2023年山东平原M_(S)5.5地震前重力变化

2023年8月6日山东平原发生M_(S)5.5地震,此次地震是山东地区40a以来发生的最大地震。震前山东省地震局在震中附近开展了每年2期的流动重力观测,观测到了震前4a的重力场时空变化。文中利用流动重力观测资料,系统分析了2019年9月以来的区域重力场变化特征,并结合形变场、震源机制解、动力环境等探讨了震前重力变化与发震机理。结果表明:1)2022-05—2023-04震中南部重力正值变化>50μGal,区域直径>160km,震中两侧正负差异变化>70μGal;震中重力变化平稳,处于“闭锁”状态。2)区域重力场变化与水平形变场、震源机制解、同震位移场的空间分布具有对应性——震源机制解的压缩区和同震位移场的流入区、沉降区对应了震前的面压缩区与重力下降区;震源机制解的膨胀区和同震位移场的流出区、隆升区,对应了震前的面膨胀区与重力上升区。3)此次地震前重力变化异常的主要原因是深部流体物质迁移,次要原因是上地壳形变产生的重力效应。

Analysis on Depth Distribution and Precursor Mechanism of Small and Moderate Earthquakes

In this paper, the focus depth distribution of earthquakes with each magnitude has been analyzed. Statistic data show that the lower magnitude is, the wider focus depth distributes. With larger magnitude, the focus tends to be concentrated in upper or middle crustal layers. We analyzed the cause of focus depth distribution and explained the precursor mechanism of small and moderate earthquakes with occurring condition and characteristics of strong earthquakes. The results of this paper may be applied to determine risk sites of strong earthquakes.

2018年通海M_(S)5.0地震显著异常时空演化特征分析

通过对2018年8月13—14日通海2次M_(S)5.0地震前,玉溪市、红河州所属的滇南地区地震活动和定点形变、流体等异常进行分析.结果表明:发现震前出现滇南M_(S)≥6.0地震平静、M_(S)≥5.0地震平静、M_(L)≥4.0地震空区、M_(L)≥4.0和M_(L)≥3.0地震积累频度增加、低b值、高水位等背景异常,以及峨山窗口地震、滇东南M_(L)≥3.0地震活跃、高大地温、曲江水氡、石屏水平摆、蒙自CO_(2)、绿春CO_(2)、黄草坝钻孔应变等中短临15条异常.其中,测震学异常7条,占总异常的47%;微观前兆异常8条,占总异常的53%.中短临异常8条,占总异常的53%.对显著前兆观测异常时空演化特征进行分析,可为后续地震预测预报提供可借鉴的经验.

2013年四川芦山Ms7.0地震前的重力变化

利用川西地区2010—2012年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2013年4月20日四川芦山7.0级地震发生的关系.结果主要表明:①区域重力场异常变化与北东向龙门山断裂带南段和北北西向马尔康断裂带在空间上关系密切,反映沿该两断裂带(段)在2010—2012年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.②芦山7.0级地震前,测区内出现了较大空间范围的区域性重力异常,而震源区附近产生了局部重力异常,沿龙门山断裂带南段形成了重力变化高梯度带,其中,宝兴、天全、康定、泸定、石棉一带重力差异变化达100×10-8 m.s-2以上;这些可能反映芦山地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.③重力场差分动态演化图像和重力场累积变化动态图像均反映芦山7.0级地震孕育过程的最后2～3年出现较显著的流动重力异常变化,可视为该地震的中期前兆信息;本文第一作者等也曾基于该流动重力异常变化在芦山7.0级地震前做过一定程度的中期预测,尤其是地点预测.本文的例子再次证明流动重力观测能较好地捕捉到强震孕育发生过程中,特别是该过程最后阶段的重力异常变化信息.因此,区域流动重力场观测对未来强震的中-长期预测,尤其是在发震地点的判定上具有优势.

