彌渡臺(tái)地電場(chǎng)震前線性極化異常分析

楊學(xué)慧，蔣 薇，孫維懷

（云南省地震監(jiān)測(cè)中心通海地震臺(tái)，云南 通海 652700）

0 引言

通常，地電場(chǎng)可分為天然變化電場(chǎng)（又稱大地電場(chǎng)）和穩(wěn)定電場(chǎng)（又稱自然電場(chǎng)）兩大部分。研究發(fā)現(xiàn)，大地電場(chǎng)在很多情況下是線性極化的。地電場(chǎng)受控于地球外部各種電流體系和地球內(nèi)部的介質(zhì)電性性質(zhì)，蘊(yùn)涵了豐富的電性結(jié)構(gòu)及電流源信息，積累了大量震例資料，也受到國(guó)內(nèi)外越來越多的關(guān)注［1］。已有許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)通過垂直極化方向上的投影可達(dá)到分離正常變化與異常信號(hào)的目的［2－7］，彌渡地震臺(tái)位于云南省彌渡縣彌城鎮(zhèn)，對(duì)監(jiān)測(cè)滇西南地區(qū)的地震非常重要，科學(xué)地分析其觀測(cè)資料，對(duì)該地區(qū)的地震預(yù)測(cè)是非常有益的。本文以彌渡臺(tái)長(zhǎng)期觀測(cè)資料為基礎(chǔ)，對(duì)其震前電場(chǎng)的極化方向進(jìn)行了研究分析，以期尋找震前的異常信息，更好地發(fā)揮地電場(chǎng)在地震預(yù)測(cè)方面的作用。

1 臺(tái)站基本情況

彌渡地震臺(tái)位于彌渡盆地東南部，處在紅河斷裂北端，紅河斷裂與程海斷裂、楚雄—建水?dāng)嗔训慕粎R處，臺(tái)站的地震監(jiān)測(cè)工作對(duì)于監(jiān)控南北帶地震活動(dòng)和整個(gè)地區(qū)構(gòu)造活動(dòng)起著重要的作用。該臺(tái)地電場(chǎng)觀測(cè)項(xiàng)目自2007年開始運(yùn)行并產(chǎn)出數(shù)據(jù)，測(cè)區(qū)布極為正東西正南北“L”型，長(zhǎng)短極距分別為200m、199m（圖1），測(cè)區(qū)環(huán)境外界干擾影響較小，觀測(cè)資料連續(xù)可靠。觀測(cè)期間曾發(fā)生多次地震，并幾次記錄到強(qiáng)震前的異常信息，本文利用地電場(chǎng)觀測(cè)2008—2013年的資料，對(duì)云南及周邊地區(qū)5級(jí)地震前的線性極化演化特征進(jìn)行了總結(jié)和分析。

圖1 彌渡地電場(chǎng)布極圖

2 震例分析

在前期收集整理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，將2個(gè)測(cè)向的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，根據(jù)擬合直線的情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本文選用2008—2013年發(fā)生的5次5.0級(jí)以上地震作為分析對(duì)象（姚安6.0 級(jí)、賓川5.0 級(jí)、彝良5.7、5.6級(jí)、洱源5.5級(jí)、蘆山7.0級(jí)地震），如圖2所示：

圖2 臺(tái)站位置及5次地震分布圖

2.1 2009年7月9日姚安6.0級(jí)地震

2009年7月9日在云南省楚雄彝族自治州姚安縣（25.6°N，101.1°E）發(fā)生6.0級(jí)地震，深度10km，震中距離彌渡臺(tái)70km，次日在楚雄彝族自治州姚安縣、大理白族自治州祥云縣交界（25.6°N，101.0°E）又發(fā)生了5.2級(jí)地震，深度14km。筆者對(duì)震前4個(gè)月的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，從彌渡臺(tái)地電場(chǎng)的原始變化曲線（圖3）來看，地震前2個(gè)月短極距NS向出現(xiàn)下降變化，查看分析了其EW 向和SN 向的矢量方向性變化，及地震前隨時(shí)間的變化：4月之前NS測(cè)向和EW 測(cè)向的矢量方向性分散，沒有形成較好的線性關(guān)系，5—6月線性特征開始急劇上升，呈明顯線性極化趨勢(shì)，到7月臨近地震前達(dá)到0.861；同時(shí)，線性極化開始后，擬合直線的斜率從負(fù)值偏轉(zhuǎn)為正值，即出現(xiàn)同升或同降變化（圖4）。

