青藏高原构造活动强烈,而地震孕育、发生与周边动力、构造环境密切相关,因此青藏高原是研究地震孕震演化过程的理想实验室(周民都等,2000;沈旭章等,2013)。中国地震学者在20世纪80年代,通过对大量震例的前兆异常进行分析、梳理与总结,发现伴随孕震过程出现的地震前兆异常具有丰富性和多样性(张肇诚等,1990;梅世蓉等,1993)。前兆异常与区域构造活动和动力过程密切相关,前兆异常的多少、幅度等可以作为刻画区域应力水平高低的参量,异常随时空的演化受孕震过程和区域应力状态变化所控制。
青海省位于青藏高原东北缘,属于强震多发省份,历史上曾发生多次7级以上乃至8级大地震。2021年5月22日青海果洛州玛多县发生MS 7.4地震(34.59°N,98.34°E),震中地处青藏高原二级块体巴颜喀拉地块,震源机制解显示为高倾角走滑型地震。震前地球物理场测项出现多项异常,对发震时间有一定指示意义,但在空间上缺乏更进一步的判断指示。玛多MS 7.4地震是继汶川MS 8.0地震以来中国大陆发生的震级最大的一次强震,也是青海省自2010年玉树MS 7.1地震后的又一次7级强震。因此,针对此次地震前地球物理异常演化过程的整体研究,对于科学认识孕震过程及震后影响具有重要的现实意义,可以为跟踪研判青海地区后续地震危险性提供一定参考依据。
2 地球物理异常演化通过青海省内及邻区地球物理场定点观测资料,对此次地震前的区域应力变化特征和地球物理异常时空演化过程进行综合性分析。研究发现:①地球物理场定点形变测项:钻孔应变测项由西往东在震前1—3年出现压性变化增强的中长期异常,且钻孔应变最大主应变方向均指示NS方向,而整个青藏高原受到来自印度板块的俯冲推挤,青藏一级块体受到自南向北的挤压应力,表明了玛多MS7.4地震前青海地区自北向南挤压应力的进一步增强;②定点流体测项:如共和水温、玉树水温和共和气氡等测项,在震前1—3个月出现短期异常变化,佐署动水位在2月25日出现水位突降,2月28日共和水温2套仪器同步出现下降变化,共和气氡出现大幅上升变化,3月15日玉树水温出现突降变化,表明在震前2—3月,沿震中NE方向,区域应力显著加载,断裂错动、蠕滑或振动,岩体变形,相应的孔隙压力发生变化,微裂隙大量发育,不同含水层串联贯通流入井孔,引起水温下降,氡气在压力梯度等的驱动下沿裂隙大量运移,出现高值变化,之后井—含水层趋于稳定,动水位、水温缓慢上升恢复,氡值下降。
结合长期和短期异常演化来看,时间上,地球物理异常具有从长中期向短期的演化特点;空间上,震前1—2年,青海省地球物理场定点异常测项均位于祁连地块和柴达木地块,在震前6—1个月,异常测项扩展至巴颜喀拉地块,2021年以来的地球物理异常与地震均位于NE向条带上,说明震中NE方向存在持续增强的区域应力加载。
此次玛多MS 7.4地震伴随着孕震演化过程,震前1—3年,青海地区挤压应力自北向南进一步增强,孕震短临阶段,震中NE方向区域应力加载持续增强。地球物理场定点前兆异常在时间上具有长—中—短—临的演化进程,在空间上具有向震中扩展迁移的演化特征。
3 结束语玛多MS 7.4地震前地球物理异常在短临阶段存在向震中迁移演化的特征,苏维刚等(2020)通过对玉树MS 7.1震例的研究,发现震前异常在时空上具有α、β和γ三阶段演化特征,且M 7地震在γ阶段,即短临阶段表现为远源场异常向震中逼近的特征。在2次7级以上地震前,地球物理异常均表现为向震中迁移的特点,在未来震情跟踪分析过程中,应把握这种异常迁移规律,及时捕捉地震信号。
沈旭章, 周元泽, 张元生, 等. 青藏高原东北缘地壳结构变化的地球动力学意义[J]. 地球物理学进展, 2013, 28(5): 2273-2282. |
苏维刚, 王培玲, 冯丽丽, 等. 2016年门源MS 6.4地震前兆异常演化特征[J]. 地震学报, 2020, 42(1): 24-33. |
张肇诚, 郑大林, 罗咏生, 等. 《中国震例》前兆资料的初步研究[J]. 地震, 1990(5): 9-24. |
梅世蓉, 冯德益, 张国民, 等. 中国地震预报概论[M]. 北京: 地震出版社, 1993: 241-263.
|