2017年四川九寨沟M_s7.0地震前区域重力场变化

利用南北地震带2014-2017年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2017年8月8日四川九寨沟7.0级地震发生的关系.结果表明:①区域重力场异常变化与北西西向塔藏断裂和南北向岷江断裂带在空间上关系密切,反映了沿控震断裂在2013-2017年期间发生了引起地表重力变化效应的地壳变形和构造活动.②九寨沟地震前,测区内出现了大空间范围的区域性重力异常,而震源区附近产生了局部重力异常,沿塔藏断裂带形成了重力变化高梯度带,其中,甘肃玛曲、迭部、青海河南蒙古族自治县、四川若尔盖、九寨沟一带重力差异变化达100×10^(-8)m·s^(-2)以上;这些可能反映九寨沟地震前,区域及震源区附近均产生与该地震孕育、发生有关的构造运动或应力增强作用.③九寨沟地震震中位于重力差异运动剧烈的鞍部等值线附近,与断裂走向基本一致的重力变化高梯度带零值线上,这一观测事实进一步佐证了重力场动态变化图像对强震地点预测具有重要的指示意义.

2016年青海门源M_S6.4地震前重力变化

利用青藏高原东北缘2011—2015年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2016年1月21日青海门源MS6.4地震发生的关系,结合GNSS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理.结果表明:(1)测区内重力场异常变化与祁连山断裂带在空间上关系密切,反映沿祁连山断裂带(段)在2011—2015年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.(2)门源MS6.4地震前,测区内先出现了较大空间范围的区域性重力异常,到临近发震前显示出相对闭锁的现象,且围绕震中区周围出现四象限分布特征的局部重力变化,地震发生在重力反向变化过程中,并出现显著的四象限分布特征的重力异常变化,其中,青海门源与甘肃天祝一带重力差异变化达100×10-8 m·s-2以上.(3)区域重力场动态演化大体反映了青藏高原东北缘物质北东流的动态效应,门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈变化的特征最为显著.(4)重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上.

大震前地下流体的远场中期前兆异常

通过研究安徽省五河井水位、沪江井井压和流量的观测资料 ,笔者发现了大震前远场中期异常的证据。菲律宾 8.0级地震 ( 1 990年 7月 1 6日 )前 ,五河井 (Δ =2 0 33km)水位的 M2 波的振幅比α和相位差 Δθ ,均有近 1 7个月的低值异常 ;庐江井 (Δ =1 80 0 km)井压和流量均存在近 36个月的低值异常。台湾海峡 7.3级地震 ( 1 994年 9月 1 6日 )前 ,五河井 (Δ =1 1 2 1 km)水位 M2 波α和 Δθ以及庐江井 (Δ =930 km)井压和流量分别有 35～ 36个月低值异常。地震发生时 ,上述低值异常均出现显著的恢复和回跳、同震异常变化。震后 ,所有异常保持高值和正常年变化。从 1 986年 1 2月至 1 997年 6月 ,二井观测资料仅在二次大震前出现同态、同步、同震的异常变化。事实表明 。

降水与地震关系的讨论

引用地下流体异常的判定方法,即月均值滑动平均法和从属函数法,处理了北京丰台、山西定襄、河北昌黎3个地震台的降水资料。结果表明,在降水的原始曲线上,降水量异常显示比较模糊;而经过定量处理后,降水存在着明显的中期和中短期异常变化。降水异常与1976年唐山7.8级、1981年丰镇5.6级、1989年大同5.9级、1998年张北6.2级及2006年文安5.1级等多次地震的对应关系良好;与水位、水氡、地形变异常之间有着十分密切的呼应关系。降水异常与地震的关系可用"水诱发机理"来解释;降水异常属于外因性前兆,为非必震信号。降水异常与发震时间的关系密切,可用于地震的中短期预测,其预测期为4～14个月。

华东地区中短期地震前兆的区域特征

在对华东地区近 30年来地震活动场和地震前兆场的动态演化图像进行追踪分析的基础上 ,重点研究该地区中短期地震前兆的区域特征。结果表明 ,孕震过程中的中短期阶段是客观存在的 ,也是可以识别的。孕震过程进入中短期阶段的主要标志如下 :1区域震群频次突增 (1年内发生 3次以上 ML ≥ 3.0震群 ) ;2发生显著性的逼近地震 ;3出现动态性地震条带 (或动态性地震空区 ) ;4出现前兆性群体异常 ;5地震活动性参数出现动态变化。据此建立了华东地区中短期预报指标体系和预报方法 ,并在地震预报实践中取得了较好的效果。文中还对中短期地震前兆的普适性及强震发生地点预报等问题进行了讨论。

