时 震中区出现应力高度集中的闭锁区 。两类异常的 幅度也有明显的差异 ,前者高于后者 。 唐山地震与 大同地震和张北地震比较 ,震前出 γ现 相形态的短临前兆异常的比例高 ,即唐山地震 前的短临异常大部分是在中 、长期背景的基础上发 展而来 ,说明唐山地震前华北地区应力 、应变累积程 度高于大同地震和张北地震前 ,断层破裂释放的应 图 7 大同地震前断层异常活动象限性分布图变能自然就高 。 Fig. 7 Quadrantal dist ributio n of t he ano malous fault movement before Dato ng eart hquake 4 震前断层的形变异常时空分布特征 张北地震发生前 ,反映断层异常活动张 、压性之 断层异常活动的阶段性特征 4 . 1 场地分布规律与大同地震前类似 ,其分布也表现出 从表 2 、表 3 、表 4 中可以看出 ,华北强震前断层( 象限 性 , 且 与 震 源 机 制 解 的 结 果 也 基 本 一 致 图 : 震前半年 , 3 年在 300异常活动存在阶段性特征 ) 10。 km 左右范围的断层网络内 ,出现清晰的断层形变中 从上述可以看出 ,断层形变异常的曲线形态大 期异常活动 ;随着应力应变的不断集中与积累 ,震前 αβγ γ体分为两种类型 :一类是具有 、、相变化全过程 的 6 个月以内 ,出现新一轮断层形变异常活动 ,具有中相形态的短临前兆异常 ,其形变全过程具有较 αβ长趋势积累异常曲线出现加速后的转折 ,即在 、明显的“趋势性积累2震前加速2临震转折2发震”的阶 γ ( 阶段后出现形态的短临前兆异常 图 2 、图 5 、图段性特征 ,反映了华北强震前断层活动由准线性发 ) 8,一些无趋势背景的观测曲线出现高幅值的短期 展为非线性的过程 ,显示出华北地区在区域应力场 () 突跳或阶跃 图 3 、图 6 、图 9。 作用下应力 、应变积累的程度 ; 另一类为“台 阶”型 () () 不恢复或突跳型 可恢复的异常 ,它虽不反映场 表 4 张北地震前断层异常活动统计 Ta b. 4 Statistics of the anomalous fault movement bef ore Zhangbei earthqua ke 异常起异常转异常结异常异常断层活幅度 震中距 序号观测台项( )( ) mm km 始时间折时间束时间性质形态动性质 203 204 201 1997 1997 1998 1 2 . 2 255 墙子路直水短期突跳压性 1995 206 1998 202 1998 207 2 1 . 0 126 小水峪直基 中期 趋势 张性 1997 209 1997 211 1997 212 3 1 . 3 126 小水峪直水 短临 突跳 张性 1997 206 1997 211 1998 206 4 1 . 8 218 沿河城水准 短期 突跳 张性 βγ βγ 5 1996 208 1998 202 1998 209 3 . 2 252 张家台斜基 中 、短 、、顺 、压 6 1997 205 1997 210 1998 202 1 . 5 149 张山营基线 短临 突跳 反 、压 7 1995 201 1996 201 1997 207 2 . 3 149 张山营水准 中期 突跳 压性 8 1994 206 1998 201 9 . 0 207 1996 206 大灰厂斜基 中期 台阶 反扭 1997 206 1998 202 9 3 . 6 突跳207 大灰厂直基 短期 张性 βγ βγ 10 1997 204 208 1998 210 1 . 6 1997 135 狼山水准 46短期、、张性11 1994 205 1998 201 216 0 . 7 132 1998 201 207 中 、短临 张性 土木水准 15 突跳 12 2 . 2 198 1997 202 1997 209 1998 210 紫荆关水 12 中 、短临 突跳 张性 13 1996 204 1996 211 1997 206 12 . 3 174 小磨水准 12 中期 中突跳 张性 14 1996 208 1996 211 1997 204 8 . 3 192 应县水准 23 期 中期 突跳 压性 15 1996 204 1997 204 2 . 8 156 1997 202 中期 突跳 下达枝水 12 不明 16 9 . 0 315 茶房口水 12 张性 1996 202 1996 211 1997 204 17 眉音口水 13 1995 208 1997 202 1997 208 4 . 1 315 中期 不明 图 10 张北地震前断层异常活动象限性分布图 Fig. 10 Quadrantal dist ributio n of t he ano malous fault movement before Zhangbei eart hquake αβγ 图 8 张北地震前 、、相断层形变异常曲线 αβFig. 