地震孕育与板块应力积累有关,应力积累的加载作用在活动断裂上产生的释放是导致地震发生的原因(张培震等,2008)。马瑾等(2007)、刘培洵等(2007)、陈顺云(2009)通过岩石实验与热场理论研究证明:热场异常可能是应力的能量累积造成的。如果能在中、强震前获取发震断裂附近区域由于应力积累产生的热红外辐射异常变化,将对地震热红外前兆机理研究及地震预测具有重要意义。
2 研究内容与结果选取川滇菱形块体及周边区域(90°—110°E,20°—40°N)MODIS中红外辐射数据(波段3.929—3.989 nm),进行震例分析及日常震情跟踪工作。红外辐射数据从红外单波段单像元来讲,通常叫辐射亮度值,是单像元区域辐射能量的总和。辐射亮度值包括物体反射的辐射能量,还包括临近地物的贡献值,也包含云层的影响。辐射亮度值也会受到辐射源的影响,如光学遥感中的太阳辐射。当一个物体与某一黑体的辐射亮度相等时,该黑体的物理温度就被称之为该物体的“亮度温度”,所以亮度温度具有温度的量纲,但是不具有温度的物理含义,它是一个物体辐射亮度的代表名词,单位是开尔文或者摄氏度(文中采用K)。
数据具体处理步骤如下:①对数据进行定标定位投影、数据多天拼接(以晴空数据替代云覆盖数据)、去云处理等预处理,并计算多年数据背景场,对月度空间尺度数据进行距平分析;②将川滇块体看做一个整体,计算整个块体所有亮温点数据的均值,并进行多年背景场计算,在时间序列上分析块体亮温均值与背景场的残差与强震的对应关系。
日常数据跟踪分析发现,2021年4月,研究区域出现辐射增强异常现象(图 1)。月距平图像显示,相对于背景场,存在亮温幅度≥3.5 K的大面积辐射增强区域,面积达200 000 km2。该辐射增强区域主要位于川滇块体中北部,羌塘块体东部有少量分布,印度板块内也存在不太集中的辐射增强。2021年5月,该异常消失。
从川滇块体亮温均值与背景场差值的时间序列(图 2)来看:2004—2021年,川滇菱形块体及周缘断裂带仅发生一次≥6.5级地震,为2014年8月3日鲁甸MS 6.5地震,震前亮温辐射残差曲线显示,在2014年6月出现超3倍标准差的辐射增温异常;在川滇块体邻近的龙门山断裂带发生的2013年芦山MS 7.0地震前出现2倍标准差的辐射增温异常,且异常幅度较大,可能说明川滇块体在芦山地震前辐射值受到一定影响;2021年5月21日漾濞MS 6.4地震前,川滇块体月距平再次出现辐射增强集中现象(图 2),且时间序列上显示出超2倍标准差、幅度较大异常,而川滇菱形块体南部的辐射增强却不明显,可能指示了辐射增强位置和范围与强震发生地点存在关联性。
由以上异常现象分析认为:①中强地震前,在发震断裂相关块体,MODIS红外辐射可能出现短期异常;②异常区域可能对周边中强地震的发生地点具有指示意义,因此对异常演化过程及高值异常集中区域开展相关研究显得尤为重要;③研究块体亮温辐射的时间序列变化,可能对进一步判定发震时间具有积极作用。
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张培震, 徐锡伟, 闻学泽, 等. 2008年汶川8.0级地震发震断裂的滑动速率、复发周期和构造成因[J]. 地球物理学报, 2008, 51(4): 1 066-1 073. |