昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料在中強(qiáng)地震前的異常分析

馮瓊松，楊艷珠，鄧存華

(昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)，云南 昆明 650204)

昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料在中強(qiáng)地震前的異常分析

馮瓊松，楊艷珠，鄧存華

(昆明基準(zhǔn)地震臺(tái)，云南 昆明 650204)

選擇云南昆明地震臺(tái)2012年至2014年SS-Y伸縮儀的觀測(cè)資料作為研究對(duì)象，利用常規(guī)分析方法中的形態(tài)法、年變曲線、矢量合成法分析研究了云南省內(nèi)Ms>5.0級(jí)和全球Ms>8.0級(jí)地震前出現(xiàn)的中短期和臨震異常特征。分析表明，形態(tài)異常對(duì)應(yīng)臨震異常效果較好，日均值年變曲線和矢量合成圖異常對(duì)應(yīng)中短期地震異常效果較好。

昆明地震臺(tái)；SS-Y伸縮儀；中短期和臨震異常；異常特征

云南是地震多發(fā)區(qū)，有大量的觀測(cè)事實(shí)和震例表明，云南昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料記錄到的短臨和中期震前異?？煽啃愿?。2014年是云南地震頻發(fā)罕見的一年，為了更準(zhǔn)確的辨別震前異常，筆者選取2012年至2014年SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料，分析它們的形態(tài)、年變曲線、矢量合成圖，提取異常特征，并根據(jù)其異常變化形態(tài)特征，探討這些異常與地震三要素的相關(guān)性。

1 臺(tái)站基本情況

昆明地震臺(tái)是云南省地震局的Ⅰ類觀測(cè)臺(tái)站，位于昆明市北郊黑龍?zhí)?。洞的主體為凵字型，長(zhǎng)73米；有六個(gè)支洞，支洞主長(zhǎng)71米，最深處距洞口為47米；覆蓋層約有30～50米厚。洞內(nèi)溫度約15℃，日變化小于0.1℃，年溫差0.5℃，相對(duì)濕度約為93%。臺(tái)站現(xiàn)有一套“十五”期間安裝的數(shù)字化SS-Y伸縮儀，是2006年6月底進(jìn)行數(shù)字化改造時(shí)安裝的，7月1日正式開始觀測(cè)錄數(shù)。SS-Y伸縮儀自安裝運(yùn)行以來，工作性能穩(wěn)定，數(shù)據(jù)連續(xù)率達(dá)99.9%，能清晰地記錄應(yīng)變固體潮。

2 資料的選取與地震對(duì)應(yīng)關(guān)系分析

昆明地震臺(tái)的SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料具有很好的映震能力，其記錄到的震前有異常情況頻率很高。所以選取2012年至2014年云南昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀記錄資料，以云南省內(nèi)Ms>5.0及全球Ms>8.0地震為研究對(duì)象，對(duì)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料記錄到的異常圖像特征進(jìn)行分析，總結(jié)震前異常的特點(diǎn)、形態(tài)。2012年至2014年全球發(fā)生了2次Ms>8.0的地震，云南省內(nèi)共發(fā)生了12次Ms>5.0的地震。

2.1 形態(tài)圖異常分析

形態(tài)圖異常分析是跟蹤原始記錄資料變化形態(tài)進(jìn)行分析的一種方法。通常當(dāng)觀測(cè)資料的正常變化規(guī)律被打破而出現(xiàn)異常變化時(shí)，若經(jīng)分析斷定非干擾所致，便可以認(rèn)為觀測(cè)資料出現(xiàn)了震前異常。在形態(tài)分析中昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料出現(xiàn)的異常都顯示為臨震異常，也就是地震前幾天或幾個(gè)小時(shí)的異常。而且經(jīng)核實(shí)在選取的觀測(cè)資料異常期間，觀測(cè)儀器正常，觀測(cè)環(huán)境系統(tǒng)及周圍未發(fā)生異常變化，無人為和其他外界因素干擾，觀測(cè)資料記錄的異常真實(shí)可靠。圖1為2012年至2014年間昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料記錄到的臨震異常。

圖1中2013年8月27日昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀東西向數(shù)據(jù)出現(xiàn)階變鼓包， 29日伸縮儀北南向再次出現(xiàn)數(shù)據(jù)階變鼓包，對(duì)應(yīng)8月31日云南香格里拉縣5.1級(jí)和5.9級(jí)2次地震。2014年4月2日伸縮儀東西向、北南向出現(xiàn)數(shù)據(jù)階變鼓包，對(duì)應(yīng)4月2日智利8.1級(jí)地震。2014年8月1日伸縮儀東西向、北南向出現(xiàn)數(shù)據(jù)階變鼓包，對(duì)應(yīng)8月3日云南昭通6.5級(jí)地震。2014年10月6日伸縮儀東西向、北南向出現(xiàn)數(shù)據(jù)階變鼓包，對(duì)應(yīng)10月7日云南景谷6.6級(jí)地震。由分析看出昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀形態(tài)圖異常距離發(fā)震時(shí)間最長(zhǎng)是兩天，最短是幾個(gè)小時(shí)，屬臨震異常。

