史紅軍 趙衛(wèi)星 張可佳 朱偉楠 李 寧
1) 中國(guó)長(zhǎng)春130400榆樹地震臺(tái) 2) 中國(guó)長(zhǎng)春130012長(zhǎng)春市地震速測(cè)速報(bào)中心
吉林省地電阻率震兆異常分析研究*
1) 中國(guó)長(zhǎng)春130400榆樹地震臺(tái) 2) 中國(guó)長(zhǎng)春130012長(zhǎng)春市地震速測(cè)速報(bào)中心
應(yīng)用吉林省內(nèi)榆樹、 四平兩個(gè)地電阻率臺(tái)站觀測(cè)資料,采用形態(tài)法、 歸一化變化速率法和各向異性度法,分析研究了1999年汪清MS7.0深震以及2006年乾安—前郭MS5.0淺源地震前的地電阻率異常變化. 結(jié)果表明, 震前地電阻率出現(xiàn)長(zhǎng)趨勢(shì)下降變化或短臨異常變化,表現(xiàn)為: ① 汪清MS7.0深震前,榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率月均值曲線上均顯示出震前持續(xù)2年尺度的中期下降異常; ② 汪清MS7.0深震以及乾安—前郭MS5.0淺源中強(qiáng)震前,榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率變化速率均大于異常指標(biāo); ③ 乾安—前郭MS5.0地震前,四平臺(tái)地電阻率各向異性度曲線顯示出明顯的低值異常變化,而榆樹臺(tái)各向異性度S曲線則出現(xiàn)破年變變化. 上述異常變化的原因可能為,太平洋板塊向NW方向擠壓,導(dǎo)致震源區(qū)及附近最大主壓應(yīng)力方位(或近于該方位)NW向的擠壓作用突出,引起介質(zhì)內(nèi)部導(dǎo)電流體快速進(jìn)入或重新分布,從而使地電阻率出現(xiàn)長(zhǎng)趨勢(shì)下降變化和各向異性變化.
地電阻率 地震 震兆異常 異常形態(tài) 歸一化變化速率 各向異性度
從1966年邢臺(tái)地震開始,40多年的地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)踐表明,在多次大地震、 中等地震前均記錄到了地電阻率異常變化. 趙玉林和錢復(fù)業(yè)(1978)、 錢復(fù)業(yè)和趙玉林(1980)報(bào)道1976年唐山MS7.8強(qiáng)震和其它一些中小地震前震中及其附近地區(qū)電阻率下降, 并在震中形成一個(gè)電阻率下降的異常區(qū). Qian等(1996)在唐山震例研究中得到,震前二三年多臺(tái)出現(xiàn)地電阻率同步下降趨勢(shì)異常. 關(guān)華平等(2008)利用四川及其周邊省市的地電阻率觀測(cè)資料分析2008年汶川地震前的地電阻率異?,F(xiàn)象時(shí),發(fā)現(xiàn)這次MS8.0地震前,距震中310 km范圍內(nèi)的5個(gè)地電阻率臺(tái)站中,有3個(gè)臺(tái)站出現(xiàn)2年以上趨勢(shì)下降異常. 杜學(xué)彬等(2001)提出了歸一化月速率方法,并用該方法處理了中等以上地震前近震中區(qū)地電阻率數(shù)據(jù),提取出了地震地電阻率各向異性變化的前兆異常. 毛桐恩等(1999)提出了無(wú)量綱地電阻率各向異性度(S)方法,并將其應(yīng)用于地震預(yù)報(bào)實(shí)踐; 此后,其他學(xué)者也進(jìn)行了大量震前地電阻率各向異性變化方面的研究,積累了不少震例(馮志生等,2004; 阮愛國(guó)等,2004).
圖1 吉林省地電阻率臺(tái)站與震中分布圖Fig.1 Distribution of earth resistivity observation stations and epicenters of Jilin Province
本文在考察吉林省地電阻率臺(tái)站的觀測(cè)環(huán)境、 觀測(cè)儀器、 觀測(cè)資料以及干擾源等前提下,在前人研究基礎(chǔ)上,利用榆樹和四平這兩個(gè)地電阻率臺(tái)站的觀測(cè)數(shù)據(jù),采用形態(tài)法、 地電阻率各向異性度法和歸一化變化速率法,研究了區(qū)域(121.60°—131.40°E,40.75°—46.35°N)內(nèi)發(fā)生的MS≥4.3 地震前各臺(tái)站觀測(cè)到的地電阻率震兆異常,期望為今后地電阻率觀測(cè)資料的分析和應(yīng)用,尤其是吉林省地震地電阻率異常的正確判定提供一定的依據(jù).
