汶川8.0級(jí)地震前后隴南地區(qū)地震宏觀異常調(diào)查及分析①

嚴(yán)武建，朱朝霞，李曉峰，張 輝

（1.北京大學(xué)地球物理系，北京 100871；2.甘肅省地震局，甘肅蘭州 730000；3.甘肅省水文水資源局，甘肅蘭州 730000）

汶川8.0級(jí)地震前后隴南地區(qū)地震宏觀異常調(diào)查及分析①

嚴(yán)武建1，2，朱朝霞3，李曉峰2，張 輝2

（1.北京大學(xué)地球物理系，北京 100871；2.甘肅省地震局，甘肅蘭州 730000；3.甘肅省水文水資源局，甘肅蘭州 730000）

根據(jù)對(duì)2008年5月12日汶川8.0級(jí)大地震前后（2008年4月1日至7月13日）甘肅省隴南地區(qū)及甘南州舟曲縣宏觀異常的震后現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，經(jīng)過(guò)資料整理分析和挑選可靠異?，F(xiàn)象，對(duì)其時(shí)空分布特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，在時(shí)間上宏觀異常的數(shù)量臨近地震逐漸增多，在臨震前形成峰值；在空間上宏觀異常的分布在高烈度區(qū)較多。對(duì)宏觀異常與震源機(jī)制關(guān)系以及宏觀異常對(duì)地震預(yù)測(cè)可能發(fā)揮的作用等問(wèn)題進(jìn)行了討論。

汶川8.0級(jí)地震；隴南地區(qū)；宏觀異常；統(tǒng)計(jì)分析

Abstract：Based on the field investigation result for the macroscopic anomalies appeared before and after Wenchuan MS8.0earthquake on May 12，2008（from April 1，to July 13）in Longnan municipality and Zhouqu county of Gannan prefecture，Gansu province，through compilatio，analysis and selection for those data，the temporal and spatial distribution characteristics of the anomalies are researched.The result shows that amount of the macroscopic anomalies increased gradually with the time to event，and formed a peak just before the earthquake.In spatial more macroscopic anomalies distributed in higher earthquake intensity area.The relationship between the macroscopic anomalies and earthquake mechanism，as well as a possible effect for earthquake prediction are discussed also.

Key words：Wenchuan MS8.0earthquake；Longnan area；Macroscopic anomalies；Statistical analysis

0 引言

所謂宏觀異常就是泛指人們能直接接觸和觀察到的一些自然界的反?，F(xiàn)象［1］，比如動(dòng)物生活習(xí)性和行為的異常表現(xiàn)；井、泉、河水異乎尋常的漲落變化；晴朗夜空出現(xiàn)與雷云閃電不同的彩色光像；植物生長(zhǎng)與季節(jié)不符；天氣氣候反常等。宏觀異常種類較多，大體上可分為動(dòng)物異常、植物異常、地下水異常、地下氣體異常、地下油氣異常、地光異常、地質(zhì)現(xiàn)象異常、氣候反常等。引起宏觀異常的原因是多種多樣的，地震的孕育與發(fā)生是其原因之一［2］。

2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震后，筆者對(duì)甘肅省隴南地區(qū)的5個(gè)縣及甘南州的一個(gè)縣進(jìn)行了為期15天的現(xiàn)場(chǎng)宏觀異常調(diào)查。調(diào)查結(jié)果顯示汶川8.0級(jí)地震前宏觀異常表現(xiàn)較為明顯，異常形式多種多樣。進(jìn)一步分析結(jié)果表明宏觀異常具有一定的時(shí)空分布特征，這些特征不但與地震發(fā)生過(guò)程存在著某種聯(lián)系，而且其中還含有一些對(duì)臨震預(yù)報(bào)有意義的重要信息。

1 宏觀異常概述

這次宏觀異常的調(diào)查主要在地震烈度的Ⅷ度和Ⅸ度區(qū)進(jìn)行，包括甘肅省隴南市的武都區(qū)、文縣、禮縣、成縣、康縣及甘南州的舟曲縣。主要采取對(duì)公路沿線的村鎮(zhèn)進(jìn)行抽查以及通過(guò)市縣地震局的宏觀異常觀測(cè)員提供的異常為依據(jù)，因此調(diào)查及分析結(jié)果具有一定的局限性。

