1 研究背景

地震与热辐射的相关研究始于20世纪80年代，诸多研究有：强祖基等（1992）认为，热红外异常是，地震时构造板块间的摩擦使得岩体内的温室气体沿着断裂缝隙逸出，也称作“地球放气”，惰性气体被低空电场电离后形成各种波段的红外光；马瑾等（2000）提出利用遥感技术探测活动断层的构想，并证实了1997年玛尼M_S 7.9地震前20 d阿尔金断裂带条带状增温异常的存在；张元生等（2011）应用中国静止气象卫星热红外遥感亮温资料，分析了2011年日本M_W 9.0地震和2011年缅甸M_S 7.2地震前相对功率谱存在的显著亮温变化。中国东部地区关于热红外异常的研究较少。2011年日本M_W 9.0地震后，中国东北地区地震活动呈增强趋势。2017年7月，吉林松原地区发生M_S 4.9地震，对此次地震前热红外异常特征进行分析，以便为地震预测相关研究提供参考。

2 研究方法

为了研究震前热辐射异常表现特征，以中国静止气象卫星FY-2G地物辐射观测资料（亮温小时数据产品）为基础数据源，采用Daubecheies（dbN）小波系中的db8小波基函数，对原始亮温数据进行小波变换处理，并进行功率谱计算，以n = 64 d为窗长，m = 1 d为滑动窗长，进行傅里叶变换，时间约定为窗内数据的最新时间，对每个像元的时程数据滑动一次可得一组功率谱。为了对比地震前后功率谱的异同，对其进行幅值相对处理，最终结果为各像元（0.05°×0.05°范围）的相对功率谱值，功率谱计算及相对处理过程见郭晓等（2010）的分析。

3 研究结果

2017年7月23日吉林松原发生M_S 4.9地震，震中位于扶余—肇东断裂与松花江第二断裂交汇部位，震源机制解显示为走滑型。图 1为亮温数据处理后所得频率为32 d的相对功率谱异常时空演化图像。

由图 1可见，在吉林—丰满断裂一带，2017年6月16日开始出现相对功率谱高值聚集现象，随后幅值、面积逐渐增大，至6月20日，高值区域集中成片出现，并于7月5日达最大值，随后逐渐减小，7月23日发生松原M_S 4.9地震，7月27日高值基本消失，异常持续1个多月。震前异常表现为异常出现—增强—达到极大值—衰减—发震—异常消失的过程，与岩石实验结果相似，表现为热红外辐射异常初始阶段变化较小、弹性阶段缓慢增加、塑性阶段由最大值逐步恢复至正常背景值，并在异常区域边缘发生了松原M_S 4.9地震。

为了分析热红外亮温功率谱在松原M_S 4.9地震前后的变化过程，对图 1中功率谱高值区域平均值进行研究，提取异常显著区域0.5°×0.5°范围内相对功率谱均值，在此基础上计算其功率谱背景值，形成时序曲线。结果显示：2012年以来，异常显著区域亮温平均功率谱相对幅值仅2017年6—7月较高。2017年6月17日相对幅值升高至7.71，后持续升高，至7月6日达到峰值22.62，随后开始降低，7月22日降至9.07，7月23日发震，相对幅值为8.4，之后继续下降，直至7月26日恢复至背景水平2.83。此次地震是吉林—丰满断裂周围异常开始，随着地震的临近，异常区加速扩大，异常幅度随之以较快速度增加，此现象可能表明，震源区应力已接近岩层破裂临界状态，贯通地表的裂隙数量增多，地壳内部的温室气体逸出，地下岩层与地表的热对流有所增强。油气盆地地下大量天然气对震前应力的变化较为敏感，当地震应力积蓄到一定程度，盆地周缘的活动构造带及一些微裂隙成为天然气上涌通道，逸出地表的甲烷、二氧化碳等温室气体辐射增温效果明显。

4 结论

本文以静止卫星资料为数据源，应用小波变换和功率谱估计法对松原地区2017年7月23日M_S 4.9地震热辐射异常进行研究，结果显示：2017年7月23日松原M_S 4.9地震前存在明显的热辐射异常，其空间展布与郯庐断裂北段走向一致，主要分布在油气资源丰富的松辽盆地东部边缘，异常最大面积约1.9×10⁵ km²，且地震发生在增温区域的西部边缘，震前热辐射异常在盆地东部边缘扩展，原因可能是此处油气含量更高、断裂更加发育，有利于温室气体通过发育的岩体裂隙进行释放。地震时序演化特征显示，此次M_S 4.9地震相对功率谱异常幅值超过2倍均值。异常持续时间长达32 d，地震发生在幅值下降时段。

综合异常分析结果来看，松原地区热红外亮温异常与以往国内研究震例相似：①异常分布在盆地边缘；②震中不在异常区内；③发震时间位于辐射减弱时段。

甘肃省地震局张元生研究员为本研究提供了热红外数据分析计算软件，青海省地震局张丽峰工程师对GMT绘图设计进行了指导，在此表示衷心感谢。