8 Curves of t he ano malous fault deformatio n of , 同时还发现 ,震前存在中期趋势异常而未出现γ and p hases before Zhangbei eart hquake 短临异常的情况 。强震前断层水平异常活动显著 ,3() ( ) ( ) ( ) a张家台斜交基线 消除年周变; b张山营基线 ; c紫荆关 ) ( ) )( ( 水准 12 消除年周变; d土木水准 15 消除年周变 次地震前有三分之二以上的断层水平活动监测场地 出现异常 。 4 . 2 断层形变前兆的时间特征 ) 1震中外围区域的“台阶”或突跳型异常震前 γ 出现得早 ,而近源区的 相短临异常出现得晚 , 断 层形变短期异常有从外围向震中迁移的特征 。 大同地 震 前 , 200 km 以 外 的 短 期 突 跳 异 常 从 1989 年 3 月开始 : 距震中 265 km 的沟门测点 1989 年 3 月出现 ,距震中 200 km 的大灰厂测点 1989 年 4 月出现 , 距震中 212 km 的德胜口测点 1989 年 6 月出现 ,距震中 241 km 的南孟测点 1989 年 8 月出 αβγ 现 ;而距震中 200 km 以内 、、相异常的转折时 间 是在 1989 年 9 月 。 张北地 震 前 , 200 km 以 外 的 短 期 突 跳 异 常 从 1997 年 3 月 开 始 : 距 震 中 255 km 的 墙 子 路 测 点 1997 年 3 月 出 现 , 距 震 中 207 km 的 大 灰 厂 测 点 1997 年 6 月出现 ,距震中 218 km 的沿河城测点也 αβ 是在 1997 年 6 月出现 ;而距震中 200 km 以内 、、 γ 相异常的转折时间最早的是距震中 198 km 的紫 荆关测 点 , 在 1997 年 9 月 出 现 , 距 震 中 最 近 只 有 132 km 的土木测点 1998 年 1 月临震时才出现 。 唐 山地 震 前 由 于 当 时 观 测 场 地 稀 少 , 距 震 中 图 9 张北地震前“台阶”或突跳型断层形变短临异常曲 线 260 km 的燕家台测点震前未出现短期异常 ,所以迁 Fig. 9 Curves of short2impending fault deformatio n 移特征不明显 。 ano maly of step and abrup t jump before Zhang2 ) αβγ2具有 、、相的形变异常加速时间短且临 震 bei eart hquake 转折明显 ,但不同地震不同构造部位形变的加速 与() ( ) ( ) ( ) a墙子路直交水准 消除年周变; b小水峪直交水准 ; c沿转折时间有显著差异 ,且无明显规律 ,这显示了华 北( ) () 河城水准 ; d大灰厂直交基线 ; e狼山水准 46 强震孕震前兆形变场演化的高复杂性 。 地的应力集中与应变积累程度 ,却显示了整个华北4 . 3 场地断层异常活动的象限性特征 11 地区应力 、应变累计程度的增强 。唐山地震震中区 杨国华研究认为 ,大同地震前 ,用垂直形变 的宁河测点观测到了震前震源体断层的预破裂 。 资料计算的形变场异常表现出四象限的分布特征 。 9 这些可能是孕震过程中断层形变由中期向短期 宋治平研究认为 ,张北地震前形变异常也存在此 过渡的重要前兆标志 。 特征 ,唐山和张北地震前都存在地电阻率的四象限 两类异常的空间分布 “, 台阶”或突跳型的异常 分布现象 。通过对华北 3 次强震前断层形变研究表 αβγ 一般位于远源区 ,、、相异常一般位于近源区或 ( ) 明 ,强震前场地断层异常活动性质 张性与压性也 震中区出现的应力高度集中的闭锁区 。两类异常的存在象限性分布现象 ,且它们都与震源机制解的结 幅度也有明显差异 ,前者高于后者 。() 果基本一致 图 4 、图 7 、图 10。象限性分布的存在 ) αβγ 2华北 3 次强震前具有 、、相异常场地均 位 与孕震体的存在有关 ,所以 ,断层异常活动的象限性 ( ) 于华北主构造带 地震带———张家口2渤海构造 分布支持了地震孕育的包体理论 。基于前兆象限性 带的两侧附近 ,且在与其相交的 N E 向现代活动断的认识 ,分析前兆异常不同形态异常的空间分布 ,可 αβ 裂上 ,是最容易积累应变能的构造 ,说明具有 、、能对地震危险区的预测具有重要参考意义 ,象限性 γ 相异常场地的分布明显受控于张家口2渤海构造空间分布的阶段性变化特征还有利于判断该前兆属 带 ,具有构造控制的特征 。于长期 、中期或短期异常 。 ) 3震中外围的台阶或突跳型异常震前出现得 4 . 4 断层形变异常的构造控制特征 γ 早 ,而近源区的 相短临异常出现得晚 , 断层形变 αβγ 分析强震前具有 、、相异常场地的分布情 况 异常有从外围向震中迁移的特征 。 