這次地震的宏觀異?，F(xiàn)象可分為4類，包括動(dòng)物異常、地下水異常、植物異常、氣象及地象異常。調(diào)查共收集到宏觀異?，F(xiàn)象44起，其中動(dòng)物異常24起，約占全部宏觀異常的54%；地下水異常15起，約占34%；植物異常3起，約占7%；地象異常2起，約占5%。

1.1 動(dòng)物異常

大震發(fā)生前動(dòng)物有異常行為，已被古今中外許多關(guān)于大地震的調(diào)查研究所證實(shí)［3］。像以往的其他大地震一樣，本次地震前動(dòng)物異常不僅在所有的宏觀異?，F(xiàn)象中占有最大的比例，而且還具有一定的時(shí)空分布特征。但對(duì)于不同的地震，動(dòng)物異常的種類、數(shù)量以及時(shí)空分布特征也各不相同。

汶川8.0級(jí)地震前，在甘肅隴南地區(qū)共有11種動(dòng)物表現(xiàn)出不同程度的異常行為（表1），其中以穴居動(dòng)物和水生動(dòng)物表現(xiàn)最為明顯，主要包括老鼠、魚(yú)、蛇、螞蟻。此類動(dòng)物異常共計(jì)11起，約占全部動(dòng)物異常的46%，其異常行為多表現(xiàn)為反季節(jié)出現(xiàn)、魚(yú)死亡、不進(jìn)窩和行為呆滯不怕人。震前動(dòng)物異常最多是狗，共有6起，表現(xiàn)都為在震前兩天至半小時(shí)狂叫不休，甚至還亂咬人。

如果將所有動(dòng)物異常進(jìn)行對(duì)比，穴居動(dòng)物的異常行為最為突出也最多，共計(jì)9起，約占全部動(dòng)物異常的38%，而且異常反應(yīng)也比其他動(dòng)物表現(xiàn)得早。早在震前一周就有蛇在武都區(qū)的一個(gè)小區(qū)門口出現(xiàn)，行為表現(xiàn)為爬行緩慢，不怕人。而在往年同期在隴南地區(qū)蛇還處于冬眠狀態(tài)。此外，在所有動(dòng)物異常中蛇和鼠的異常持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，出現(xiàn)頻次最多，分布范圍最廣。由此可見(jiàn)象蛇和鼠這些穴居動(dòng)物對(duì)地震的發(fā)生比較敏感。

表1 汶川地震前隴南地區(qū)動(dòng)物異常數(shù)量及異常行為

另外，一些鳥(niǎo)類在這次震前也表現(xiàn)出了某些異常行為。如在5月10日康縣陽(yáng)壩鎮(zhèn)油坊村村民發(fā)現(xiàn)山上野雞亂跑、叫聲不斷；5月12日14時(shí)成縣城關(guān)鎮(zhèn)一村民發(fā)現(xiàn)自己養(yǎng)的鴿子在天空盤旋不落窩，半小時(shí)后地震發(fā)生；7月23日文縣石雞壩鄉(xiāng)一村民家燕子未歸巢（自從在該村民家筑巢后每天晚上都按時(shí)回巢），7月24日青川發(fā)生2次中強(qiáng)地震。

這次地震前在甘肅隴南地區(qū)動(dòng)物異常主要分布在烈度為Ⅸ度的地區(qū)，只有少部分出現(xiàn)在Ⅷ度區(qū)內(nèi)，異常量顯示由震中方向向外圍逐漸衰減。動(dòng)物異常出現(xiàn)的最早時(shí)間為震前半個(gè)月，從震前2天起，異常的數(shù)量和種類開(kāi)始逐漸增多，并在震前2天達(dá)到峰值。震后絕大多數(shù)動(dòng)物異常消失，但在7月24日的四川青川6.1級(jí)余震前1天出現(xiàn)過(guò)3起動(dòng)物異常。

1.2 地下水異常

由于甘肅隴南地區(qū)近20年以來(lái)只發(fā)生了2006年文縣5.0級(jí)地震，因此當(dāng)?shù)鼐用駥?duì)地震了解甚少，對(duì)地下水的異常變化關(guān)注不夠，反映的異?，F(xiàn)象不多。但調(diào)查結(jié)果表明地震前后仍有一些地下水宏觀異常被發(fā)現(xiàn)。

在調(diào)查所涉及的6個(gè)縣中，有4個(gè)縣的居民發(fā)現(xiàn)地下水出現(xiàn)了宏觀異常，共計(jì)17處（表2）。最為典型的實(shí)例是成縣拋沙鎮(zhèn)高橋村一村民家里壓井5月12日震前約40分鐘發(fā)現(xiàn)水變渾，不能使用，震后10小時(shí)左右恢復(fù)正常。

