撫順地區(qū)前兆手段對應營海老震區(qū)地震的映震淺析

張 闖，王晶晶，張 翔，王 征，商 亮，惠泓博，左 艷，孫麗娟

（1.撫順市地震監(jiān)測總站，遼寧 撫順 113006；2．盤錦地震臺，遼寧 盤錦 124000）

撫順地區(qū)前兆手段對應營海老震區(qū)地震的映震淺析

張 闖1，王晶晶2，張 翔1，王 征1，商 亮1，惠泓博1，左 艷1，孫麗娟1

（1.撫順市地震監(jiān)測總站，遼寧 撫順 113006；2．盤錦地震臺，遼寧 盤錦 124000）

主要以2008年以來營海老震區(qū)ML3.5級以上地震為例，對地震前撫順地區(qū)出現(xiàn)異常的各前兆觀測資料進行了系統(tǒng)的整理與分析，總結各前兆手段出現(xiàn)的異常特征和持續(xù)時間等異常特性。結果顯示：營海地區(qū)發(fā)生23次ML≥3.5級地震中，有7次地震前撫順地區(qū)的前兆資料有異常顯示，且5次地震前撫順臺水管儀北南分量和山龍峪模擬水位同時出現(xiàn)異常。異常均以短臨形式出現(xiàn)，通常在震前1～5 d。

營海老震區(qū)；撫順地區(qū)；前兆手段；異常特征

0 引言

密山－敦化斷裂帶的西南端與大洼斷裂相接成一線，太子河斷裂與蓋縣斷裂相接。大洼與蓋縣兩斷裂基本呈平行，兩者之間及周邊為遼寧的淺源地震的多發(fā)區(qū)域，也俗稱為 “營海老震區(qū)”，從近幾十年的地震活動分析，該斷裂帶比較活躍。而撫順地區(qū)正好靠近密山－敦化斷裂帶的西南端、太子河斷裂的東北端。多年觀測資料表明撫順地區(qū)前兆手段能夠及時捕捉到撫順及鄰區(qū)的主要構造活動信息。由于撫順山龍峪站、撫順臺山洞、南山城地震站數(shù)字化前兆手段均在2006—2007年進行 “十五” 升級改造，故本文主要選取2008—2013年營海老震區(qū)發(fā)生ML3.5級以上地震時，撫順地區(qū)前兆手段存在異常的7個地震事件。在充分考慮各種干擾因素后，利用預處理軟件[1]和數(shù)字化形變觀測資料異常識別方法的應用及評價[2]對撫順地區(qū)各前兆手段出現(xiàn)的異常進行了詳細和深入研究，總結了本地區(qū)前兆手段的異常特征。

1 撫順地區(qū)前兆觀測概況

撫順地區(qū)有前兆觀測臺站五個，為一臺多測項綜合觀測臺站。觀測手段有水動態(tài)、地傾斜、短水準等共18個測項。觀測方式有模擬觀測和“九五”、 “十五”數(shù)字化觀測，觀測臺站分布見圖1。多年觀測資料表明，撫順地區(qū)前兆映震能力較強，前兆異常特點是以短臨異常為主，趨勢異常較少。

2 營海老震區(qū)地震與撫順前兆資料映震分析

在2006—2007年期間，撫順山龍峪站、撫順臺山洞、南山城地震站數(shù)字化前兆手段均進行“十五”升級改造，2008年數(shù)據(jù)恢復穩(wěn)定運行，故本文主要選取2008—2013年營海老震區(qū)共發(fā)生的23次ML3.5級以上地震（表1），對撫順地區(qū)前兆手段存在異常的7個地震事件進行分析。

表1 2008年以來營海老震區(qū)ML3.5以上地震目錄Table 1 Earthquake catalog with ML≥3.5 in old seismic area of Yingkou-Haicheng since 2008