目前,吉林省內(nèi)有3個(gè)地電阻率觀測(cè)臺(tái)站,分別為四平臺(tái)、 白城臺(tái)和榆樹臺(tái). 各臺(tái)站及震中分布如圖1所示. 因文中未使用白城臺(tái)資料,故僅對(duì)四平臺(tái)和榆樹臺(tái)的概況予以介紹.
1.1 四平臺(tái)概況
四平臺(tái)位于東北斷塊區(qū)松遼沉降坳陷帶與張廣才嶺—老爺嶺斷塊隆起帶的交會(huì)部位,靠近松遼沉降坳陷帶東部斜坡帶的邊緣. 其附近有NE向伊通—舒蘭斷裂帶經(jīng)過(guò),基底為海西期花崗巖,埋深約500 m. 地表出露第四系黃土層,基巖為白堊系泉頭統(tǒng)砂巖、 粉砂巖. 地下水類型為基巖裂隙水. 地表下11 m為第四系黏土、 亞黏土; 11—96 m為白堊系粉砂巖,泥巖互層; 96 m以下基底為海西期花崗巖. 四平臺(tái)地處吉林省四平—長(zhǎng)春—榆樹中強(qiáng)地震活動(dòng)帶,屬小震活動(dòng)頻發(fā)區(qū)(吉林省地震局,2005).
四平臺(tái)地電阻率于1977年4月開始觀測(cè),觀測(cè)儀器為ZD8B,布設(shè)N40°E 和N50°W共兩個(gè)測(cè)道,供電極距AB=1100 m,測(cè)量極距MN=300 m. 供電/測(cè)量電極采用厚5 cm、 100 cm×100 cm正方形鉛板電極,電極埋深3.0 m. 供電電極接地電阻為 4.0—26.0 Ω,測(cè)量電極接地電阻為4.0—20.0 Ω. 2003年11月以前,外線路采用架空方式,供電線、 測(cè)量線均使用2×1.5 mm2電纜; 2003年11月以后,外線路采用地埋方式,供電線、 測(cè)量線均使用2×2.5 mm2鍍鋅鎧裝電纜,外線路絕緣≥50 MΩ. 該臺(tái)裝置系統(tǒng)符合DB/T 18.1—2006關(guān)于臺(tái)站建設(shè)的技術(shù)要求(杜學(xué)彬等,2006).
1.2 榆樹臺(tái)概況
榆樹臺(tái)所處大地構(gòu)造位置為東北斷塊區(qū)松遼斷陷沉降帶的東部隆起區(qū),位于NE向伊通—舒蘭、 四平—長(zhǎng)春兩個(gè)深大斷裂帶北延部分的中間地帶、 NNW向卡岔河斷裂西側(cè)2.5 km的平原地區(qū). 沿NE向四平—長(zhǎng)春斷裂帶及伊通—舒蘭斷裂帶上曾發(fā)生過(guò)中等強(qiáng)度的地震,現(xiàn)代中小震活動(dòng)明顯. 該臺(tái)站位于NE和NNW向3條活動(dòng)斷裂交會(huì)部位附近. 臺(tái)站東側(cè)的NNW向卡岔河斷裂構(gòu)造比較發(fā)育,臺(tái)址所處的地質(zhì)背景對(duì)捕捉地震前兆信息十分有利. 榆樹臺(tái)臺(tái)址基巖主要是白堊系砂巖, 第四紀(jì)覆蓋大多在70—90 m,巖石結(jié)構(gòu)致密,對(duì)監(jiān)測(cè)明顯地震前兆信息是有利的(史紅軍等,2011).
