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  地震地磁观测与研究  2023, Vol. 44 Issue (1): 14-22  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.01.002
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引用本文  

索朗南杰, 桑杰卓玛, 索朗多吉, 等. 2008年以来西藏地区强震前固体潮调制比特征分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2023, 44(1): 14-22. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.01.002.
SUOLANG Nanjie, SANGJIE Zhuoma, SUOLANG Duoji, et al. Characteristics of earth tide modulation ratio before strong earthquakes in Tibet since 2008[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2023, 44(1): 14-22. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.01.002.

作者简介

索朗南杰(1997-), 男, 助理工程师, 主要从事地震监测预报工作。E-mail: 1950480587@qq.com

文章历史

本文收到日期:2022-07-17
2008年以来西藏地区强震前固体潮调制比特征分析
索朗南杰   桑杰卓玛   索朗多吉   次仁多吉   益西拉姆   高锦瑞     
中国拉萨 850000 西藏自治区地震局
摘要:采用中国地震台网中心统一地震目录,按照《测震分析预测技术方法工作手册》相关参数规定,对2008年10月以来西藏地区6次6级以上强震进行固体潮调制比时空扫描。结果显示,5次6级以上强震在震前1年内出现了一定程度的调制比异常现象,但异常及演化特征各不相同。空间上,左贡6.1级、米林6.9级、墨脱6.3级、尼玛6.6级地震均发生在异常区域附近,而比如6.1级地震发生在异常区域内;时间上,左贡6.1级、米林6.9级地震在异常现象消失后发震,墨脱6.3级、尼玛6.6级、比如6.1地震在异常持续时间段内发震。
关键词地震    固体潮调制比    回溯性分析    
Characteristics of earth tide modulation ratio before strong earthquakes in Tibet since 2008
SUOLANG Nanjie   SANGJIE Zhuoma   SUOLANG Duoji   CIREN Duoji   YIXI Lamu   GAO Jinrui     
Tibet Earthquake Agency, Lhasa 850000, China
Abstract: Based on the Unified Catalog of China Earthquake Networks Center and strictly following the relevant parameters specified in the Manual of Technical Methods for Seismological Analysis and Prediction, this study conducts spatio-temporal scanning of the earth tide modulation ratio for six strong earthquakes (M ≥ 6) in Tibet since 2008. The results reveal that five strong earthquakes showed a certain degree of modulation ratio anomalies within one year before the earthquake, but with different corresponding abnormal and evolutionary characteristics. Spatially, the earthquakes of Zuogong M 6.1, Milin M 6.9, Motuo M 6.3, and Nima M 6.6 occurred near the anomaly area, while the earthquake of Biru M 6.1 occurred within the anomaly area.Chronologically, the earthquakes of Zuogong M 6.1 and Milin M 6.9 occurred after the anomaly disappeared, and the earthquakes of Motuo M 6.3, Nima M 6.6, and Biru M 6.1 occurred within the duration of the anomaly.
Key words: earthquake    earth tide modulation ratio    retrospective analysis    
0 引言

2008年1月至2022年6月,西藏地区共发生10次6级以上地震。国内研究者在对这10次地震的研究工作中得到了一些有价值的研究结果,其中对震前异常的回溯,为震情监视跟踪、地震预测预报工作提供了多学科、多领域的经验。张学民等(2008)利用法国DEMETER卫星分析了经过2008年1月9日改则6.9级地震震中区上空2 000 km范围内的电磁卫星轨道数据,总结了该地震发生前的电离层电磁扰动异常,发现同一轨道的ULF电场在震前1天存在同步扰动信号。郭晓等(2014)利用静止卫星中波红外亮温数据,应用小波变换和计算功率谱方法对2008年8月25日仲巴6.8级地震进行分析,发现震前出现了明显的短临热异常现象。针对2017年11月18日米林6.9级地震,韩佳东等(2019)通过计算地震前后震源区的b值空间分布,发现震源区b值出现震前降低、震后跳跃式上升、随后逐渐趋于稳定的现象;李霞等(2021)发现米林6.9级地震前青藏高原出现了大范围的地磁垂直强度极化高值异常;张丽峰等(2020)分析了米林6.9级地震震前原震区热辐射情况,结果显示震前4个月出现了热红外异常,且后续演化方向与区域断裂走向非常一致。姜祥华等(2021)对2020年7月23日尼玛6.6级地震进行总结,发现震前在原震区及其附近区域,地震发生率指数、固体潮调制比、b值、热红外等均出现了一定程度的异常现象。田雷等(2021)对2021年3月19日比如6.1级地震进行总结,发现震前在原震区及其附近区域,D值、地震发生率指数、b值、固体潮调制比等均出现了一定程度的异常现象。除上述以外,相关研究还有很多,但完全基于某一研究方法,批量、回溯性地研究该方法在西藏地区强震前演化特征的较少,尚未有完全基于固体潮调制比进行的相关分析。

