由于印度板块与欧亚板块相互推挤影响,晚中新世以来青藏高原东北缘迅速抬升,地形变化与地质构造均异常复杂(沈旭章,2013)。历史上该区域发生多次6级以上强震,伴随孕震过程出现的地球物理场异常丰富且多样,异常数量及变化幅度能够客观反映区域应力变化的水平,其演化过程也受到孕震体物理、化学性质变化和地壳应力状态变化的控制(李丽,1999;苏维刚,2021)。
2022年1月8日青海省海北州门源县发生MS 6.9地震(37.77°N,101.26°E)(下文称门源地震),震源深度10 km,发震构造为冷龙岭断裂。震源机制反演结果显示,此次地震破裂面呈左旋走滑性质。此次门源地震震中位于青海省2022年度危险区范围内,震前青海及邻区出现多项地球物理场异常,其表现出成组同步性变化特征,对发震时间以及空间具有一定指示意义。因此,开展相关研究有助于异常的综合分析,以期提高强震前兆异常演化过程的科学认识。
2 研究内容冯德益基于诸多震例资料研究,提出了地震前兆异常发展过程的3个阶段,即α、β和γ阶段(冯德益,1983)。本文主要对门源地震前青海省及邻区地球物理场定点观测资料进行重新梳理,将震前异常出现时间与震中距的关系绘制成图,总结其前兆异常的阶段性演化特征。
3 研究结果 3.1 异常时间进程门源地震前提取异常共计17项,其中流体异常6项,电磁异常5项,形变异常6项,受观测台站分布影响,异常主要集中柴达木盆地周边及震中东南部。按照《中国震例》异常时间划分,2018年以来格尔木钻孔应变、水平摆倾斜、湟源钻孔应变等异常先后出现,背景性异常以形变为主;震前6—4个月流体异常集中出现,同步出现大武地电场、德令哈钻孔应变等部分异常,约占异常总数的66.7%;震前3—1个月先后出现高台钻孔倾斜与白水河地电场异常(图 1)。基于异常指标分析,震前随时间推移长—中—短期异常相继出现,能够说明青海北部尤其是祁连带发生强震的紧迫性进一步增强。
震前异常出现时间随震中距的阶段变化符合地球物理场异常在时空上α(长期)、β(中期)和γ(短期)三阶段演化特征。将其绘制成图发现,α阶段:远源场异常向震中紧缩,异常主要出现在震前242—1 467天,震中距介于在39—585 km之间;β阶段:异常主要出现在震前108—182天,且在震中距39—585 km处分布;γ阶段:表现为近源场异常向外围扩散的特征(图 2)。
震前4—1年,青海省地球物理场定点异常测项均位于柴达木地块和祁连地块,形变、电磁类异常存在趋势转折异常背景,且趋势性异常逐步由柴达木块体扩展到祁连块体,表明青海北部区域应力场发生变化。孕震中短期阶段祁连块体异常测项数量持续增多,应力加载持续增强,冷龙岭断裂能量不断积累,最终超过其介质极限导致岩石破裂,引发此次强震。
4 结束语门源地震前异常在时空演化过程中具有阶段性和迁移性特征,其研究成果对地震预测具有一定指导作用。在未来震情跟踪分析过程中,应及时捕捉震前异常信息,掌握前兆异常的演化规律,争取作出具有减灾实效的短临预报。
青海省地震局青海地震台各位同事为本文提供了前兆异常分析资料,在此向他们表示衷心感谢!
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, 马震, 冯丽丽, 等. 2021年玛多MS 7.4地震前地球物理异常演化特征[J]. 地震地磁观测与研究, 2021, 42(Z1): 201-20. |
李丽, 张国民. 前兆场动态演化与强震成组活动[J]. 中国地震, 1999, 15(4): 18-31. |
D冯 德益. 地震前兆三阶段发展过程的观测结果与理论[J]. 地震研究, 1983, 6(2): 211-226. |