榆樹臺(tái)地電阻率于1993年1月正式觀測(cè),觀測(cè)儀器為ZD8BI,布設(shè)N45°E 和N45°W兩個(gè)測(cè)道,供電極距AB=900 m,測(cè)量極距MN=300 m. 供電/測(cè)量電極采用厚6 cm、 100 cm×100 cm正方形鉛板電極,電極埋深2.5 m. 供電電極接地電阻為 6.0—27.0 Ω,測(cè)量電極接地電阻為5.5—27.5 Ω. 2003年11月以前,外線路采用架空方式,供電線使用2×1.5 mm2電纜,測(cè)量線1997年4月以前使用被覆線,1997年5月—2003年10月,使用2×1.5 mm2電纜; 2003年11月以后,外線路采用地埋方式,供電線、 測(cè)量線均使用2×2.5 mm2鍍鋅鎧裝電纜,外線路絕緣≥50 MΩ. 該臺(tái)裝置系統(tǒng)符合DB/T 18.1—2006關(guān)于臺(tái)站建設(shè)的技術(shù)要求(杜學(xué)彬等,2006).
1.3 臺(tái)站運(yùn)行觀測(cè)情況
對(duì)四平臺(tái)、 榆樹臺(tái)建臺(tái)以來(lái)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明,四平臺(tái)、 榆樹臺(tái)的裝置系統(tǒng)穩(wěn)定性均滿足《地震及前兆數(shù)字觀測(cè)技術(shù)規(guī)范——電磁觀測(cè)(試行)》(以下簡(jiǎn)稱《規(guī)范》, 中國(guó)地震局,2001)技術(shù)要求: ① 測(cè)量極接地電阻<100 Ω; ② 供電極接地電阻<30 Ω; ③ 漏電電流影響系數(shù)ε1<0.1%; ④ 漏電電位差影響系數(shù)ε2<0.5%.
地電阻率觀測(cè)精度由觀測(cè)系統(tǒng)誤差和偶然誤差兩部分組成(中國(guó)地震局,2001). 觀測(cè)系統(tǒng)誤差主要是測(cè)量?jī)x器誤差,一般可通過(guò)對(duì)儀器的定期標(biāo)定予以克服; 偶然誤差則是多種因素的綜合作用使觀測(cè)值產(chǎn)生某些變化. 偶然誤差使測(cè)量值在均值附近波動(dòng),其大小用日均方誤差的月均值來(lái)衡量,一般取其相對(duì)均方根誤差Kσ. 從四平臺(tái)、 榆樹臺(tái)儀器標(biāo)定統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看,建臺(tái)以來(lái),這兩個(gè)臺(tái)站的儀器標(biāo)定結(jié)果均合格. 多年來(lái),這兩個(gè)臺(tái)的地電儀器,尤其是數(shù)字地電儀器產(chǎn)生的地電阻率相對(duì)均方根誤差Kσ的月均值均在0.3%以內(nèi)變化,保證了可靠識(shí)別不低于1%的地電阻率異常.
吉林省屬于少震省份,省內(nèi)自1960年榆樹土橋MS5.8地震、 1966年懷德范家屯MS5.2地震后,直至2006年3月31日乾安—前郭MS5.0地震發(fā)生,5級(jí)以上淺源中強(qiáng)地震發(fā)生的時(shí)間跨度達(dá)40年; 而處于我國(guó)深源地震區(qū)的汪清,于1999年、 2002年先后發(fā)生MS7.0、MS7.2深源地震(史紅軍等,2011). 經(jīng)整理吉林省地電阻率臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù),采用形態(tài)法、 歸一化變化速率法和各向異性度法深入分析研究得到的結(jié)果表明,在汪清MS≥7.0深源地震以及乾安—前郭MS5.0等中強(qiáng)地震前,均記錄到了較為明顯的地電阻率震兆異常.