圖3 2009年7月9日姚安地震前南北向分鐘值曲線圖

圖4 姚安6.0級(jí)地震線性極化異常特征

2.2 2009年11月2日賓川5.0級(jí)地震

2009年11月02日在云南省大理白族自治州賓川縣（26.0°N，100.7°E）發(fā)生5.0 級(jí)地震，深度10km，震中距離彌渡臺(tái)75km。此次地震區(qū)別于其他震例的震前表現(xiàn)，在7月姚安地震后并未立即回歸非線性狀態(tài)，8月NS測(cè)向和EW 測(cè)向的矢量方向性依舊保持較好的線性關(guān)系，9月稍有回落，10月臨震前線性相關(guān)系數(shù)增大至0.99，呈現(xiàn)出高度線性異常特征的同時(shí)，擬合直線的斜率一直保持為正值，區(qū)別于姚安地震的是，震前3個(gè)月2個(gè)方向異常幅度都同步增大，異常信號(hào)的矢量方向性不明顯。此次震后其迅速恢復(fù)至分散狀態(tài)，即非線性極化模式（圖5）。

2.3 2012年9月7日彝良5.7、5.6級(jí)地震

2012年9月7日在云南省昭通市彝良縣（27.5°N，104.0°E）發(fā) 生5.7、5.6級(jí)地震，深度分別為14km和10km ，震中距離彌渡臺(tái)約430km，從2012年全年該臺(tái)的電場(chǎng)分鐘值曲線上來看，3月在迅速下降的基礎(chǔ)上開始出現(xiàn)較大幅度的高頻變化，為寧蒗地震前較明顯的前兆異常體現(xiàn)（圖6）。分析這2次地震前的線性極化特征，符合之前的演化規(guī)律：6月前線性相關(guān)系數(shù)僅為0.13，表明2個(gè)方向的電場(chǎng)基本不相關(guān)，7、8月開始線性相關(guān)度逐步上升，9月臨震前線性相關(guān)系數(shù)接近0.89，從擬合直線上可以看出，7月2個(gè)方向幅度同步增大，8月開始向EW 向偏轉(zhuǎn)，表明EW 向異常變化增強(qiáng)，異常信號(hào)來自于臺(tái)站以東或以西的方向（圖7a～圖7d）。震后10月又恢復(fù)至雜亂無章的狀態(tài)（圖7e）。

圖5 賓川5.0級(jí)地震前線性極化異常特征

圖6 彝良5.7、5.6級(jí)地震震前分鐘值曲線圖

圖7 彝良5.7、5.6級(jí)地震前線性極化異常特征

2.4 2013年3月3日洱源5.5級(jí)地震、4月20日蘆山7.0級(jí)地震

2013年3月3日在云南省大理白族自治州洱源縣（25.9°N，99.7°E）發(fā)生5.5級(jí)地震，震源深度9km，震中距彌渡臺(tái)100km，4月20日在四川省雅安市蘆山縣（30.3°N，103.0°E）發(fā)生7.0級(jí)地震，震源深度13 km，震中距彌渡臺(tái)較遠(yuǎn)，為600km。由于2次地震發(fā)生間隔時(shí)間較短，震前異常視為重疊，2月表現(xiàn)為離散狀態(tài)，在線性值上升階段發(fā)生了洱源5.5級(jí)地震，4月臨震前為0.83，符合之前震例中其在5.0級(jí)以上地震前的臨震異常表現(xiàn)，進(jìn)入3月，2個(gè)方向變幅均同步增大，發(fā)生了洱源5.5級(jí)地震后，線性特征持續(xù)保持至4月，而且相關(guān)系數(shù)持續(xù)增大，EW 向的變化幅度稍有增大，向EW 偏轉(zhuǎn)（圖8）。

圖8 洱源5.5級(jí)地震、蘆山7.0級(jí)地震前線性極化異常特征

2.5 小結(jié)

從4組震例中可以看出，5.0 級(jí)以上地震前彌渡地電場(chǎng)能表現(xiàn)出相似的異常特征，呈現(xiàn)從無序向有序變化的特點(diǎn)（表1）。

表1 5次震例異常特征一覽表

3 結(jié)論與討論

通過上述對(duì)地電場(chǎng)極化特征的分析，得出以下主要結(jié)論：

1）彌渡臺(tái)地電場(chǎng)數(shù)據(jù)在4組5級(jí)以上地震前都有較明顯的線性極化增強(qiáng)異常，異常特征表現(xiàn)為：異常平靜時(shí)期，2個(gè)垂直測(cè)向的線性關(guān)系呈雜亂無章狀態(tài)，震前3—6個(gè)月線性極化特征增強(qiáng)，震前1個(gè)月達(dá)到最高值，隨著時(shí)間的推移，越臨近地震，其線性異常特征越明顯，震后恢復(fù)至非線性模式。

2）由于地電場(chǎng)的矢量具有方向性，兩測(cè)向變幅的大小在一定程度上能反映出異常信號(hào)的來源方向。

［1］ 阮愛國(guó)，趙和云.提取地震地電場(chǎng)異常的垂直極化方向投影法［J］.地震學(xué)報(bào)，2000，22（2）：171－175.

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