分析固体潮调制比异常是地震预测研究中常用的方法之一。当震源系统岩石中的构造应力达到或处于临界状态时,受外界因素如固体潮调制等的影响,在一定条件下可能会引起系统的突变而发生地震(Lockner et al,1999)。因此,可利用固体潮调制比探测地壳介质强弱分布、寻找高应力集中区、预测未来中强地震发生的可能。秦保燕等(1983)提出了小震调制比的概念,即受固体潮调制的地震次数与地震总次数的比值,并将震源处于不稳定时由于外因多次触发震源、最后导致大地震的模式称为调制模式,认为将调制比随时间的变化作为地震发生的前兆信息是有意义的。有研究表明,在部分中强震发生前,震中及其附近区域固体潮调制比存在一定的异常现象与演化规律,即固体潮对强震具有一定的调制与触发作用。韩颜颜等(2017)研究发现,我国西北地区3次中强震均发生在固体潮调制比时空扫描的高值异常集中地区及周围区域;孙楠等(2021)发现,调制比异常对云南地区1.5 a内异常区及周边的强震有一定的预测意义。

1 资料选取

本研究涉及到的所有地震目录均来自中国地震台网中心统一地震目录,固体潮调制比时空扫描的具体扫描参数值按照《测震分析预测技术方法工作手册》(中国地震局监测预报司,2020)中所设定的大小,其中,地震目录的震级下限设为ML 3.0。选取阴历调制日期为初一和初二,初七至初九,初十五至初十七,初二十二至初二十五,共计12天。异常阈值设为0.59,空间窗口半径设为150 km,空间扫描步长设为0.5°×0.5°,时间窗长选择6个月,时间扫描步长选择1个月。

1.1 最小完整性震级

郝春月等(2005)土登次仁等(2020)的研究,2008年西藏地震台站数字化之前,120×104 km2的全区面积内仅有6个测震台,地震监测能力仅能达到ML 2.5,部分地区更是仅有5级以上地震的监测能力。

筛选2008年1月以来西藏地区10次6级以上强震发生前3年、距震中300 km范围内的地震目录,绘制lgNM图(注:因时间、空间相近(30天、5km),故将改则2008年1月9日6.9级、16日6.0级地震设为1组,仲巴2008年8月25日6.8级、9月25日6.0级地震设为1组)。由图 1可见,改则地区该时间段内地震监测能力极为薄弱,仅能记录ML 4左右地震,且数量较少;仲巴地区该时间段地震监测能力相对较好,但整体上也仅能达到ML 3.4,可见对于该2组(4次)地震活动无法进行后续研究,其他6次6级以上地震在研究地区、研究时段内的最小完整性震级(ML≥3.0)均可满足研究需要。

图 1 8组6级以上地震发震前3年、距震中300km范围内地震目录lgNM Fig.1 lgN-M diagram of earthquake catalog within 300 km of epicenter 3 years before 8 groups of earthquakes with M≥6 occurred
1.2 震例选择