2.1 地電阻率形態(tài)異常分析
形態(tài)分析是根據(jù)原始資料的變化形態(tài)進(jìn)行分析的一種常用方法. 形態(tài)法由于沒(méi)有作任何數(shù)據(jù)處理,因此能較好反映震前各個(gè)時(shí)段地電阻率的原始形態(tài),直觀、 簡(jiǎn)單,物理意義明確. 1978年唐山MS7.8地震前河北昌黎臺(tái)觀測(cè)的地電阻率出現(xiàn)大幅度下降性異常變化; 同年8月四川松潘MS7.2地震前甘肅武都臺(tái)觀測(cè)的地電阻率也出現(xiàn)了下降性異常變化,地震發(fā)生時(shí)異常幅度達(dá)到最大,地震后逐漸恢復(fù)(錢家棟,1993). 杜學(xué)彬等(1999,2000)應(yīng)用歸一化變化速率法處理了我國(guó)100多個(gè)地電臺(tái)站資料. 統(tǒng)計(jì)表明,MS7.0—7.8地震附近約150 km范圍內(nèi)出現(xiàn)異常的臺(tái)站全部為下降性異常;MS6.0—6.9地震約50 km范圍內(nèi)出現(xiàn)異常的臺(tái)站也全部為下降性異常. 隨著震中距增加,下降性異常占異常總數(shù)目的比例減小,MS5.0—5.9地震出現(xiàn)的下降性異常仍為多數(shù)(張繼紅等,2010).
應(yīng)用形態(tài)法分析榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率觀測(cè)數(shù)據(jù),可以看出汪清MS7.0深震前,兩個(gè)臺(tái)站地電阻率月均值曲線均存在長(zhǎng)趨勢(shì)下降. 汪清MS7.0深震前,榆樹臺(tái)兩測(cè)向地電阻率月均值曲線從1997年1月初開始幾乎同步出現(xiàn)長(zhǎng)趨勢(shì)下降(圖2); 震后,兩測(cè)向地電阻率月均值曲線均緩慢回升(史紅軍等,2008). 這種異常變化,與唐山、 松潘以及汶川大地震的震例總體異常特征相似(趙玉林,錢復(fù)業(yè),1978; 錢復(fù)業(yè),趙玉林,1980; 張學(xué)民等,2009). 盡管兩測(cè)向地電阻率的變化幅度均小于1%,但均顯示出2年尺度的中期異常. 四平臺(tái)N50°W向地電阻率月均值曲線從1997年1月初出現(xiàn)長(zhǎng)趨勢(shì)下降,到1998年11月降至最低點(diǎn)后開始轉(zhuǎn)折加速上升,上升至最高點(diǎn)時(shí)發(fā)生MS7.0深震. 該曲線顯現(xiàn)了一個(gè)完整的下降—上升異常變化,與杜學(xué)彬等(2000)的研究成果相一致. 雖然異常變化幅度只有0.47%,但1—2年尺度中期異常較明顯.
2.2 地電阻率歸一化變化速率異常分析
歸一化變化速率法為杜學(xué)彬等(2001)提出的一種提取地電阻率中短期至短期短臨異常的方法,杜學(xué)彬(2010)進(jìn)一步完善了該方法. 其數(shù)學(xué)定義為
(1)
圖2 榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率月均值曲線Fig.2 The curves of monthly mean values of earth resistivity recorded at Yushu and Siping stations
(2)
圖3與圖4分別給出了榆樹臺(tái)和四平臺(tái)1997—2002年及2003—2011年地電阻率歸一化變化速率曲線,滑動(dòng)步長(zhǎng)為8. 由圖可見,在1999年汪清MS7.0、 2002年汪清MS7.2、 2011年琿春MS6.1深震以及2006年乾安—前郭MS5.0、 2009年伊通—公主嶺MS4.3淺源中強(qiáng)地震前,榆樹臺(tái)、 四平臺(tái)地電阻率歸一化變化速率均出現(xiàn)不同程度的異常變化. 對(duì)于MS6.1以上深震而言,地電阻率歸一化月速率值于震前3—28個(gè)月出現(xiàn)異常. 例如,汪清MS7.2深震前,榆樹臺(tái)N45°E測(cè)向地電阻率歸一化月速率值于2002年4—6月出現(xiàn)最大值為6.04的短臨異常,N45°W測(cè)向地電阻率歸一化月速率值于2000年3—6月出現(xiàn)最大值7.29后,于2001年3—6月又出現(xiàn)最小值為-6.77的中期異常; 四平臺(tái)N50°W測(cè)向地電阻率歸一化月速率值于2001年5、 6月出現(xiàn)最小值為-3.28的中期異常. 而對(duì)于淺源中強(qiáng)地震而言,地電阻率歸一化月速率值于震前3—28個(gè)月出現(xiàn)異常. 例如,乾安—前郭MS5.0地震前,四平臺(tái)N40°E測(cè)向地電阻率歸一化月速率值于2005年7—9月出現(xiàn)近1年尺度的高值異常變化后,又于2006年1—2月出現(xiàn)短臨低值異常; 其N50°W測(cè)向地電阻率歸一化月速率值于2003年12月—2004年1月出現(xiàn)2年尺度的低值異常.