地下水異常的表現(xiàn)形式主要為井水位的上升與下降、泉水流量的增大和減小、以及井水的翻花、變色和變渾。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在17項(xiàng)（有兩項(xiàng)為主震后）地下水異常當(dāng)中有5項(xiàng)表現(xiàn)為井水位下降或泉水流量減小，約占地下水異常的29%，水位下降幅度為幾十厘米到1m；有11項(xiàng)表現(xiàn)為井水或泉水變渾或變色，約占65%；另外還有1項(xiàng)表現(xiàn)為泉水流量增大?？梢钥闯?，震前地下水異常以水位下降或泉水流量減少以及井水或泉水變渾、變色為主；水位下降或泉水流量減小區(qū)集中分布于斷層附近；多數(shù)變渾、變色的井水或泉水在震后2～3天恢復(fù)正常。

表2 汶川地震前隴南地區(qū)地下水異常及異常特點(diǎn)

1.3 氣象及地象異常

汶川地震前被發(fā)現(xiàn)的氣象異常的現(xiàn)象很少，僅有1起，即在2008年5月12日早8～12點(diǎn)隴南市武都區(qū)安化鎮(zhèn)有村民發(fā)現(xiàn)天空出現(xiàn)異常云彩。另外震前村民還發(fā)現(xiàn)3起地象異常（表3）。

2 宏觀異常的時(shí)空分布

2.1 異常的空間分布

圖1 汶川8.0級(jí)地震前后甘肅隴南地區(qū)宏觀異常點(diǎn)分布圖Fig.1 Distribution of macroscopic anomalies before and after Wenchuan earthquake in Longnan area of Gansu province.

表3 汶川地震前隴南地區(qū)地象及氣象異常及異常特點(diǎn)

統(tǒng)計(jì)與分析結(jié)果表明，汶川地震前后，甘肅隴南地區(qū)宏觀異常在高烈度區(qū)表現(xiàn)比較明顯（圖1）。從圖1可以看出，在烈度為Ⅸ度的地區(qū)內(nèi)宏觀異常出現(xiàn)的頻度相對(duì)較高；在Ⅷ度區(qū)和Ⅶ度區(qū)宏觀異常出現(xiàn)的數(shù)量和種類則相對(duì)較少。如位于Ⅷ度區(qū)的隴南禮縣，當(dāng)?shù)鼐用裨谡鹎皫缀鯖](méi)有發(fā)現(xiàn)任何動(dòng)物異常，只發(fā)現(xiàn)有地下水和地象異常；而位于Ⅶ度區(qū)的禮縣北部則沒(méi)有任何宏觀異常出現(xiàn)。

2.2 異常的時(shí)間分布

從時(shí)間進(jìn)程上看，離發(fā)震時(shí)刻愈近，宏觀異常的表現(xiàn)愈明顯（圖2）。從圖2可看出，異常發(fā)展過(guò)程有起伏，但總體呈漸增趨勢(shì)。異常出現(xiàn)的最早時(shí)間是震前一個(gè)月；在震前半個(gè)月異常再次開(kāi)始出現(xiàn)；隨著發(fā)震時(shí)刻的臨近異常數(shù)量逐漸增多；到了震前的1～3天異常顯著增多，并在地震的前2天達(dá)到峰值。震后大多數(shù)宏觀異常消失，只存有一少部分的宏觀異常。此外，宏觀異常種類與異常數(shù)量有著大體相似的時(shí)間分布特征，即隨著發(fā)震時(shí)刻的臨近異常的種類有逐漸增多的趨勢(shì)。

圖2 汶川地震前后隴南地區(qū)宏觀異常量的時(shí)間分布直方圖Fig.2 Amount distribution of macroscopic anamaly before and after Wenchuan earthquake in Longnan area.