选取2008年10月至2022年6月在西藏地区(26°—37°N,78°—100°E)发生的6次6级以上地震作为震例,分别为当雄6.6级、左贡6.1级、米林6.9级、墨脱6.3级、尼玛6.6级、比如6.1级地震,其中,有3次发生在调制期内,3次发生在非调制期内,空间分布上无明显特征(图 2)。

图 2 2008年10月至2022年6月西藏地区6级以上地震空间分布 Fig.2 Spatial distribution of earthquakes with M≥6.0 in Tibet from October 2008 to June 2022
2 固体潮调制比空间扫描结果分析 2.1 2008年10月6日当雄6.6级地震

2008年4—9月,西藏地区调制比异常现象集中分布在藏南、唐古拉地区(图 3)。自2008年5月以来,藏南地区(图 3中A区域)异常现象呈现出由中部逐渐向南迁徙并不断集中、增强的特征,其中,2008年8、9月异常最显著,其间在异常区域附近连续发生了仲巴6.8级、6.0级地震。自2008年6月以来,唐古拉地区(图 3中B区域)异常现象持续存在,异常显著区域由南向北迁移,其间在异常区域及其附近未发生6级以上强震。当雄6.6级地震震中区域在此时段内并未出现显著异常现象。

图 3 2008年10月6日当雄6.6级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.3 Spatiotemporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Damxung M 6.6 earthquake (a)2007-11-01—2008-04-30;(b)2007-12-01—2008-05-31;(c)2008-01-01—2008-06-30;(d)2008-02-01—2008-07-31;(e)2008-03-01—2008-08-31;(f)2008-04-01—2008-09-30
2.2 2013年8月12日左贡6.1级地震

2013年2—7月,西藏地区调制比异常现象(图 4)集中分布在西藏西北部(图 4中A区域)。在该时间段内,该区域异常现象呈现出不断减弱的特征,其间在2月25日仅发生1次改则5.4级地震,未发生6级以上地震。左贡6.1级地震震中区域在此时段内未出现显著异常现象,但东西两侧持续存在一定程度的异常现象,对左贡6.1级地震震中区域呈现出围空状,但该异常现象较弱,且发震前1个月异常基本消失。

图 4 2013年8月12日左贡6.1级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.4 Spatio-temporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Zuogong M 6.1 earthquake (a)2012-09-01—2013-02-28;(b)2012-10-01—2013-03-31;(c)2012-11-01—2013-04-30;(d)2012-12-01—2013-05-31;(e)2013-01-01—2013-06-30;(f)2013-02-01—2013-07-31
2.3 2017年11月18日米林6.9级地震

2017年5—10月,西藏地区调制比异常现象集中分布在藏东地区(图 5),其间异常区域范围及显著程度稳定,未出现迅速增强或减弱的现象,同年11月18日,在该异常区边缘发生米林6.9级地震。

图 5 2017年11月18日米林6.9级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.5 Spatiotemporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Milin M 6.9 earthquake (a)2016-12-01—2017-05-31;(b)2017-01-01—2017-06-30;(c)2017-02-01—2017-07-31;(d)2017-03-01—2017-08-31;(e)2017-04-01—2017-09-30;(f)2017-05-01—2017-10-31
2.4 2019年4月24日墨脱6.3级地震

2018年10月至2019年3月,西藏地区调制比异常现象集中分布在藏东地区(图 6)。2019年1月,在墨脱6.3级地震震中上方开始出现异常,且逐渐增强;同年3月,在墨脱6.3级地震震中左侧开始出现异常;随后4月24日,在2处异常显著区域附近发生墨脱6.3级地震。

图 6 2019年4月24日墨脱6.3级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.6 Spatiotemporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Motuo M 6.3 earthquake (a)2018-05-01—2018-10-31;(b)2018-06-01—2018-11-30;(c)2018-07-01—2018-12-31;(d)2018-08-01—2019-01-31;(e)2018-09-01—2019-02-28;(f)2018-10-01—2019-03-31
2.5 2020年7月23日尼玛6.6级地震