圖1 伸縮儀2012～2014年分鐘值形態(tài)異常

從圖1中多個(gè)震例來分析昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀形態(tài)圖可以看到，在多個(gè)地震前出現(xiàn)了形態(tài)相近的數(shù)據(jù)階變鼓包異常，不同分向形態(tài)圖異常出現(xiàn)的時(shí)間是一致的，且異常出現(xiàn)后都有相應(yīng)的地震對(duì)應(yīng)。地震孕育的模式多種多樣，所以地殼形變的表現(xiàn)形式也具有多樣性和復(fù)雜性[1]。昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀形態(tài)圖所表現(xiàn)出的異常缺乏明顯的規(guī)律性，有的異常只有單方向記錄到了，有的異常只有一種手段記錄到了。在地震孕育過程中伴有不同形式和不同程度的地殼形變，SS-Y伸縮儀就是用來觀測(cè)地殼水平形變的儀器[2]。筆者排除了各種干擾可能引起的異常，確信他們是震前地殼形變時(shí)引起的地表應(yīng)變和固體潮的變化信息。根據(jù)多年多次地震跟蹤SS-Y伸縮儀形態(tài)圖異常得知，在形態(tài)圖出現(xiàn)數(shù)據(jù)階變鼓包異常時(shí)，且在沒有外界干擾影響的情況下，多是震前異常，1周之內(nèi)發(fā)生5級(jí)以上地震的可能性很大，所以昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀形態(tài)曲線異?？珊芎玫膽?yīng)用于臨震預(yù)報(bào)。

2.2 日均值年變曲線異常分析

日均值年變曲線圖分析是地震跟蹤分析中常用的分析方法。為了從單臺(tái)資料中更好的確認(rèn)地震異常，筆者選取了2012年至2014年昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀日均值年變曲線做分析，如圖2所示。從圖2看出，昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀日均值年變曲線每個(gè)分向不同程度的打破了年變規(guī)律。在正常情況下，SS-Y伸縮儀年變規(guī)律的走勢(shì)是春至秋季逐漸走高，冬季走低的形態(tài)。在排除了外界干擾情況下，伸縮儀日均值年變規(guī)律的改變(走勢(shì)改變、數(shù)據(jù)突跳或階變鼓包等)則要考慮為地震異常的可能性。2012年和2013年SS-Y伸縮儀北南向年變曲線一年四季逐漸走高，其他分向的走勢(shì)是春至秋季年變幅度逐漸走高，冬季年變幅度逐漸走低，符合正常年變規(guī)律走勢(shì)。而在一些地震發(fā)生半個(gè)月至半年前明顯出現(xiàn)了數(shù)據(jù)突跳、階變鼓包或曲線走勢(shì)改變等異常。2012年至2014年昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料連續(xù)、完整、可靠，所以日均值年變曲線的震前異常是可靠的。分析得出昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀日均值年變曲線異常的主要表現(xiàn)形式為時(shí)序曲線走勢(shì)改變、數(shù)據(jù)突跳或階變鼓包等，一般在異常變化結(jié)束半個(gè)月至半年后都有對(duì)應(yīng)地震發(fā)生。形變年變曲線趨勢(shì)的改變是判別震前異常的主要標(biāo)準(zhǔn)之一，昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀日均值曲線異常對(duì)應(yīng)中期地震的效果較好，可用于中短期地震時(shí)間要素的預(yù)測(cè)。

圖2 伸縮儀2012年至2014年日均值年變曲線

2.3 矢量合成圖異常分析

定點(diǎn)形變兩分量測(cè)值的矢量之和表示某一時(shí)刻地面相對(duì)于起始位置的傾斜角，絕大多數(shù)形變觀測(cè)值具有較強(qiáng)的年變規(guī)律，因此昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀矢量圖也具有一定的年變規(guī)律。日均值矢量變化圖也是形變預(yù)報(bào)分析的一種常用方法，矢量圖若出現(xiàn)不規(guī)律轉(zhuǎn)向、加速和打結(jié)變化，就算破年變[3]。