2.1 2008年01月15日 海城ML3.9級地震

山龍峪模擬水位：撫順山龍峪井1993年開始模擬水位觀測，2000年10月數(shù)字化改造后，開始數(shù)字化水位觀測，目前模擬與數(shù)字化并行。該井觀測精度高，能清晰反映水位固體潮汐變化，年變規(guī)律較明顯，映震效果好。山龍峪井前兆變化多以短臨異常為主。2008年1月4日水位在正常下降過程中上升，幅度為10 mm左右，7日固體A潮畸變（圖2a），排除干擾后，認為存在異常。1月15日海城發(fā)生ML3.9級地震，震中距160 km。

撫順臺數(shù)字水管儀：撫順臺水管儀為 “十五”數(shù)字化觀測儀器。該手段精度好、資料連續(xù)完整。北南向數(shù)據(jù)從2008年1月2日至11日數(shù)據(jù)為略為北傾走向，12日數(shù)據(jù)加速北傾，13日數(shù)據(jù)變化平穩(wěn)，14日數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)向加速南傾變化，15日海城發(fā)生3.9級地震（圖2b）。

圖1 撫順地區(qū)前兆觀測站分布圖Fig.1 Distribution map of precursory observation in Fushun area

2.2 2008年11月3至14日海城震群活動

龍峪模擬水位。2008年10月13日水位緩慢下降的趨勢上，出現(xiàn)上、下波動變化不穩(wěn)定，一直持續(xù)到10月末。根據(jù)華北地區(qū)中強地震前兆特征及預報指標的初步研究[3]判定為地震前兆異常，（10月24日、28日周會商中均提到此異常）。11月3日海城發(fā)生ML4.1級地震，11月9日又發(fā)生一次ML4.1級地震，11月14日海城再次發(fā)生ML4.7地震，期間共記錄4級以下小震百余次。震后水位恢復正常下降趨勢（圖3a）。

山龍峪數(shù)字化地熱。2000年10月?lián)犴樕烬堄_始數(shù)字化地熱觀測，觀測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、可靠，震后效應明顯。觀測資料表明，地熱曲線總體呈下降趨勢，其日均值在2‰℃左右變化。2008年11月9日起曲線轉(zhuǎn)平出現(xiàn)異常。11月16日后地熱曲線恢復正常下降趨勢（圖3b）。

圖2 2008年1月15日海城ML3.9級地震前撫順各前兆手段異常特征Fig.2 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the Haicheng ML3.9 earthquake on January 15，2008

撫順臺數(shù)字水管儀。北南向數(shù)據(jù)從2008年11月3至6日波動較大，且在6日出現(xiàn)固體潮畸變。7日至14日數(shù)據(jù)恢復平穩(wěn)變化趨勢。經(jīng)分析并排除干擾，認為是對應11月海城震群的前兆異常變化（圖3c）。

2.3 2010年01月11日14:19海城ML3.5級地震

撫順臺數(shù)字水管儀：2010年1月7日18時開始，水管儀北南向數(shù)據(jù)出現(xiàn)轉(zhuǎn)平跡象，8日又開始大幅度向南傾斜，9日開始恢復正常，11日14時發(fā)生海城市ML3.5級地震（圖4a）。

山龍峪模擬水位：2010年1月8至10日大幅上升，兩天共上升51 mm（圖4b），同井地熱9～10 d也上升2‰度，排除干擾后，根據(jù)遼寧省數(shù)字地震前兆觀測資料評價及其應用[4]判定為水位上升較大，存在地震前兆異常。

圖3 2008年11月岫巖震群前撫順各前兆手段異常特征Fig.3 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the Xiuyan earthquake swarm in November，2008

2.4 2010年07月21日09:10岫巖ML3.8級地震

撫順臺數(shù)字水管儀：北南向從2010年7月19至22日出現(xiàn)加速北傾，20日數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)平，21日繼續(xù)加速北傾（圖5）。

圖4 2010年1月11日海城ML3.5級地震前撫順各前兆手段異常特征Fig.4 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the Haicheng ML3.5 earthquake on January 11th，2010