强震中短期前兆异常的共性特征

强震前兆异常具有六大共性特征。地震学方面 :第一 ,长期阶段的平静异常 ,强震均发生在已发生强震震源区之间的空段上 ;第二 ,中短期阶段强震震源区之外相当大范围中小地震或震群异常活跃 ,震源区反而平静 ,形成环形或 R- t图空区。定点前兆方面 ;第一 ,异常开始时间的外早内晚特征 ;第二 ,异常台站空间分布的非连续性特征 ;第三 ,短期阶段异常数量的“突增”性特征 ;第四 ,短临阶段异常幅度的“巨变”性特征。上述事实用已有的 DD和 IPE模型无法解释 ,可作震源硬化模型的事实基础。在强震的预报实践中 ,空段和空区可以作为地点判据 ,异常数量的增加同时伴随的巨变异常 ,可以作为进入短临阶段的判据。除某些强震前 1～ 2天外 ,其他时段震源区内异常不明显。按传统模型指导实践 ,必然造成声东击西 ,若用已揭示的异常共性特征指导预报 。

张北-尚义地震前太平庄井地下流体中短期异常

张北－尚义地震前，北京太平庄井地下流体多次出现异常，这些异常虽然在时间上与１９９７年５月２５日张家口４．２级和１９９７年１０月２１日乌拉特后旗５．０级地震相对应，但笔者认为应该将这些异常群体与地震活动都看作是华北北部地区地壳活动的反应，是整个区域应力场应力不断增强的反应，是张北－尚义地震的中短期前兆异常。

从汶川M_(S)8.0地震到九寨沟M_(S)7.0地震:青藏高原东缘大震前重力变化

自2008年以来,青藏高原东缘连续发生了2008年四川汶川M_(S)8.0、2013年芦山M_(S)7.0及2017年九寨沟M_(S)7.0地震。这3次大震前,中国地震局在青藏高原东缘开展了多期流动重力观测,均观测到震中附近显著的重力异常变化。深入分析汶川、芦山和九寨沟地震前的重力变化,发现重力场动态变化存在以下特征:①大震发生前,区域重力场出现大范围有序性变化,可能是区域应力场增强引起深部物质运移与变迁产生的区域性重力异常。

西藏玛尼7.5级地震与云南的远场前兆异常

远场前兆 ,是一种场兆 ,它是地壳构造活动的反映 ,往往也是强震连发的异常表现 ,它显示区域构造应力场的增强作用。 1996年 2月 3日丽江 7 0级大震后 ,云南省的前兆异常突出。前兆异常分布广 ,异常种类也多 ;有新的趋势性异常出现 ,持续多年的继承性异常也很多 ;有些前兆异常幅度类似于孟连、武定、丽江三次强震前的异常图象。 1997年 7～ 9月 ,这些趋势性异常或继承性异常出现转折与恢复 ,一些短期异常也趋于结束。如果说云南地区没有一次强震或周围地区没有一次大震即将发生 ,这些异常是很难得到解释的。1997年 11月 8日西藏玛尼发生 7 5级大震 ,正好在这个发震的时间段上。应该讲 ,这些前兆异常与 7 5级大震有关 ,属于远场前兆异常。这样 ,不仅可解释 1997年云南地区有异常而没有发生强震 ,也进一步说明这些前兆异常为远场大震异常。

地震非均匀度在甘肃及邻区中强地震中短期预报中的应用

在地震学中长期预报的基础上 ,近几年地震学攻关指南的应用实践中发现 ,刻画强震前中小地震活动在时空分布上不均匀性的参量——地震非均匀度 ( GL值 )能较好地反映震前小震活动由稳定向非稳定过渡的中短期震兆特点。结合甘肃及邻区中强以上地震的预报研究 ,运用 GL值进行时空扫描 ,结果发现除个别省界边缘地区地震外 ,所有 5 .4级以上地震前 1～ 2 a,在震中 30 0 km范围内 ,2 .0级以上小震活动在不同时段均显示出明显的非均匀特性—— GL≥1 .

