2. 中国新疆维吾尔自治区 835500 温泉地震台
2. Wenquan Seismic Station, Xinjiang Uygur Autonomous Region 835500, China
自2011年7月新疆维吾尔自治区地震局作为试点单位开展前兆台网数据跟踪分析工作以来,新疆区域前兆台网中心按照中国地震局、国家前兆台网中心的相关工作要求,逐步落实完成新疆区域前兆观测数据跟踪分析工作。数据跟踪分析是以前兆数据为基础,根据数据变化特征及所属类型,以事件为单位,分析记录各类事件并记入数据库保存(王莉森等,2017)。前兆数据跟踪分析工作,是台网以及台站了解分析观测数据的重要手段,也是区域台网数据产出的一项重要内容。该项工作正是充分发挥一线观测人员熟悉观测环境、观测系统,对典型的数据异常变化的识别和积累的优势,为地震预报服务提供真实、可靠的观测资料(李正媛等,2016)。在此基础上,尽可能提取地震前兆异常信息,扎实有效地开展地震“监测、预报、科研”三结合工作。
前兆各类观测数据均有不同的物理或化学含义,在不受外界干扰时具有符合自身物理或化学含义的变化规律和特征。根据影响地震前兆观测数据动态变化的具体情况,数据跟踪分析将观测数据的动态变化分为正常动态、观测系统故障、自然环境干扰、场地环境干扰、人为干扰、地球物理事件和不明原因变化等7大类型①。2017年8月9日新疆精河6.6级地震发生后开展数据跟踪分析工作,发现该地震发生前产出大量数据跟踪分析事件记录,其中不明原因事件记录4条,文中对此进行分析和讨论。
①国家地震前兆台网中心.地震前兆台网观测数据跟踪分析技术指南(试行)
1 资料选取新疆幅员辽阔,人口相对分散,地震台站分布不均匀,地震前兆区域台网在网运行并向中国地震局报送数据的固定地震台站有58个(配备155套观测仪器),监测点密度约0.35个/104 km2,地震监测能力存在较多薄弱区域。
1.1 地震参数据中国地震台网测定,2017年8月9日7时27分新疆精河县发生6.6级地震,震中(44.27°N,82.89°E),位于新疆经济发达的北天山地区,是新疆地区地震前兆监测能力较强区域。本次地震发生在库松木契克山山前断裂上,该断裂位于北天山西段再生造山带北缘,向西经扫子木图,沿库松木楔克山前及北缘延伸至赛里木湖,延伸方向290°—300°,长约160 km,断面南倾,倾角40°—60°。据统计,距震中500 km范围内分布37个前兆台站(占比63.8%)(图 1),运行113套仪器(占比72.9%),监测点密度为0.5个/104 km2。相对新疆其他区域,此次6.6级地震震中500 km范围内地震监测能力相对较强。
选取此次精河6.6级地震震中500 km范围内32个测震台站108套观测仪器开展数据跟踪分析工作,统计震前3个月该监测区域内数据跟踪分析产品信息库中的事件分析记录,提取557条事件分析记录(不含正常记录),各类事件相关信息统计见图 2。由图 2可知,该监测区域内地球物理事件记录多,占所有事件比例的57%,人为干扰占18%,观测系统和自然环境各占11%,不明原因事件少,仅占1%。数据跟踪分析技术指南中明确指出,按照观测系统故障、观测环境变化(自然环境、场地变化、人为干扰)等进行干扰分析并予以排除,无法找到原因解释的显著变化即为不明原因变化,而不明原因变化有可能是疑似地震前兆异常。因此,文中仅对该监测区域内出现的4条不明原因疑似前兆异常事件进行分析,判断与精河6.6级地震的关系。
新疆区域前兆各台站根据数据分析工作相关流程,按周、月、年尺度对观测资料开展数据跟踪分析工作。在此次精河6.6级地震震中500 km范围监测区内,温泉地震台水平摆首先出现不明原因变化,然后是精河水管仪,博乐32井水位于2017年6月开展数据跟踪月分析时发现新增不明原因变化,巴仑台地震台分量应变于地震发生前1个月出现不明原因变化。针对以上不明原因变化,各地震台站多次开展异常核实工作②,并随数据跟踪分析事件记录上传事件分析报告。
②高守全,韩桂红,牛中华,等.异常核实——2015年12月24新疆温泉台水平摆