2.5 2010年09月22日08:01岫巖ML3.6級地震

撫順臺數(shù)字水管儀：與前兩次老震區(qū)地震相似的是，9月22日岫巖偏嶺M 3.3級地震之前，撫順臺水管儀北南向曲線也出現(xiàn)了同樣的異常特征即：水管北南向從9月15日至17日數(shù)據(jù)開始轉(zhuǎn)平，18日至19日轉(zhuǎn)向南傾，20日開始恢復正常，22日08時發(fā)生岫巖發(fā)生ML3.6級地震（圖6）。該地震與2010年7月21日岫巖3.8級地震是同一個地區(qū)地震，曲線出現(xiàn)的異常特征相同，這為我們以后預測震中位置提供了相對準確的參考依據(jù)。

圖5 2010年7月12至21日岫巖ML3.8級地震前撫順前兆手段異常特征Fig.5 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the ML3.8 earthquake in Xiuyan on July 21st,2010

2.6 2012年02月02日 營口ML4.7級地震、ML4.3級地震

南山城模擬傾斜儀。撫順市南山城地震站始建于1986年，石英水平擺傾斜儀1993年投入觀測，至今已有二十年時間（1989—1992年使用JB金屬水平擺傾斜儀觀測），觀測資料可信度及可分析價值高。

該石英水平擺傾斜儀在無人為干擾，氣象三要素正常的情況下，2012年1月30日至31日08時東西向共有三次向東掉格，從2012年1月至2月4日日均值圖（圖7a）中可以看出，東西向數(shù)據(jù)從1月31日開始至2月1日加速東傾，僅此一天共向東傾斜了7.6°。2日5時16分營口發(fā)生ML4.7級地震。27分鐘之后再次發(fā)生ML4.3級地震。

山龍峪模擬水位。 2012年1月31日和2月1日擬水位發(fā)生了固體潮上升畸變，2月2日營口發(fā)生ML4.7級和ML4.3級地震，震后水位恢復正常變化（圖7b）。

山龍峪氣氡。山龍峪井SD-3A型數(shù)字化自動測氡儀從2006年9月開始觀測，儀器運行正常，數(shù)據(jù)連續(xù)，對2011年3月11日日本東海9.0級特大地震以及2011年6月27日撫順市高灣東部地區(qū)ML3.5地震均有較明顯反應，2012年1月30日在儀器正常運行，且周圍環(huán)境無任何變化情況下，氡值急速下降，31日至2月1日氡觀測值逐漸恢復正常。2月2日營口發(fā)生ML4.7級和ML4.3級地震（圖7c）。

撫順臺數(shù)字水管儀。 2012年1月31至2月1日撫順臺DSQ水管儀北南向突然出現(xiàn)加速北傾，同時固體潮曲線出了畸變。2日數(shù)據(jù)恢復正常，當天營口發(fā)生了ML4.7級和ML4.3級地震。但當天21時 34分在瓦努阿圖（南緯：-17.7°；東經(jīng)：167.2°）又發(fā)生了一次MS7.0地震。經(jīng)綜合分析認為此次地震距離太遠，此次異常變化應為營口ML4.7級和ML4.3級地震異常（圖7d）。

圖6 2010年9月8日至22日岫巖ML3.6級地震前撫順前兆手段異常特征Fig.6 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the Xiuyan ML3.6 earthquake on September 22nd，2010

2.7 2013年03月 30～1日 營口 ML4.0級地震、ML3.9級地震

南山城數(shù)字水管儀：北南向數(shù)據(jù)在3月17～20日出現(xiàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向加速南傾異常，21日恢復正常年變走勢。根據(jù)華北地區(qū)中強地震前兆特征及預報指標的初步研究[3]判定為地震前兆異常。 （3月18日和3月26日周會商中提出）30和31日在營口發(fā)生ML4.0和ML3.9級地震。經(jīng)分析認為此次數(shù)據(jù)變化，應為營口地震前兆異常（圖8a）。

圖7 2012年2月2日營口兩次4級以上地震前撫順前兆手段異常特征Fig.7 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before the two earthquakes with M≥4 in Yingkou on February 2nd，2012

