滇东北MS≥5.0地震前地下流体异常特征与2014年云南鲁甸6.5级地震研究

在对滇东北地区地下流体观测资料进行综合评估的基础上,选择评估达到Ⅰ、Ⅱ类的观测资料,采用日值、五日均值、旬均值、相关矩平、K-L拟合分析、CF分析等方法,对2003～2012年以来滇东北地区的5组MS≥5.0地震进行震例回顾总结.归纳震前该区地下流体前兆异常的时空演化特征,发现前兆异常数量在时间上具有阶段性,异常项数在震前6个月开始增多,震前3个月达到最大值,临震前1个月部分异常转折结束,异常数量出现降低;异常在空间演化上具有震前3个月向震中收缩的特点.80％的震例表明震中距100 km范围内的观测点异常比例远高于100 km范围外的观测点异常比例.将结果外推应用于2014年8月3日鲁甸6.5级地震,发现他们具有较好的一致性,表明滇东北地区MS≥5.0地震前地下流体的异常特征具有普适性.     

台湾海峡7.3级地震前地下流体前兆异常

对１９９４年台湾海峡７．３级地震前后观测到的地下流体异常变化进行了分析,并尝试用层次跟踪法（ＨＴＭ）做检验性预测。利用１１个水点、３８个测项１９９０年１月￣１９９４年８月的资料,计算得到的发震时间为１９９４年８月下旬至１０月上旬,而对发震地点和震级,该法难以给出预测结果。     

地震地下流体前兆机理的研究综述

本文从地下流体前兆信息的形成，转化，迁移及表现等几个方面对地下流体前兆机理的国内外研究进展进行了较全面的综述，并针对该领域目前存在的问题以及今后的发展方向提出了自己的见解。     

2014年云南鲁甸M_S6.5地震异常及预测

通过分析2014年云南鲁甸MS6.5地震前震情跟踪过程中的显著异常,认为云南境内M≥6.5地震的长时间平静、M≥6地震的丛集活动以及M≥3地震月频次高值是震前云南地区地震活动异常的显著特征;滇东北地区M≥5地震活动的韵律特征、2008年后3、4级地震活动显著增强以及2014年以来滇东北地区的高水位异常是判定滇东北地区存在M≥6地震的主要依据。在多个地震同时孕育的过程中,对判定哪个危险区先发震是困难的,但每次地震都有新的前兆异常出现,为成组地震连发过程中,新地震的识别提供了依据。云南地区3级地震月频次异常和前兆突变异常增多是鲁甸MS6.5地震短期阶段最显著的异常特征。     

利用概率密度分布提取地下流体数字化观测资料中的高频异常信息以2014年鲁甸6.5级地震为例

中国地震地下流体观测经过数字化改造以后, 观测资料的采样频率显著提高。 流体观测资料中的高频数据含有丰富构造信息, 为我们捕捉地震孕育及发生过程中的前兆异常信息提供了有利条件。 但是, 高频信息的出现激发了对数据分析方法改变的需求, 如何研发与数字化高频观测资料相匹配的数据处理和异常识别方法, 从高频观测数据中挖掘潜在的前兆异常信息, 成为目前地震地下研究者首要需解决的关键问题。 应用概率密度分布法对2014年鲁甸6.5级地震前南北地震带174组水位、 水温分钟值高频观测数据进行分析, 结果显示: 鲁甸6.5级地震前共有10个水位测点和7个水温测点出现高频信息异常, 异常多集中在滇西南构造带的滇中次级块体两侧, 且随着时间推移, 有向震中区逼近的变化特征。 通过对震源区及附近地区地壳结构、 构造应力作用及更大范围的区域动力演化特征进行分析, 发现异常信息的空间分布特征与川滇地区地壳运动场具有很好的一致性, 说明概率密度分布可有效反映出区域构造应力作用, 同时也验证了利用概率密度分布在流体观测数据的高频信息异常提取方面具有一定可靠性。     

2014年鲁甸MS6.5地震形变高频信息异常与前兆机理浅析

地震前兆异常的识别和提取一直是地震预报研究的重要任务, 也是地震预报事业发展的瓶颈。 结合鲁甸地震的研究成果, 利用S变换和超限率等方法, 提取定点形变高频异常, 总结鲁甸地震前兆高频异常形态特征, 分析异常台站空间分布规律, 剖析高频异常形成的前兆机理。 研究发现, 高频异常主要表现为信号周期在数分钟至数小时的信号成分, 频带较宽, 丛集性好, 与曲线的突跳、 毛刺或阶跃对应较好, 震前4~5 d开始出现, 震后2~3 d衰减消失; 其台站分布较分散, 主要沿NW—SE方向分布, 与区域应力场方向和发震断层走向趋于一致, 且均分布在构造块体边界; 可能是对不同速率的构造块体在震前发生的滑移和瞬间错动的记录, 它的形成与台站附近地壳介质的稳定性有关。     

