南北地震带短水准异常分析与汶川地震

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龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 南北地震带短水准异常分析与汶川地震 作者:刘立炜 张希 王双绪 来源:《价值工程》2015 年第 33 期 摘要:本文利用应变强度比和最小二乘配置方法,处理了自 1988 年~2007 年近 20 年南北 地震带跨断层短水准数据资料,结合本区相关震例,分析和总结了应变强度比时空动态图像的 中长期预报方法。

结合 2008 年汶川 Ms8.0 级地震着重分析了龙门山断裂带及其附近区域形变 场的动态演化过程。

Abstract: The article uses the methods of strain strength ratio and the least square collocation to handle data of short leveling across fault in the area of north-south seismic zone from 1988~2007. In combination with some seismic examples in this area, patterns of strain strength ratio which change continuously in time-space domain are analyzed and summarized. The method which predicts earthquake in middle and short time is given. Then in combination with Wenchuan Ms8.0 earthquack, dynamic evolution process in the area of Longmenshan fault is analyzed. 关键词:南北地震带;应变强度比;短水准;地震 Key words: north-south seismic zone;strain strength ratio;short leveling;earthquake 中图分类号:P315.7 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2015)33-0187-03 0 引言 南北地震带贯穿中国大陆长达 2000 多公里,是我国最大的活动地震带,同时也是我国地 质、地貌和地球物理的东西分界线。

大地形变场动态演化对大区域构造应力场变化反应敏感, 因此对区域形变场动态演化与地震活动参数图像的综合对比研究,具有理论和实践意义[1]。

从上世纪 80 年始在南北地震带主要构造断裂带建立了大量短水准观测场地,至今已经积 累了 20 多年的数据资料。

本文收集了南北地震带 20 年跨断层短水准资料,利用应变强度比方 法,获得了应变强度比连续变化时空动态图像。

汶川地震发生后,我们着重分析了龙门山断裂 带应变强度比梯度时空变化的非均匀性,以期望得到与大震有关的地形变信息。

1 资料及方法介绍 我们收集了南北地震带 1988 年至 2007 年 20 年间跨断层短水准数据资料,这些场地分布 在祁连山断裂带、海原断裂带,西秦岭断裂带、龙门山断裂带、鲜水河断裂带、小江断裂带、 则木河断裂带、红河断裂带等南北地震带各主要断裂带上。

在跨断层短水准数据资料的处理和 分析中,最为困难的就是异常信息的识别和提取,再加之不同的测区跨断层短水准复测周期不 同,因此,我们利用张希[2、3]等提出的应变强度比方法处理跨断层短水准资料,可以根据不 同的研究时段,将不同复测周期的跨断层资料绘制在一张图件上。

如果 k 代表观测年份,M 代

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn 表总的观测年数,i 代表第 k 年的第 i 个时段,N 为每一年总的时段数,依时间排列顺序为 lk′l′-l (k′-1)l′,则应变强度比 SR 为: 再对场地所有测段 SR 求均值,就得到了该场地的 SR 值。

此方法不仅可以消除由于水准 测量中季节等环境因素的影响,而且结合最小二乘配置对应变强度比进行拟合内插,可以得到 相应时段的应变强度比等值线图,其结果能够较好的反映局部地区中长期趋势性背景信息。

2 应变强度比等值线图与地震活动性统计分析 我们利用此方法逐年绘制了应变强度比等值线图,通过对南北地震带 20 年间的应变强度 比连续变化的时空动态图像(图 1 由于篇幅的限制只选择了典型图件展示)与相关震例分析的 研究发现:青藏块体东北缘及其周边 6 级左右或以上、川滇地区 6 级以上地震前一至两年或当 年,相关、大尺度构造或整个监测区应变强度比总体增强,震中区及其附近或不远处多数呈现 应变强度比高值区(量值多在 1.5 以上),且以正高值为主,或者大范围的正、负差异高梯度 区,此种情况占到统计地震的 90%以上。

如青藏块体东北缘地区的景泰和永登、民乐地震前; 川滇地区的理塘、小金、宁蒗、姚安、大姚地震钱;武定、丽江地震前 1 年则表现为负高值 区;托来南山地震、玉门地震和大姚地震在发震前反向。

震后一段时间,通常为 1~3 年可能 出现调整状态,相关大尺度构造区或整个监测区断层多动明显减弱或出现波动。

应震效果来 看,青藏块体东北缘地区发生在祁连带中东段-海原西段的映震效果较好;川滇地区,发生地 震的震级在 Ms6.5 级左右及以上映震效果较好。

地震多发生在断裂带的端点、拐点和分枝点 处,此类地震占到总震例的 85%。

3 汶川 Ms8.0 级地震跨断层短水准异常分析 在场地的选取上考虑到跨断层短水准数据所能反映断层活动的范围具有一定的局限性,故 选取龙门山断裂带全部场地,鲜水河和小江断裂带靠近震中的部分场地做为研究对象。

定义应变强度比梯度,即用研究区域应变强度比的最大值减去最小值,更加有利于阐述。

分析发现在 1989~1990 年梯度值在 2.5~2.75 之间相应发生四川巴塘 3 次 6 级以上地震; 1993~1994 年梯度值在 5.0~5.5 之间相应发生马边,沐川两次 5 级以上地震(图 2);2003~ 2006(考虑篇幅问题图略)年梯度值在 3.1~2 之间应与汶川地震有关,其余时间段梯度值均 在 2 以下,反映了震后的调整状态。

从应变强度比值的大小来看(图 3),龙门山断裂带及其周围,在研究时间段 1988~2007 年应变强度比值为-0.59~1.68;地震活跃时段 1988~1996 年应变强度比值为-0.58~2.02;平静 时段 1997~2007 年应变强度比值为-0.6~1.39。

比较不同时段应变强度比值可以看出,活跃时 段比值大于研究时间段比值大于平静时段比值,但总体来讲相差并不多,最大差值仅为 0.61。

2003~2006 年应变强度比值为-0.35~2.7,较研究时段相差 0.24~1.02,说明自 2003~2006 年 龙门山断裂带断层活动水平显著提高,表现为震前应变加速积累过程;2007~2008 年,除有

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