圖8 2013年3月30日營口ML4.0級、ML3.9級地震前撫順前兆手段異常特征Fig.8 The anomaly characteristics of precursory means of Fushun before ML4.0 and ML3.9 earthquakes in Yingkou on March 30th，2013

撫順臺數(shù)字水管儀。2013年3月18～21日數(shù)字水管儀北南向固體潮發(fā)生畸變，出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，22日后恢復正常固體潮形態(tài)。根據(jù)對華北地區(qū)中強地震前兆特征及預報指標的初步研究[3]判定為地震前兆異常。（3月18日和3月26日周會商中提出）30和31日營口發(fā)生ML4.0和ML3.9級地震。經(jīng)分析認為此次數(shù)據(jù)變化，應為營口地震前兆異常（圖8b）。

山龍峪數(shù)字化地熱。該手段自2000年觀測以來，總體呈下降趨勢。2013年1月23日燈塔MS5.1級地震前，山龍井水溫變化正常，地震第二天水溫上升7‰度后恢復緩慢下降趨勢；3月9日至10日水溫突降10‰度，并打破原有緩降趨勢，出現(xiàn)轉(zhuǎn)平。期間在3月30日和31日發(fā)生了營口ML4.0和ML3.9級兩次地震，地震后水溫數(shù)據(jù)仍未恢復緩降趨勢，4月20日四川雅安M 7.0地震、4月22日內(nèi)蒙通遼M 5.3地震后，水溫陡升14‰度，4月25日至6月2水溫一直為上升狀態(tài)，6月3日起水溫恢復下降趨勢（圖8c）。因此該手段數(shù)據(jù)變化，應該是這幾次地震的疊加效應。

3 撫順地區(qū)前兆手段對應營海老震區(qū)地震的異常特點

對2008—2013年營海老震區(qū)ML3.5以上地震發(fā)生前撫順地區(qū)前兆手段出現(xiàn)的異常進行回顧總結分析后發(fā)現(xiàn)：

（1）2008-2013年營海老震區(qū)共發(fā)生ML3.5以上地震23次，其中地震發(fā)生前撫順地區(qū)前兆手段存在異常的是上述7個事件，異常對應率為30%。從撫順地區(qū)前兆異常臺站對應營海老震區(qū)地震數(shù)量來看，主要以撫順臺數(shù)字水管儀和山龍峪模擬水位前兆手段出現(xiàn)異常數(shù)量居多，且映震效果好。從營海老震區(qū)地震的地點和撫順臺站空間分布圖中可以看出：營海老震區(qū)地震多發(fā)生在大洋河斷裂和金州斷裂上，同時該地區(qū)又有太子河斷裂和海城－營口斷裂在此交匯。撫順地區(qū)前兆臺站也均分布在斷裂帶附近，其中山龍峪井位于太子河斷裂的端點，撫順臺位于密山-郭化斷裂上；南山城站位于此斷裂的附近。撫順地區(qū)前兆臺站的地理位置決定了前兆手段對營海老震區(qū)地震反映敏感的主要原因（圖9）。

表1 營海老震區(qū)地震前撫順地區(qū)各前兆手段異常項目表Table 1 The abnormal items of the precursors in the Fushun area before earthquakes in the old seismic area of Yingkou-Haicheng

圖9 營海老震區(qū)地震與撫順臺站空間分布圖Fig.9 Distribution map of earthquakes in YingHai old seismic area and stations in Fushun

（2）從異常形態(tài)和特征來看，幾次震前前兆異常均以短臨形式出現(xiàn)，異常時間大多為1～5 d（表1）。形變手段異常形態(tài)基本為固體潮畸變，日均值曲線的加速和轉(zhuǎn)向加速變化，異常的幅度雖與震級不呈線性關系，但4級以上地震的異常手段相對較多，異常幅度普遍較大，加速速率均大于3角秒/天，流體手段異常形態(tài)基本為突升突降型、持續(xù)上升或持續(xù)下降型、陡升或陡降型及固體潮畸變型等，持續(xù)時間也大多為1～5 d（除岫巖震群外。本文統(tǒng)計的7次營海老震區(qū)ML3.5以上地震，有5次在震前撫順臺水管儀北南分量和山龍峪模擬水位同時出現(xiàn)異常（表1）。