盐津地震流体前兆异常分析

在分析了滇东北地区2006年7月22日、8月25日2次盐津5.1级地震前近震区和外围观测井点地下水物理、化学及断层气CO2异常基础上,总结了地下流体异常特征。研究结果表明:临近地震发生的短期阶段,流体前兆异常数量有增多的趋势;短临阶段在近震区附近出现宏观异常,异常点分布在距震中120 km范围内;从异常点的时空演化特征来看,距震中180km以内的观测井在震前异常显著,异常演化具有扩散、收缩现象;距震中180 km以外的2个二氧化碳观测点均表现为中短期异常,短临阶段有加速转折特征。由此可见,在地震孕育的短临阶段,地下流体微观异常与宏观异常的配套性综合分析是提高预测能力的重要依据。     

哈萨克斯坦5.2级地震前地下流体异常特征分析

2011年5月1日哈萨克斯坦境内发生MS5.2地震,震前部分哈萨克斯坦地下流体测项出现了前兆异常。通过分析,总结出其异常类型大致有2种:①波动异常,主要表现为速率变化、上升幅度超出正常波动范围;②年变畸变异常,主要表现为打破年变规律。此次地震前中短期异常的出现时间与震中距成正比关系。     

台湾南投7.6级地震地下流体远场异常及其前兆意义

深入分析了 1999年 9月 2 1日 0 1时 47分台湾南投 (2 3°42′N ,12 1°0 6′E) 7 6级地震时浙江省地下流体观测井出现的显著中、短期前兆异常。异常出现时间早 ,持续时间长 ,阶段性变化明显 ,特征明显 ,易于识别 ,与本区 (震中距≤ 40 0km)地震前兆异常有明显的区别 ,是具有预测意义的地震前兆异常。震中距约 70 0km左右 ,微动态异常基本没有显示 ,属场兆异常     

新源4.7级地震前地下流体前兆异常特征

2001年3月24日在新疆新源发生MS4.7地震,震前北天山地区的地下流体相继出现一些前兆异常,并且以中短期异常为主,异常主要集中在距震中约265 km的乌鲁木齐附近。通过观测事实,分析了本次地震前北天山地区地下流体前兆异常的特征。     

汶川MS 8.0地震的地下流体与宏观异常及地震预测问题的思考

在汶川MS8.0地震地下流体异常资料的收集整理与宏观前兆异常的现场调查基础上,认真分析目前地震预测的困难与能力之后,认为汶川MS8.0地震的预测失败并不意味着地震不能预测;认为汶川MS8.0地震前前兆异常的数量偏少,但仍有一定规模的地下流体异常与明显的宏观临震异常;还认为震前作出预测可能困难,但震前有所觉察应是可能的。为提高中国地震预测能力,提出了要改革目前的"监测、预测、研究三分离"的管理机制和"专业与地方两条线"的管理体制,要改变地震日常分析预报中"电脑代替人脑"的工作现状和过早地"程式化与规范化"的工作模式,要提倡创新性的科学探索,要重视前兆异常的震前调查与落实,要重视宏观异常的监测与研究等的工作建议     

鲁甸M_S6.5、芦山M_S7.0、汶川M_S8.0地震前区域重力场时变

利用川滇地区不同时-空尺度的重力复测资料,系统分析了区域重力场时-空动态变化及其与2014年云南鲁甸MS6.5、2013年四川芦山MS7.0和2008年四川汶川MS8.0地震发生的关系。结果表明:1)强震发生前,重力场出现较大空间范围的区域性重力异常及与测区主要断裂构造带走向基本一致的重力变化高梯度带,可能反映地震前区域应力场的增强及沿主要断裂带在地震孕育发生期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形;2)多时-空尺度的重力场动态变化图像均出现较显著的相对重力异常变化,随着累计时间的增长,重力变化更为显著,可视为强震的中期前兆信息,强震主要发生在重力场变化分布差异较为剧烈的地区;3)重力场动态变化对强震的地点预测具有重要指示作用,大区域重力网能较好地判断强震主体地区,时-空分辨率较高的省局区域重力网能较好地判定强震发震地点,为更好地判定强震发震位置,则需要相应的更密集的观测网点控制;4)文章第一作者在汶川、芦山、鲁甸地震前的中期预测尤其是地点预测均取得较好成效。基于上述认识,进而强调在研究区形成的一些重力变化异常部位可能仍存在大震中-长期危险背景,需继续加强监视。     