2.1 温泉水平摆温泉水平摆NS、EW分量年变形态规律,其中NS分量呈“W”型变化,EW分量呈正弦型夏高冬低变化,且年变转向时间、幅度基本稳定。自2015年10月29日起,温泉水平摆NS分量观测曲线北倾速率明显减慢,趋于停滞,并持续走平,2016年2月18日由北倾停滞转为南倾,与往年同期倾斜方向相反,8月14日恢复北倾,异常变化有恢复迹象,至2016年12月前后,未出现转向迹象,持续北倾,且幅度增大,至2017年2月14日,由北倾转为南倾,与往年同期倾斜方向相反,存在明显的年变畸变异常,异常过程中发生新源5.0级地震和精河6.6级地震(图 3),且精河6.6级地震后北倾,与往年同期变化一致,有恢复正常迹象。EW分量2016年东倾年变幅小,速率慢,转为西倾后速率仍较慢,2017年4月10日后转为东倾,速率恢复,异常变化结束。
精河水平摆EW分量年变形态规律,呈单峰单谷变化。自2016年9月以来,年变幅度持续增大,变化量1.6″(精河倾斜正常年变幅度约0.7″),达历史最大值,按往年资料变化规律,应于2017年2月中旬前出现年变转向变化,推迟至5月8日开始东倾,速率减缓,出现停滞状态,至8月9日精河6.6级地震发生,震后数据出现东倾趋势,与往年同期变化趋势一致,数据有恢复迹象,见图 4(a)。
博乐32井水位多年呈现下降变化趋势,每年5月上旬至6月上旬出现上升,之后缓慢下降,年变较为清晰。2017年初至8月9日精河6.6级地震发生前,博乐32井水位出现持续上升变化,年变转向时间比往年滞后(表 1),至精河6.6级地震发生,数据开始逐渐回落,见图 4(b)。
巴仑台地震台分量钻孔应变仪自2016年11月更换探头和数采以来,数据变化平稳,NS分量呈压缩变化,其他分量呈拉张变化。2017年7月31日4个分量同时出现快速压缩变化,在数据异常变化过程中,发生精河6.6级地震和库车5.7级地震(图 5),至同年9月底,数据曲线有逐渐恢复迹象。在2016年12月8日呼图壁6.2级地震发生前,4个分量数据均于12月7日14:22—14:44出现较大幅度的台阶变化,与此次异常变化相比,持续时间短,变化幅度小,需持续跟踪分析分量应变数据后续变化。
利用前兆数据跟踪分析事件信息库产出的事件分析记录,分析讨论精河6.6级地震,得到以下认识。
(1) 精河6.6级地震前,温泉地震台水平摆出现年变畸变异常,精河水平摆EW分量出现东倾幅度增大、年变畸变等异常,博乐32井水位出现持续上升、年变转向时间滞后等变化,巴仑台地震台分量应变出现快速压缩变化。分析认为,温泉地震台水平摆、精河水平摆和博乐32井水位变化与精河6.6级地震异常对应。
(2) 精河6.6级地震前,巴仑台地震台分量应变四分量同时发生快速压缩变化,异常过程中发生精河6.6级地震,在呼图壁6.2级地震前,该台具有较好的短临异常表现,但此次变化幅度大,时间长,震后异常仍持续,使得本次地震前兆异常识别有一定难度。因此,应变类资料的加速变化异常应重点跟踪,并加强震例积累。
(3) 巴仑台地震台分量钻孔应变在地震发生前出现异常,震后仍持续达2个多月。该震后持续异常变化,可能与测点的构造位置及地下岩层受地震影响引起的地壳形变应力调整有关(木拉提江·阿不来提等,2017),或者是新地震孕育过程中的新的前兆异常,有待持续跟踪和研究。
(4) 地震前兆数据跟踪分析工作的开展,可为一线观测人员及时分析与挖掘地震前兆异常提供平台。精河6.6级地震前,台站分析人员通过日常跟踪分析,发现观测资料存在异常变化,及时进行异常核实,并提交不明原因分析记录,为日后震情判定提供了重要参考依据,丰富了数据跟踪分析产品信息库。
(5) 在精河6.6级地震震中500 km范围内,前兆测项比较丰富,数据跟踪分析也产出大量跟踪分析事件记录,但不明原因疑似前兆异常事件较少,可能是地震前兆异常确实少,也可能与台站人员对资料的分析认识能力有一定关系。因此,为顺利开展数据跟踪分析工作,提高台站数据跟踪分析质量,台站人员应加强技术培训,努力提高自身技能,尤其是各学科数据处理分析方法的应用和掌握。
李正媛, 熊道慧, 刘高川, 等. 基于大数据挖掘的地震前兆台网观测数据跟踪分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2016, 37(3): 1-6. | |
木拉提江·阿不来提, 闫玮, 阿里木江·麦麦提依明, 等. 2016年11月25日新疆阿克陶MS 6.7地震前兆异常分析[J]. 内陆地震, 2017, 31(2): 222-228. | |
王莉森, 张云昌, 殷金平, 等. 基于数据跟踪分析河北电磁台网环境干扰因素[J]. 地震地磁观测与研究, 2017, 38(3): 145-152. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2017.03.025 |