（3）另外對于同一地區(qū)地震，撫順臺數(shù)字水管儀北南向曲線出現(xiàn)了同樣的異常特征。同一個地區(qū)地震，曲線出現(xiàn)的異常特征相同，這為我們以后預測震中位置提供了相對準確的依據(jù)（表1）。

4 結語

撫順地區(qū)前兆多以短臨異常為主，通過多年觀測資料積累和經(jīng)驗的總結，撫順臺水管儀、南山城傾斜和山龍峪流體手段出現(xiàn)異常居多，且映震效果好。本文的7次地震事件前，撫順地區(qū)存在的三套洞體應變儀均沒有異常。但由焦明若等對2013年1月23日遼陽燈塔5.1級地震異常分析[5]撫順臺伸縮儀東西分量在2013年1月23日遼陽燈塔5.1級地震前出現(xiàn)短期加速張性變化異常。《2013年度遼寧省地震趨勢會商報告》中撫順臺伸縮儀判定為短期異常，異常信度為A。在2013年4月22日內(nèi)蒙科爾沁5.3級前出現(xiàn)了轉(zhuǎn)向壓縮異常變化，震后恢復為拉張變化。

地震是小概率事件，發(fā)生的部位又在地下，因此對地震異常的研究困難極大，通過撫順地區(qū)前兆手段對應營海老震區(qū)地震的映震分析，發(fā)現(xiàn)同一個臺址有的測項能反映出異常，而部分測項沒有異常。另外異常所對應的地震也很復雜，如異常形態(tài)相同，地震地點卻不同，這給地震預報帶來很大困難。由此看來在同一臺址架設不同監(jiān)測性能的儀器對更全面捕捉地震前兆是相當必要的。

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The Elementary Analysis of Earthquake-indicating Capability in the Old Seismic Area of Yingkou-Haicheng by the Earthquake Precursors in Fushun

ZHANG Chuang1，WANG Jingjing2，ZHANG Xiang1，WANG Zheng1，SHANG Liang1，HUI Hongbo1，ZUO Yan1，SUN Lijuan1
（1.Earthquake Monitoring Chief Station of Fushun City，F(xiàn)ushun 113006，China；2.Panjin Seismic Station，Panjin 124000，China）

Taking the earthquakes with ML≥3.5 in the old seismic area of Yingkou-Haicheng since 2008 as example,the paper systematically sorts and analyzes all the abnormal precursory observation data in Fushun before the earthquakes,and summarizes the abnormal feature of all the precursor means,as well as their duration. The results show that precursor data in Fushun region showed abnormity before 7 earthquakes among the 23 earthquakes with ML≥3.5 occurred in Yingkou-Haicheng area,besides north-south component of water tube tiltmeter and simulation water level of shanlongyu well both showed abnormity before 5 earthquakes.Abnormities all usually showed1～5days before the earthquake with the short-impending.

Old seismic area of Yingkou-Haicheng；Area of Fushun；Precursor means；Abnormal characteristics

P315.7

A

1001-8662（2015）04-0077-09

10.13512/j.hndz.2015.04.12

張 闖，王晶晶，張 翔，等.撫順地區(qū)前兆手段對應營海老震區(qū)地震的映震淺析[J].華南地震，2015，35（4）：77-85.[ZHANG Chuang，WANG Jingjing，ZHANG Xiang，et al.The Elementary Analysis of Earthquake-indicating Capability in the Old Seismic Area of Yingkou-Haicheng by the Earthquake Precursors in Fushun[J].South china journal of seismology，2015，35（4）：77-85.]

2014-08-12

撫順地區(qū)形變異常信息的提取與定量化研究探索（中國地震局監(jiān)測預報課題三結合150607）

張 闖 （1979-），男，工程師，主要從事地震前兆研究和預報工作.

E-mail：fszyzy@sina.com.