鲁甸6.5级地震崩滑地质灾害分布与成因探讨

2014年8月3日的云南鲁甸6.5级地震震源机制解、余震震中分布及震后的地震地质调查表明,发震构造为NW向包谷垴-小河断裂,断层发生左旋错动;震源机制与余震精定位数据表明发震断层倾角较陡。崩塌、滑坡分布在一个长轴为NW向的矩形区域内(15km×12km),基岩崩塌指示地震动主方向自北向南由SE向变为SN向,与震源机制解揭示的主压应力方向NW-SE总体一致。地震诱发的次生地质灾害崩塌、滑坡的平面分布特征可以用2种发震模式来解释:1)总体走向为NW的弧形断层发生左旋走滑错动,由北向南,地震动方向由SE向逐渐转变为近SN向;2)除NW向断层的左旋错动之外,NE向断裂也可能被牵动,发生由NW向SE的逆冲运动。地震是由NE、NW 2组断层共同作用的结果,以NW向断层左旋错动为主、NE向断层逆冲为辅。余震震中主要呈NW向线性展布,同时在震中附近存在NE向分布的地震条带,隐含2组断层同时错动的可能性;而鲁甸6.5级地震震中所在的滇东北永善、昭通地区,区域多个地震的震源机制表明,地震断层多以逆冲运动为主,走滑为辅。     

大凉山次级块体内强震发生的构造特征与2014年鲁甸6.5级地震对周边断层的影响

2014年8月3日,在云南鲁甸发生MS6.5地震.该地震位于巴颜喀拉块体、川滇块体与华南块体三者之间的以挤压和左旋走滑为主要活动特征的大凉山次级块体内部.该次级块体吸收了来自川滇块体和巴颜喀拉块体的挤压作用,主要以各边界断裂带的挤压作用和内部大凉山断裂带、峨边断裂带等NNW向的左旋走滑次级断裂为主要特征;在历史上大凉山次级块体边界上以7级以上强震活动为主要特征,而在次级块体内部则以5级地震频繁活动为主.2014年鲁甸MS6.5地震发生在逆冲走滑断裂带内部的NNW向左旋走滑断裂上,该地震主要受到了发生在小江断裂带上的1733年M73/4和则木河断裂带上的1850年M71/2强震的影响,这两次地震对2014年鲁甸MS6.5地震有促进作用,而2014年鲁甸6.5级地震促进了2014年10月1日越西5.0级地震的发生,此外鲁甸地震对大凉山断裂带北段、峨边断裂带、昭通-鲁甸断裂带东段以及则木河断裂带南段有一定的库仑应力增强作用.     

云南鲁甸M_S6.5地震红石岩滑坡稳定性的数值模拟

2014年8月3日鲁甸MS6.5地震触发了大量的滑坡崩塌,其中,位于鲁甸县李家山村和巧家县红石岩村交界处的牛栏江干流北岸的红石岩滑坡规模巨大,与此处位于左岸的红石岩古滑坡体的前缘部分一起堵塞了牛栏江而形成高达120m、体积达1 200×104m3的大型堰塞体。通过震后开展的野外实地调查,获得了红石岩滑坡发生处的地形地貌、地质构造、岩体结构及物质组成等资料。以这些第一手资料为基础,构建了红石岩滑坡的边坡模型,并应用边坡稳定性分析软件Geo Studio中Slope/W模块分别计算了红石岩滑坡体震前坡体安全系数和地震作用下的坡体安全系数。结果表明,红石岩滑坡体发生处的坡体安全系数在地震前为1.450,处于相对稳定状态,而鲁甸地震的地震动作用则使坡体的安全系数降低至0.962,直接导致红石岩坡体的失稳。文中进一步讨论了坡体滑动面的存在与否对坡体稳定性的影响:安全系数计算的结果表明,在中强地震作用下,先存滑动面的存在是导致大型滑坡形成的重要条件;对于高陡岩质边坡,如果没有先存滑动面,只可能形成浅表性滑坡。     

云南鲁甸M_S6.5地震震区地壳密度结构特征

基于云南鲁甸MS6.5地震震区的3条"工"字形剖面的重力与GPS观测数据,获得了沿剖面的布格重力异常、剩余密度相关成像和地壳密度分层结构。研究表明,会理—鲁甸—昭通、攀枝花—蒙姑—大井、舍块—汤丹—会泽剖面布格重力变化范围分别为-278~-197×10-5ms-2、-273~-200×10-5ms-2、-280~-254×10-5ms-2,均呈"鞍"形分布,其局部低值均位于小江断裂带附近,且幅度差自北向南逐渐减小。小江断裂带内物质密度低于两侧,低密度体扩展至中下地壳,且其东侧物质密度低于西侧,密度异常体呈正负交迭,地壳稳定性低,鲁甸震区处于该区域内。地壳分层结构显示莫霍面以小江断裂带为中心向上抬升,莫霍面最大深度自北向南从50km抬升至41km,反映了小江断裂带在区域地质构造中的地位——川滇块体与华南块体的分界线。     