圖3 1997—2002年榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率歸一化變化速率曲線
圖4 2003—2011年榆樹臺(tái)和四平臺(tái)地電阻率歸一化變化速率曲線
2.3 地電阻率各向異性度異常分析
(3)
式中,ρSN和ρEW為NS向和EW向的地電阻率月均值,n為月數(shù)(n≥7). 在孕震等周圍環(huán)境因素?zé)o變化時(shí),S通常為常數(shù). 若兩個(gè)測(cè)量方向的觀測(cè)值ρSN與ρEW之差增大,表明巖石介質(zhì)的各向異性增強(qiáng); 反之,則表明介質(zhì)的各向異性減弱. 即S值的大小及變化,表征了孕震過(guò)程中巖石介質(zhì)各向異性的強(qiáng)弱及變化,或者巖石破裂程度的變化. 其實(shí)質(zhì)反映了孕震構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化(陸陽(yáng)泉等,1998; 錢復(fù)業(yè),趙玉林,1998; 毛桐恩等,1999).
根據(jù)式(3),分別對(duì)四平臺(tái)、 榆樹臺(tái)近年地電阻率進(jìn)行計(jì)算,得到了四平臺(tái)和榆樹臺(tái)的地電阻率各向異性度S曲線(圖5,6).
圖5 2004—2009年四平臺(tái)電阻率月均值曲線及各向異性度(S)曲線
圖6 2004—2009年榆樹臺(tái)電阻率月均值曲線及其各向異性度(S)曲線
四平臺(tái)地電阻率各向異性度值從2005年6月份開始出現(xiàn)加速下降,至10—11月各向異性度出現(xiàn)最低值,在各向異性度值恢復(fù)上升過(guò)程中,發(fā)生了2006年3月乾安—前郭MS5.0地震. 同樣,其各向異性度值在2008年6月再次開始出現(xiàn)加速下降,至8—9月份各向異性度出現(xiàn)最低值,然后轉(zhuǎn)折上升,在此過(guò)程中,發(fā)生了伊通—公主嶺MS4.3地震. 在這兩次地震前,四平臺(tái)地電阻率各向異性度曲線均顯現(xiàn)出半年尺度的短臨異常.
由圖6可見,榆樹臺(tái)地電阻率各向異性度曲線變化比較有規(guī)律,呈現(xiàn)類似于正弦波變化,但在2006年3月乾安—前郭MS5.0地震前,這一規(guī)律被打破,各向異性度曲線在2005年8月—2006年5月呈近乎直線變化,從2005年8月份出現(xiàn)破年變變化,到地震發(fā)生,持續(xù)時(shí)間為8個(gè)月; 地震發(fā)生后,各向異性度曲線逐漸恢復(fù)正常.
研究結(jié)果表明,大震地電阻率異常范圍,其半徑大于200 km、 小于700 km,異常時(shí)間在12—20個(gè)月內(nèi)的發(fā)震概率最高,為97.8%; 強(qiáng)震地電阻率異常范圍大多在300 km以內(nèi),趨勢(shì)異常時(shí)間在12個(gè)月內(nèi)發(fā)震的概率最高,為86.5%; 中強(qiáng)地震地電阻率異常范圍,半徑一般在200 km以內(nèi),趨勢(shì)異常時(shí)間在180天之內(nèi)的發(fā)震概率最高,為95.0%(汪志亮等,1995). 在吉林省境內(nèi)發(fā)生的MS≥6.1深源地震及MS≥4.3淺源中強(qiáng)地震前,地電阻率能夠較好地反映震前異常變化,異常特征及地震的各項(xiàng)參數(shù)如表1所示. 從表1可以清楚地看到,映震范圍為50—550 km; 異常出現(xiàn)至發(fā)震時(shí)間間隔為90—840天; 異常持續(xù)時(shí)間為30—730天; 異常變化幅度為0.47%—0.89%. 異常變化形態(tài)主要以地電阻率月均值曲線呈長(zhǎng)趨勢(shì)下降、 歸一化速率曲線出現(xiàn)高值或低值、 各向異性度曲線出現(xiàn)低值等異常形式出現(xiàn).