αβγ表明 ,除具有 、、相积累背景的形变异常场地 ) αβγ4断层形变的 、、相变化形态是较典型的 孕一般出现在近源区外 ,还具有构造控制的特征 。唐 震过程形变异常形态 ,以其空间分布可以判定危 αβγ 山地震前出现 、、相异常场地有张家台 、张山 12 ,13 险区,但由于华北地区复杂的介质结构和区域αβ 营 、小水峪 、墙子路和大灰厂 ;大同地震前具有 、、 构造 ,地壳运动过程中必然出现应力集中和应变累γ相异常场地有张家台 、张山营 、小水峪和狼山 ; 张 αβγ 积空间分布的不均匀性 ,所以出现 、、相异常场 地αβγ 北地震前具有 、、相异常场地有张家台 、张山 的分布并不一定十分规律 ,所以判定危险区必须 与营 、土木和紫荆关 。这些场地在构造上的特点是 ,它 αβγ区域构造结合才有效 。另外 ,利用 、、相异常 的转( ) 们大多数位于华北主构造带 地震带———张家口2 折 ,可以作为强震时间预测的重要依据 ,但华北 地区渤海构造带的两侧附近 ,且在与其相交的 N E 向断 αβγ 不同地震 、不同构造部位监测到的 、、相异 常的加裂上 ,这些断层为现代活动断层 ,是最容易积累应变 速和转折时间都有明显差异 ,说明地震的发 生与异能的构造 ,在近代均发生过强烈地震 。这说明华北 常转折之间的时间关系并不明确 ,孕震过程 中应力αβγ 3 次强震前具有 、、相异常场地的分布都明显 受 应变场的演化是相当复杂的 。 控于张家口2渤海构造带 ,具有构造控制的特征 。 ( ) 5强震前场地断 层 异 常 活 动 性 质 张 性 与 压 更值得提出的是张家台基线场地和张山营基线 ) 性存在象限性分布的现象 ,且它们都与震源机制解 αβγ场地在华北 3 次强震前的异常形态均呈 、、相 , 10 基本一致 。基于前兆象限性的认识 ,分析前兆异常 这两个点是前兆异常和应力积累的敏感点,具有 不同形态的空间分布及阶段性特征 ,对地震预测可 地震预测的实用意义 。 能具有一定的参考意义 。 5 结论与讨论 Ref erences ) 1华北地区 3 次强震前半年,3 年在 300 km 左右范围内 ,出现清晰的断层形变中期前兆异常 ;随 1 梅世蓉 , 等 . 一 九 七 六 年 唐 山 地 震 M . 北 京 : 地 震 出 版着应力作用的加强 ,震前 6 个月以内 ,出现新一轮断 社 ,1982 . 层形变异常 。异常曲线形态大体上为两种类型 ,一 Mei Shiro ng ,et al . The Tangshan eart hquake of 1976 M . 1 αβγ类是具有 、、相前兆异常 ,其形变过程具有较明 显的()Beijing : Seismological Press ,1982 . in Chinese “趋势性积累2震前加速2临震转折2发震”的阶段 性张国民 ,等 . 大同2阳高地震研究 M . 北京 : 地震出版社 , 2 特征 ,反映了断层活动由准线性发展为非线性的 过1993 . 程 ,显示华北地区在区域应力场作用下应力集中 与Zhang Guo min ,et al . St udy o n t he Dato ng2Yanggao eart h2 2 ( ) 应变积累的程度 ; 另一类为“台阶”型 不恢复或 突( quakesM . Bei jing : Seismological Press , 1993 . in Chi2 () 跳型 可恢复的短临异常 ,它虽不反映场地所在 )nese 张国民 , 等 . 一 九 九 八 年 张 北 地 震 M . 北 京 : 地 震 出 版3 ( ) () sup . 2:15 - 22 . in Chinese 社 ,1999 . 宋治平 ,等 . 地震前兆的象限性特征及其理论分析 J . 地 3 9 Zhang Guo min , et al . The Zhangbei eart hquake of 1998 () 震学报 ,2001 ,23 1: 54,60 . () M . Bei jing : Seismological Press ,1999 . in Chinese高忠So ng Zhiping ,et al . Quadrant characteristics of eart hquake 宁 ,等 . 大同2阳高 6 . 1 级地震断层位移测量前兆异 常特4 9 () 征 J . 地震 ,1990 ,6 4: 65,74 . p recursors and it s t heoretical analysisJ . Acta Seismolo gica () ()Sinica . 2001 ,23 1:54 - 60 . in Chinese Gao Zho ngning ,et al . 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