圖3 伸縮儀2012～2014年矢量合成圖

從圖3可看出，2012年至2014年昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料矢量合成圖出現(xiàn)了大量的不規(guī)律拐彎、走勢(shì)加速或打結(jié)等破年變異常。2012年云南發(fā)生了3次5級(jí)以上地震，最后1次是連發(fā)余震，SS-Y伸縮儀矢量合成圖是在不規(guī)律轉(zhuǎn)向的過程中發(fā)生了5.6級(jí)地震，在拐彎、打結(jié)的過程中連發(fā)了5.7級(jí)和5.6級(jí)地震。2013年云南發(fā)生3次5級(jí)以上地震，SS-Y伸縮儀矢量合成圖是在3月份的打結(jié)中發(fā)生了5.5級(jí)地震，曲線突然拐彎后于4月17日發(fā)生了5.0級(jí)地震。7月份出現(xiàn)加速拐彎后，在8月31日發(fā)生5.9級(jí)地震。2014年云南罕見地發(fā)生了7次5級(jí)以上地震，國外8.1級(jí)地震1次。從2014年SS-Y伸縮儀矢量合成圖可看出，昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀矢量合成圖出現(xiàn)了大量的不規(guī)律加速、拐彎打結(jié)等異常，在每次不規(guī)律拐彎、走勢(shì)加速或打結(jié)等破年變異常后都發(fā)生了地震。從昆明臺(tái)2012年至2014年SS-Y伸縮儀矢量合成圖分析得知，在矢量圖出現(xiàn)不規(guī)律拐彎、走勢(shì)加速或打結(jié)等破年變異常后，半個(gè)月至半年間多有5級(jí)以上地震發(fā)生。長(zhǎng)期跟蹤分析表現(xiàn)出較好的中短期地震異常和震級(jí)大小特征[4]，所以昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀矢量合成圖的不正常轉(zhuǎn)向、加速或打結(jié)等破年變異?？珊芎玫膽?yīng)用于判斷地震震級(jí)和時(shí)間。

3 幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

通過對(duì)昆明地震臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料與地震關(guān)系的分析，可以嘗試對(duì)未來地震發(fā)生的時(shí)間和震級(jí)做出預(yù)測(cè)。分析資料異常特征：(1)從多年的跟蹤分析得出昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料對(duì)于震前異常效能高。從形態(tài)圖中看異常是復(fù)雜的，不是每次地震前都有異常。地震的短臨異常表現(xiàn)從時(shí)間上看，地震一般在數(shù)據(jù)階變鼓包幾小時(shí)或1～2天之后發(fā)生，從震級(jí)上看，震前出現(xiàn)形態(tài)異常的情況多集中在5級(jí)以上的地方震。所以原始形態(tài)異常分析對(duì)應(yīng)臨震異常效果較好。(2)從日均值年變曲線和矢量合成圖看，SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料有明顯的年變異常。日均值年變曲線異常的主要表現(xiàn)形式為時(shí)序曲線走勢(shì)改變、數(shù)據(jù)突跳或階變鼓包等，一般在異常變化結(jié)束半個(gè)月至半年內(nèi)多有5級(jí)以上地震發(fā)生。矢量合成圖在每次不規(guī)律拐彎、走勢(shì)加速或打結(jié)等破年變異常后多對(duì)應(yīng)了5級(jí)以上地震，所以昆明臺(tái)SS-Y伸縮儀觀測(cè)資料日均值和矢量合成圖異常可很好的應(yīng)用于中短期地震和震級(jí)要素的預(yù)測(cè)分析。

[1] 沈曉松，馮建琴，程冬炎，等.山西地區(qū)水管儀和伸縮儀在中強(qiáng)地震前的異常淺析[J].山西地震，2012,149(1)：17-23.

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Abnormal changes before moderate-strong earthquakes shown in the observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station

Feng Qiongsong,Yang Yanzhu,Deng Cunhua

(Kunming Seismic Fiducial Station, Yunnan Kunming 650204, China)

The observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station from 2012 to 2014 are analyzed with methods such as morphological method,annual exception curve method and vector synthesis method in this paper.We relate these medium-to-short-term and impending abnormal changes to the earthquake catalogue with magnitude 5 or greater in Yunnan province and with magnitude 8.0 around the world from 2012 to 2014.Our results show that abnormal change indexes analyzed with the morphological method response and impending moderate earthquakes well and abnormal changes analyzed with both annual exception curve method and vector synthesis method are the medium-short term indexes.

Kunming Seismic Fiducial Station;SS-Y extensometer;medium-short term abnormal change;abnormal character

2015-06-03；

2015-09-18

資金項(xiàng)目：三結(jié)合課題昆明臺(tái)形變觀測(cè)典型干擾特征分析資助

馮瓊松(1976-),女,云南省昆明市人,工程師,主要從事地震前兆形變觀測(cè)研究.

P315.72

B

1001-8115(2015)04-0032-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2015.04.008