吉林省的汪清、 琿春至黑龍江省的東寧、 穆棱一帶(129°—132°E,40.5°—44.5°N),是我國(guó)唯一的深源地震區(qū). 張立敏和唐曉明(1983)研究了西太平洋板塊俯沖運(yùn)動(dòng)對(duì)東北深震帶的影響,認(rèn)為東北地區(qū)深震是西太平洋板塊俯沖到中國(guó)大陸之下造成的. 孟憲森等(1996)研究認(rèn)為,深震是地幔流驅(qū)動(dòng)太平洋板塊向歐亞大陸板塊俯沖時(shí)下插板塊發(fā)生斷裂所致, 且深震活動(dòng)與東北淺震活動(dòng)明顯相關(guān), 因此東北淺震的動(dòng)力來(lái)源也是板塊俯沖作用. 由于巖石層俯沖深度大于70 km時(shí), 應(yīng)力狀態(tài)是壓性的, 主壓應(yīng)力軸的方向與俯沖板塊的傾斜方向一致, 因而震源機(jī)制解中的P軸方向即代表俯沖板塊的運(yùn)動(dòng)方向. 呂政(2003)研究吉林省汪清深震時(shí)指出,2002年6月29日地震矩張量解顯示的震源類型是逆斷層性質(zhì),而1999年4月8日地震則是逆斷層兼走滑分量,但兩次地震的壓應(yīng)力軸均為WNW方向,反映了太平洋板塊向NW方向俯沖并與向東漂移的歐亞板塊碰撞的事實(shí).
上述研究結(jié)果為地電阻率震前出現(xiàn)長(zhǎng)趨勢(shì)下降以及各向異性變化提供了物理解釋. 參照杜學(xué)彬等(2007)關(guān)于地震前地電阻率各向異性變化的研究,作者認(rèn)為,由于榆樹臺(tái)、 四平臺(tái)位于汪清、 琿春深震NW向或近NW向,在孕震擴(kuò)容階段,臺(tái)站所處介質(zhì)內(nèi)部微破裂數(shù)量急劇增大,裂隙走向沿最大主壓應(yīng)力方向(NW向)優(yōu)勢(shì)排列,導(dǎo)電流體快速進(jìn)入或重新分布,導(dǎo)致真電阻率快速、 大幅度下降變化,從而引起地電阻率快速下降變化.
在強(qiáng)地震孕震晚期階段,由于太平洋板塊向NW方向擠壓,導(dǎo)致震源區(qū)及附近最大主壓應(yīng)力方位(或近于該方位)NW向的擠壓作用突出. 處于NW向的榆樹臺(tái)和四平臺(tái)介質(zhì)內(nèi)部豎向微裂隙發(fā)育、 快速發(fā)展,微裂隙走向沿最大加壓方向優(yōu)勢(shì)取向,導(dǎo)電水溶液快速進(jìn)入或重新分布,產(chǎn)生沿最大加壓方向快速、 大幅度變化為主的真電阻率各向異性變化. 由于真、 視電阻率變化最顯著的方向不同,所以產(chǎn)生了垂直加壓方向快速、 大幅度變化為主的視電阻率各向異性變化. 這一觀點(diǎn)與杜學(xué)彬等(2007)給出的強(qiáng)震前視電阻率各向異性變化的原因相吻合.
綜上所述,通過(guò)對(duì)吉林省內(nèi)榆樹和四平兩個(gè)地電阻率臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)的處理與分析研究表明,在中強(qiáng)地震及深源地震前,地電阻率能夠記錄到明顯的異常變化. 這一結(jié)果可以為吉林省地震前期預(yù)測(cè)提供一定的參考依據(jù).
1) 榆樹臺(tái)和四平臺(tái)觀測(cè)到了2年尺度長(zhǎng)趨勢(shì)的地電阻率下降異?,F(xiàn)象. 在震前,四平臺(tái)地電阻率各向異性度出現(xiàn)下降,而榆樹臺(tái)各向異性度則出現(xiàn)破年變變化. 這兩個(gè)臺(tái)站的地電阻率歸一化變化速率出現(xiàn)短期至2年尺度異常變化.