3 認(rèn)識(shí)與討論

3.1 動(dòng)物異常的時(shí)空分布與地震三要素的關(guān)系

汶川地震前隴南地區(qū)的動(dòng)物異常在高烈度區(qū)內(nèi)表現(xiàn)較為明顯，主要?jiǎng)游锂惓＜谐霈F(xiàn)在震前1～3天內(nèi)，其峰值出現(xiàn)在震發(fā)的當(dāng)日，震后大部分異常消失。這與唐山等大震前的動(dòng)物異常頗為相似［4］。但異常的分布范圍要遠(yuǎn)比唐山等大地震前大得多，由此可見(jiàn)動(dòng)物異常的分布范圍與震級(jí)有一定的關(guān)系。

但在時(shí)間進(jìn)程上動(dòng)物異常所表現(xiàn)的特征卻與震級(jí)相關(guān)不大。據(jù)宏觀異常資料較為完整的5次地震（海城、唐山、龍陵、和林格爾和張北地震）前的動(dòng)物異常資料［3，5－6］，發(fā)生在不同時(shí)間、不同地區(qū)，具有不同震級(jí)的這5次地震，震前動(dòng)物異常有大體相似的時(shí)間分布圖，即異常數(shù)量均在發(fā)震當(dāng)日達(dá)到峰值。而在汶川地震前隴南地區(qū)情況也是如此。在空間分布上動(dòng)物異常則有一定的不均勻性。一般較多的分布在某些條帶和局部地區(qū)，而這些地區(qū)便是未來(lái)的極震區(qū)或高烈度區(qū)。如海城地震前，動(dòng)物異常集中分布在發(fā)震構(gòu)造帶上，在唐山地震、龍陵地震、張北地震以及汶川地震前，動(dòng)物異常則集中分布在高烈度區(qū)內(nèi)。

動(dòng)物異常的這種時(shí)空分布特征可能與震前自然環(huán)境各種因素的時(shí)空變化有一定的聯(lián)系。事實(shí)上，在長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中動(dòng)物為了適應(yīng)不斷變化的生存環(huán)境形成了一些特別敏銳的感覺(jué)器官，可以敏銳的感覺(jué)到震前從地殼深部傳來(lái)的聲、光、電、磁、熱、氣等物理和化學(xué)變化，從而表現(xiàn)出一些“異乎尋?！钡男袨?。震前自然電場(chǎng)、電磁波、地下水、地氣、地聲、地光等短臨異常與動(dòng)物異常有大體相似的時(shí)間分布圖式，即幾乎均在震前一天內(nèi)達(dá)到峰值，可以說(shuō)明這一問(wèn)題。

3.2 地下水位異常分布與應(yīng)變－形變的關(guān)系

在隴南地區(qū)，地下水位下降與泉水流量變小的異常集中出現(xiàn)在構(gòu)造斷裂附近，一般來(lái)說(shuō)水位的升降與泉水流量的增減與井泉所在區(qū)應(yīng)力－應(yīng)變狀態(tài)的調(diào)整密切相關(guān)。汶川地震前后構(gòu)造斷裂上的地下水異常主要是以水位下降為主，說(shuō)明了斷裂構(gòu)造帶受到拉張作用。汶川地震前隴南地區(qū)的地殼表層應(yīng)力狀態(tài)是拉張的，也和汶川地震的震源機(jī)制解相印證。

3.3 宏觀異常與地震預(yù)報(bào)

汶川地震前在甘肅隴南地區(qū)的其它地震前兆異常并不明顯，因此實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)顯然是十分困難的。然而這次地震前在隴南地區(qū)卻出現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的宏觀異常，而且在異常時(shí)空分布特征中所隱含的發(fā)震地點(diǎn)與時(shí)間的信息也相當(dāng)明顯。因此，如果開(kāi)展宏觀異常觀測(cè)和重視宏觀異常信息的研究，則有可能在震前作出一定程度的地點(diǎn)和時(shí)間的預(yù)報(bào)。

［1］ 安徽省地震局.宏觀異常與地震［M］.北京：地震出版社，1978.

［2］ 國(guó)家地震局預(yù)測(cè)預(yù)防司.地震宏觀異常預(yù)報(bào)方法［M］.北京：地震出版社，1997.

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Investingation and Analysis on Macroscopic Anomalies of Earthquake before and after Wenchuan MS8.0Earthquake in Longnan Area of Gansu Province

YAN Wu－jian1，2，ZHU Zhao－xia3，LI Xiao－feng2，ZHANG Hui2
（1.Department of Geophysics，Peking University，Beijing 100871，China；2.Earthquake Administration of Gansu Province，Lanzhou 730000，China；3.Hydrology and Water Resource Bureau of Gansu Province，Lanzhou 730000，China）

P315.728

A

1000－0844（2011）01－0067－04

2009－06－17

嚴(yán)武建（1980－），男（漢族），江西鷹潭人，工程師，北京大學(xué)在職碩士研究生，主要從事地震活動(dòng)性研究.