云南鲁甸M_S6.5地震余震重定位及其发震构造

整合了鲁甸震区周边的云南省地震台网、昭通市地震台网、巧家台阵,以及流动台站2个月的震相观测数据,对鲁甸地震序列进行了重新定位,得到了1 750个地震的震源参数。重定位结果显示,余震有2个优势分布方向,分别为SE向和SW向,具有不对称的共轭分布特征。2个余震条带的展布长度相当,约为16km,夹角约100°。余震分布显示鲁甸地震的发震断层为高倾角的走滑断层。主震位于2个余震条带中间略偏西南的位置,早期余震主要沿NW-SE向垂直于昭通-鲁甸断裂分布,主震西南侧的余震可能为后期触发的。根据余震分布与周边断层的关系、主震震源机制、烈度分布的长轴方位,以及滑坡分布等资料,认为鲁甸地震的发震断层为NW向的包谷垴-小河断裂。包谷垴-小河断裂南北两侧无论是在地震活动、深部速度结构,还是块体运动方向和速率方面都存在显著差异,断裂北侧的高速异常可能是阻止余震向北继续扩展的主要原因。     

从地震前兆差异性看地下流体突变型前兆的物理本质

利用地下流体前兆资料,从前兆异常的差异性出发,研究了突变型前兆的形成条件和影响因素,结果表明：突变型前兆集中出现在化学参数中,而在地下流体物理参数中出现较少,仅在富含天然气的油井水位中出现;出现突变型前兆的井（泉）具有含水层埋藏深、地下水循环路径长、温度高的特点。这一结果表明,地下流体突变型前兆的形成与观测井（泉）的水文地质条件、水文地球化学环境以及观测参数的物理化学性质有关。其形成不是一个单纯的     

2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示:地震发震断层面参数分别为走向342°/倾角83°/滑动角-34°,表现为一次左旋走滑型为主兼有少量正断倾滑分量的事件.质心在水平方向位于震中(103.354°E,27.109°N)东南约5.4km,最佳波形拟合的质心深度约4.4km,平均总标量地震矩M0为2.1×1018N·m,矩震级MW约6.1.破裂过程图像显示:此地震为一次不对称双侧破裂事件,破裂半径约10km,整个破裂面积为227.6km2,平均滑动量约0.16m.破裂在6s内释放了大多数能量,震后0～2s,破裂以孕震点为中心向NW和SE两侧同时扩展,2s后,破裂表现出明显的方向性,主要向SE(沿走向342°相反方向)扩展,故导致SE向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为2s.约6s后破裂基本趋于停止.推断鲁甸地震破裂在上地壳浅层集中释放了大多数能量是导致灾害严重的主要原因之一.     

STUDY FOR ABNORMAL VARIATIONS OF UNDERGROUND FLUID IN LIJIANG AREA,YUNNAN PROVINCE BEFORE LUDIAN MS6.5 EARTHQUAKE IN 2014

The study is based on the underground fluid observation data in Lijiang area, northwest Yunnan Province. The data include the water level and temperature in Dangxiao well and Jinjia well, and the ion measurements in Ganze spring. Combining with the data of regional hydrogeology, rainfall, well structures, and the geothermal gradient, we analyzed the variations of each measurement item before the Ludian M_S6.5 earthquake on August 3, 2014 and discussed the possible mechanism for the abnormal variations. The water levels of both Dangxiao well and Jinjia well are influenced by local rainfall, but the former shows hysteresis according to rainy seasons and is the long trend influence; while the latter shows synchronization between high water level and rainy season, indicating good connection between well water and shallow aquifer. The recharge water for Dangxiao well is in relatively low temperature, and the temperature sensor is located at the major connecting section between the well water and the aquifer; the water temperature variation is mainly affected by the discharge status and variation of water level. The Jinjia well is always in static level, and the temperature sensor is below the major connecting section between the well water and aquifer, so the water temperature is affected little by water level variations and in smooth fluctuation. The recharge source for Ganze spring can generally increase the contents of calcium and magnesium ions, so does the conductivity. The water level data of Dangxiao well since 2012 are decomposed with wavelet technique. The results, excluding such high-frequency components as the noise and the semidiurnal and daily wave components influenced by earth tide, are further processed with difference method in order to eliminate the trend effect. The results show that the relative change of water level is enhanced and in relatively rapid increase before the Ludian M_S6.5 earthquake; the corresponding water temperature values are high. The tendency of water level in Jinjia well displays descending, while the corresponding water temperature shows ascending. The content of calcium ion, magnesium ion, bicarbonate ion, and conductivity of Ganze spring are descending, while the content of fluoride ion is ascending. The abnormal variations of underground fluid in Lijiang area appeared in turns and were accompanied with minor earthquakes before Ludian M_S6.5 earthquake, which indicates enhancing of regional stress and increasing of fluid activity.