2) 榆樹臺(tái)、 四平臺(tái)所觀測(cè)到的地電阻率2 年尺度長(zhǎng)趨勢(shì)下降異常,源于介質(zhì)內(nèi)部微破裂、 微裂隙數(shù)目急劇增大,裂隙走向沿最大主壓應(yīng)力方向(NW向)優(yōu)勢(shì)排列,導(dǎo)電流體快速進(jìn)入或重新分布,導(dǎo)致真電阻率快速、 大幅度下降變化.
3) 由于太平洋板塊向NW方向擠壓,導(dǎo)致在強(qiáng)地震孕震晚期階段,震源區(qū)及附近最大主壓應(yīng)力方位(或近于該方位)NW向的擠壓作用突出. 處于NW向的榆樹臺(tái)和四平臺(tái)介質(zhì)內(nèi)部微裂隙發(fā)育、 快速發(fā)展,微裂隙走向沿最大加壓方向優(yōu)勢(shì)取向,導(dǎo)電水溶液快速進(jìn)入或重新分布,產(chǎn)生沿最大加壓方向快速、 大幅度變化為主的真電阻率各向異性變化,最終導(dǎo)致地面觀測(cè)的視電阻率各向異性變化.
地震的孕育和發(fā)生是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程,吉林省又屬于少震省份,可供借鑒的震例有限. 上述地電阻率異常變化是否具有普適性,仍有待震例資料的進(jìn)一步積累和檢驗(yàn).
中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所錢家棟研究員、 趙家騮研究員和中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所蘭州科技創(chuàng)新基地杜學(xué)彬研究員以及上海市地震局馬欽忠研究員對(duì)本研究提出了有益建議; 審稿專家及編輯部老師對(duì)稿件提出了修改意見與建議; 本文資料由吉林省地震局四平地震臺(tái)和榆樹地震臺(tái)提供. 作者在此一并表示感謝!
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Characteristics of precursor anomalies of earth resistivity at Yushu and Siping seismic stations of Jilin Province
1)YushuSeismicStation,Changchun130400,China2)EarthquakeFastDeterminationandReportCenterofChangchunCity,Changchun130012,China
This paper studies the anomalous changes of earth resistivity before 1999 WangqingMS7.0 earthquake and 2006 Qian’an--QianguoMS5.0 earthquake observed at Yushu and Siping stations of Jilin Province. The results show that, at the Yushu and Siping stations a long-trend decreasing or short-impending anomaly of earth resistivity appeared before the two earthquakes. Monthly mean curves of earth resistivity displayed two-year decrease anomalies at Yushu and Siping stations before the Wangqing earthquake. Before Wangqing and Qian’an--Qianguo earthquakes, normalized variation rates of earth resistivity are larger than anomaly index at Yushu and Siping stations. Before Qian’an--Qianguo earthquake, earth resistivity anisotropy degree showed obviously low value anomaly at Siping station, and at Yushu station it broke its annual variation value. Possible reasons for the anomalous changes maybe are related to the maximum principal compressive stress orientation’s (or close to the range) compressing NWwards in the source region and its vicinity resulting from NWwards extrusion of Pacific Plate, which makes the conductive fluid in the media quickly enter or redistribute, so that the earth resistivity shows a long-trend decrease and anisotropic variation.
earth resistivity; earthquake; earthquake precursor anomaly; shape anomaly; normalized variation rate; anisotropy degree
10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.011.
中國(guó)地震局“地震監(jiān)測(cè)、 預(yù)報(bào)、 科研三結(jié)合”課題(201112, 140701)資助.
2012-12-03收到初稿,2013-03-10決定采用修改稿.
e-mail: dzshj@sina.com
10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.011
P319.3+2
A
史紅軍, 趙衛(wèi)星, 張可佳, 朱偉楠, 李寧. 2014. 吉林省地電阻率震兆異常分析研究. 地震學(xué)報(bào), 36(3): 452--463.
Shi H J, Zhao W X, Zhang K J, Zhu W N, Li N. 2014. Characteristics of precursor anomalies of earth resistivity at Yushu and Siping seismic stations of Jilin Province.ActaSeismologicaSinica, 36(3): 452--463. doi:10.3969/j.issn.0253-3782.2014.03.011.