2020年1—6月,西藏地区调制比异常现象集中分布在藏东南、藏北地区(图 7)。自2020年4月开始,藏东南地区(图 7中A区域)出现异常现象,随后持续存在,其间该区域未发生6级以上强震,但2021年4月28日在该异常区域边缘发生印度6.2级地震。自2020年4月开始,藏北地区(图 7中B区域)出现较明显的异常现象,随后异常区域面积逐渐增大,且持续存在,随后7月23日在异常区域边缘发生尼玛6.6级地震。

图 7 2020年7月23日尼玛6.6级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.7 Spatiotemporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Nima M 6.6 earthquake (a)2019-08-01—2020-01-31;(b)2019-09-01—2020-02-29;(c)2019-10-01—2020-03-31;(d)2019-11-01—2020-04-30;(e)2019-12-01—2020-05-31;(f)2020-01-01—2020-06-30
2.6 2021年3月19日比如6.1级地震

2020年9月至2021年2月,西藏地区调制比异常集中分布在西藏中北部地区(图 8)。自2020年9月开始,在该区域持续存在一定程度的异常现象,对比如6.1级地震震中呈现出“震中附近—震中两侧—震中”变化的特征,2021年1月为异常最显著时段,随后异常程度减弱,3月19日在异常区域内发生比如6.1级地震。

图 8 2021年3月19日比如6.1级地震前1年西藏地区调制比时空扫描 Fig.8 Spatiotemporal scanning of modulation ratio in Tibet one year before the Biru M 6.1 earthquake (a)2020-04-01—2020-09-30;(b)2020-05-01—2020-10-31;(c)2020-06-01—2020-11-30;(d)2020-07-01—2020-12-31;(e)2020-08-01—2021-01-31;(f)2020-09-01—2021-02-28
3 讨论与结论

利用固体潮调制比时空扫描方法,对2008年10月以来西藏地区满足最小完整性震级的6次6级以上强震进行分析,提取震前调制比异常及演化特征。研究发现,除当雄6.6级地震震中区及其附近震前1年内未出现显著异常现象外,其他5次震例震前均出现了一定程度、特点各异的调制比异常现象。

(1)左贡6.1级地震震中区震前1年未出现显著调制比异常现象,但东西两侧持续存在一定的异常现象,对震中呈现出围空状;米林6.9级地震震中区震前1年未出现显著调制比异常现象,但在震中附近持续存在一定程度的异常现象;墨脱6.3级地震震中区震前1年未出现显著调制比异常现象,但在震中上方及左侧相继出现异常现象,随后持续存在且逐渐增强;尼玛6.6级地震震中区震前1年未出现显著调制比异常现象,但在震中附近出现了一定程度的异常现象;比如6.1级地震震中区附近震前1年出现了一定程度的调制比异常现象,且持续存在,异常区域呈现出逐渐向震中集中的特征,2021年1月为异常最显著时段,随后异常显著程度减弱直至发震。

(2)西藏地区地质构造复杂,构造区域的差异可能使每次强震前的调制触发作用有所不同,所表现出来的调制比异常现象有所差异。空间上,比如6.1级地震发生在调制比异常区域内,且在此时间段内西藏其他地区未出现显著且持续的调制比异常现象;左贡6.1级、米林6.9级、墨脱6.3级、尼玛6.6级地震均发生在调制比异常区域附近,方位上无显著特征,或在单侧出现,或形成围空状。时间上,左贡6.1级、米林6.9级地震震中附近的调制比异常现象逐渐减弱并消失后发震,墨脱6.3级、尼玛6.6级、比如6.1级地震在异常持续的时间段内发震。

(3)固体潮调制比异常对西藏地区6级以上强震具有一定的映震能力,6组震例中有5组在震中区震前1年内出现一定程度的异常现象,但异常显著程度及演化特征各不相同,除发生在藏东地区的3次强震均在异常区域附近发生以外,在空间、时间上均未出现相同特征。因此,判定西藏地区未来强震发生的时间与位置时,固体潮调制比异常分析仅可作为一种辅助手段,还需同时借助测震学、地球物理观测等技术方法开展相关研究。

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