乌鸦嘴泉水氡动态异常与恒春海域强震的关系

排除了乌鸦嘴泉水氡测项可能存在的影响因素，结合该泉氟离子和华安汰内井、泉州四至井水氡先后出现的异常，论证了2004年秋至2006年冬福州乌鸦嘴泉水氡存在的年动态畸变异常的可靠性，认为该异常可能是2006年12月26日台湾恒春海域M7．2地震的中长期前兆异常，并结合历史资料，分析恒春海域强震前福州乌鸦嘴泉水氡的变化特点。从几个测点的水氡先后出现长达1～2年的年动态畸变异常，认为在关注水氡的短期或短临异常的同时不能忽略其中长期的异常变化。

地震前异常的阶段性及其空间分布特征

将岩石变形曲线到达强度点以前比拟为地震前异常的中长期阶段，强度点至失稳点之间定义为短临阶段。在中长期阶段异常是由驱动力的增强或区域应力场的调整引起，前者引起的应力扰动场与原来的方向一致，强烈扰动区与原来的应力集中区一致，后者引起的应力扰动场应力方向可以发生变化，应力扰动对平均应力影响较大，强烈扰动区位于断层错列部位。二者的强烈扰动场均与未来的震源区无必然联系。在短临阶段异常是由局部断层扩展或弱化引起，与之相伴的是平均应力扰动场的四象限分布和最大剪应力扰动场的八瓣式分布。

伽师—阿图什6.7级地震阿图什地倾斜异常特征

１９９６ 年３ 月１９ 日新疆伽师—阿图什地区发生了６．７ 级强烈地震。震前阿图什地震台倾斜仪记录的中短期和短临前兆异常特征为：中短期趋势性异常的方向向背离震中的方向倾斜，持续了１３个月；震前两个月趋势异常出现短期恢复，之后加速异常；临震前５ 天异常快速恢复，并伴有观测值的临震突跳现象。

新疆新源、和静交界M_S6.6地震前形变异常

主要研究2012年6月30日新源、和静6.6级地震前,震中附近的观测台站观测到了丰富的趋势异常和部分中短期异常。分析结果表明,①震前存在9项趋势转折异常,异常比例为40.9%,这些异常时间上具有同步性,这表明,震前背景性异常突出;②震前观测到6项中短期前兆异常,异常比例仅为27.3%,中短期异常主要分布在200～300 km范围内;③石场、精河水平摆、榆树沟水管、阜康伸缩仪和克拉玛依钻孔倾斜记录到的中短期异常,其共同特点是异常幅度大,克拉玛依出现的突变异常具有短临异常性质,部分中短期异常具有重复性。

滇西永胜定点形变监测到的多次重现的震兆异常

永胜倾斜潮汐形变台及距其SWW向2．8km的跨程海断裂的断层垂直形变站两处定点形变观测已分别积累了21年和25年的观测数据。对其应用多种识别与提取异常信息的方法处理后发现，1995-2001年显示了4次Ms≥6．0强震震兆异常信息。其形态分别呈“左陡右缓（阶梯式w倾）型”、“下降一峰值一回复”的“下凹对称型”；量级分别为≥1．00”与≥9mm；时间为后者早于前者4～6个月；震中距≤140km。由此制定了该两处监测强震灵敏点的中短期预报指南。

北天山重点监视区水化学中短期前兆指标探索

为了实现中国地震局“九五”重点攻关项目“中短期前兆识别方法、标识体系和评价研究”提出的目标，对北天山重点监视区1980～1997年的水化学观测资料进行了全时域的扫描分析，用差分求和法对资料异常进行了识别．结果表明：美分求和法能有效识别异常和提取地震中短期前兆指标．用该方法检出的异常判定指标信度较高。