地震地质 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (3): 513-535.DOI: 10.3969/j.issn.0253-4967.2024.03.001
蒋海昆1)(), 邓世广1), 姚琪2), 宋金1), 王锦红2)
收稿日期:
2023-05-15
修回日期:
2023-07-04
出版日期:
2024-06-26
发布日期:
2024-07-19
作者简介:
蒋海昆, 男, 1964年生, 博士, 研究员, 主要从事余震统计、 余震机理、 外因触发地震活动的定量检测及地震预测相关研究, E-mail: jianghaikun@sohu.com。
基金资助:
JIANG Hai-kun1)(), DENG Shi-guang1), YAO Qi2), SONG Jin1), WANG Jin-hong2)
Received:
2023-05-15
Revised:
2023-07-04
Online:
2024-06-26
Published:
2024-07-19
摘要:
文中以2014年鲁甸6.5级地震为例, 在亚失稳实验及理论指导下, 基于震前地震活动及地球物理观测资料并结合地震成核数值模拟结果, 综合分析前兆异常时空演化与亚失稳过程的关系, 首次提供了一个可明确佐证亚失稳阶段震源区成核、 震源区附近协同化过程持续加剧的典型震例和观测事实。研究结果显示, 依据大区域强震活动及流动重力观测, 可判定鲁甸地震前研究区已处于高应力状态。在高应力背景判定的基础上, 依据地震活动及地球物理观测前兆异常, 可粗略判定鲁甸地震亚失稳过程可能起始于震前7、 8个月, 最突出的现象或判定指标是由震中附近小地震活跃所表征的断层应力状态由积累为主向释放为主的转变, 以及由定点地球物理观测异常数量显著增加所表征的断层运动协同化现象, 从地震成核的角度与成核后期核心弱化区扩张过程有关。之后至主震发生, 还有2个时间节点需要关注: 一是震前4、 5个月, 定点地球物理观测异常空间分布范围自震中附近向外围的明显扩展, 显示断层变形的加速协同化; 二是震前2个月之后, 震中附近小地震活动开始减弱、 微震活动及定点地球物理异常出现向震中的迁移收缩, 与地震成核过程核心弱化区扩展之后的收缩过程相关联。
蒋海昆, 邓世广, 姚琪, 宋金, 王锦红. 地震亚失稳过程中前兆异常演化的综合解释——以2014年鲁甸6.5级地震为例[J]. 地震地质, 2024, 46(3): 513-535.
JIANG Hai-kun, DENG Shi-guang, YAO Qi, SONG Jin, WANG Jin-hong. INTEGRATED INTERPRETATION ON THE PRECURSORY PROCESS EVOLUTION IN THE META-INSTABILITY STAGE OF THE EARTHQUAKE: A CASE STUDY ON 2014 LUDIAN MS6.5 EARTHQUAKE[J]. SEISMOLOGY AND GEOLOGY, 2024, 46(3): 513-535.
图1 2014年鲁甸6.5级地震附近区域的断层构造、 历史地震、 余震分布及主震震源机制 图1a引自文献(程佳等, 2016)
Fig. 1 Distribution of faults, historical earthquakes, and aftershocks around the MS6.5 Ludian earthquake in 2014, as well as the focal mechanism of the mainshock.
图2 鲁甸地震震中约300km范围内的地球物理观测站点及异常分布(数据来源: 邬成栋等, 2019) 为避免异常点相互覆盖, 如同一个观测站点有多项异常, 则对其位置进行随机抖动偏移, 经、 纬度的偏移量<0.1°
Fig. 2 Distributions of geophysical observation stations and anomalies within approximately 300km of the Ludian earthquake(Data source from WU Cheng-dong et al., 2019).
图4 岩石变形实验差应力时间变化示意图(马瑾等, 2012)
Fig. 4 Schematic diagram of time variation of differential stress in rock deformation experiment(modified from Ma Jin et al., 2012).
图5 鲁甸6.5级地震成核过程的二维数值模拟结果(He et al., 2023)
Fig. 5 Two-dimensional numerical simulation results of nucleation process of the Ludian MS6.5 earthquake(He et al., 2023).
图6 a 云南及附近区域MS≥6.5地震的时间间隔Δt随时间的变化; b 滇东北附近区域(25.9°~28.9°N, 101.1°~104.1°E)MS≥6.5地震准周期活动特征
Fig. 6 Temporal variation of time interval Δt for MS≥6.5 earthquakes in Yunnan and its surronging region(a) and characteristics of quasi-periodic activity MS≥6.5 earthquake in the northeastern Yunnan area (25.9°-28.9°N, 101.1°-104.1°E)(b).
图7 a 巧家台阵地震计分布与鲁甸6.5级地震的空间位置关系;b 巧家台阵记录的M≥2.0地震频次随时间的变化 三角形表示地震计, 五角星为鲁甸6.5级地震的震中(据文献(李艳娥等, 2017b)的图1、 图7改绘)
Fig. 7 Spatial positional relationship between the seismometers of Qiaojia array and the Ludian M6.5 earthquake(a), and temporal variation of the frequency of M≥2.0 earthquakes recorded by the Qiaojia array(b).
图8 鲁甸地震前后巧家台阵覆盖区域(26.1°~27.3°N, 102.5°~103.5°E)微震活动G-R关系b值对比 a 2014年1月1日—鲁甸 MS6.5 地震; b 2014年9月1日—12月31日
Fig. 8 Comparison of b-values of G-R relationship in the area covered by Qiaojia seismic array (26.1°~27.3°N, 102.5°~103.5°E)before and after Ludian earthquake.
图9 鲁甸地震定点地球物理观测前兆异常累积频次随时间的变化
Fig. 9 Temporal variation of cumulative frequency of geophysical precursor anomalies about 300 days before the Ludian earthquake.
图10 鲁甸地震前300d定点地球物理观测前兆异常震中距随时间的变化
Fig. 10 Temporalvariation of the epicentral distances of geophysical precursor anomalies during about 300 days prior to the Ludian earthquake.
图11 鲁甸6.5级地震震源区范围小地震投影距离随时间的变化 a 地震分布及投影线示意图, 三角形为主震震中位置, 灰色圆圈为主震后10d内的余震, 彩色圆圈为前震, 颜色表示距主震的时间/d, 灰色曲线为主要断层(徐锡伟等, 2014), AA'直线为选取的投影线; b 小地震投影距离随时间的变化, 灰色直方图表示地震的日频次
Fig. 11 Temporal variation of the projection distance of small earthquakes in the source area of the Ludian MS6.5 earthquake.
图12 鲁甸6.5级地震前不同区域范围前兆异常时间进程示意图
Fig. 12 Schematic diagram of the temporal process for evolution of precursory anomalies in different regions before the Ludian MS6.5 earthquake.
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