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  地震地磁观测与研究  2023, Vol. 44 Issue (S1): 220-225  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.064
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引用本文  

曾佐勋, 李志平, 付燕, 等. 2017年四川九寨沟MS 7.0地震前兆观测与预测总结[J]. 地震地磁观测与研究, 2023, 44(S1): 220-225. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.064.
ZENG Zuoxun, LI Zhiping, FU Yan, et al. Summary of precursory observation and prediction of Jiuzhaigou earthquake (MS 7.0)[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2023, 44(S1): 220-225. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2023.S1.064.

基金项目

国家985创新平台建设项目二级课题:地震及其次生地质灾害研究;中国地质调查局项目(12120114002201)

作者简介

曾佐勋(1954—),男,博士,教授,中国地震预测咨询委员会委员,主攻地震机理与地震预测研究。E-mail:zuoxun.zeng@126.com
2017年四川九寨沟MS 7.0地震前兆观测与预测总结
曾佐勋 1),2)   李志平 3)   付燕 1)   李芳 1)   曾勇翔 4)     
1) 中国湖北 430074 中国地质大学(武汉)华中构造力学研究中心;
2) 中国武汉 430074 教育部长江三峡库区地质灾害研究中心防灾减灾联合研究中心;
3) 中国天津 300280 滨海新区海滨街道信息中心;
4) 中国甘肃 746000 陇南市武都区野生斑鸠地震宏观观测站
关键词预测    排气    卫星重力    地电    九寨沟地震    
Summary of precursory observation and prediction of Jiuzhaigou earthquake (MS 7.0)
ZENG Zuoxun 1),2)   LI Zhiping 3)   FU Yan 1)   LI Fang 1)   ZENG Yongxiang 4)     
1) Huazhong Tectonomechanical Research Center, China University of Geosciences, Wuhan, Hubei Province 430074, China;
2) Joint Research Center for Disaster Prevention and Mitigation, Three Gorge Research Center for Geohazard, Ministry of Education, Wuhan 430074, China;
3) Binhai New Area Seaside Street Information Center, Tianjin 300280, China;
4) Longnan City Wudu District Wild turtledove Earthquake Macroscopic Observation Station, Gansu Province 746000, China
Key words: prediction    gas escape    satellite gravity    geoelectricity    Jiuzhaigou earthquake    
1 引言

据中国地震台网中心测定,北京时间2017年8月8日21时19分,四川省阿坝州九寨沟县发生MS 7.0地震(103.82°E,33.20°N),震源深度约为20 km。曾佐勋等(2021)粗略提到该地震具有前兆现象,但是由于篇幅所限,没有能系统介绍。即将召开的“中国地震预报论坛2023学术交流会议”设立的第10专题为“近期显著地震案例总结”,作者希望利用这次机会,对于此次地震监测与预测过程进行系统回顾和总结。

2 九寨沟地震不同前兆观测与预测实践

在震前不同阶段,观测到不同前兆现象,现在依据观测时序予以介绍。

2.1 2015年4月云图观测与预测

2015年4月16日,李志平接到赵卫国“关于甘肃陇南地震设备发现异常请查找距离400 km附近的异常”的咨询电话,查看卫星云图后,在电子邮件中回复:根据云图上的异常,需要重点关注甘肃武都(104.7°±1.3°E,33.2°±1.3°N),谨防6级以上强震。这是笔者所知,对于九寨沟(MS 7)地震做出的最早前兆监测和预测,虽然没有确切时间预测,但是这一定位与实际震中距离误差只有81.8 km。

2.2 2015年5月排气监测与点位标定

2015年5月10日11时,曾佐勋从气象卫星云图上观测到从九寨沟大规模排气,当即采用《文盲看图》软件在卫星云图上自动标注了排气口区未来震中位置:中国四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县;经纬度:33.06°N,103.58°E;海拔:3 829.87 m(图 1)。排气形成的云层覆盖甘肃、陕西、山西、河北、内蒙、辽宁、吉林、外蒙等大片区域。最大覆盖范围长度超过2 000 km,宽度超过1 500 km。这是该地震预测中,第一个定位到九寨沟县,并且与实际震中误差仅27 km。这是九寨沟MS 7.0地震提前预测最接近震中的一个定位。

图 1 九寨沟MS 7.0地震排气口(图中椭圆形黑色孔洞)及位置计算机自动标定 Fig.1 The airvent of the Jiuzhaigou MS 7.0 earthquake (oval black hole) and automatic location
2.3 2016年4月6日排气监测与危险区域提示

2016年4月6日7时,付燕在卫星云图上观测到四川甘肃交界部位的大规模排气,指明地震危险区是“甘肃舟曲与四川九寨沟”。图 2中黑色云洞,代表从九寨沟地区地下排出的热气;白色部分,代表水汽云团;灰色部分代表热气向水汽转化状态气体。虽然也没有发震时间预测,但在诸多预测中第2次提到九寨沟。

图 2 舟曲—九寨沟热气孔洞(深色区) 图中曲线为省界线 Fig.2 The Zhouqu-Jiuzhaigou hot gas hole (dark area)
2.4 2016年卫星重力异常的综合前兆分析确定的塔藏危险区得到九寨沟地震验证

在完成中国地调局活动断层外协项目过程中,采用卫星重力异常梯度带(图 3)、地震空区、断层活动性、构造应力场等要素,确定了五个中长期大震危险区(曾佐勋等,2016)。九寨沟地震(MS 7.0)正好落在其中的塔藏地震危险区(图 4)。再一次证明利用卫星重力异常前兆等做中长期地震预测(曾佐勋等,2013)是可行的。

图 3 九寨沟MS 7.0地震位于卫星重力异常梯度突变带与塔臧活动断层交会部位 Fig.3 The Jiuzhaigou MS 7.0 earthquake is located at the intersection of the satellite gravity anomaly gradient mutation zone and the Tazang active fault
图 4 九寨沟MS 7.0地震落入提前8个月提交的中长期综合预测塔藏地震危险区 Fig.4 The Jiuzhaigou MS 7.0 earthquake is located in the scope of a medium - and long-term comprehensive prediction of the earthquake risk zone in Tazang submitted 8 months in advance
2.5 2017年根据地震集中活动和滑坡统计做出的中期预测

笔者主持的第三届国际地震监测预测学术研讨会于2017年5月14—16日在武汉召开,美国纽约的作者张永隆,于闭幕式当晚21:43用微信给笔者留言了一个中期预测:2017年6—11月,重点是8—10月,在四川北部将发生一个6级以上地震。事后多次联系其告知预测依据,未得到正面回复。笔者根据他的会议论文重点采用的是地震活动与滑坡统计方法,如是,在USGS网站上,对于四川北部和甘肃南部大范围搜索,确实在九寨沟附近发现了一个NE向分布的密集地震带。带长295 km,宽126 km。2015年1月1日—2017年5月16日在此带内共发生4.0—4.8级地震20个(例如,2016年11月3日,在川北甘南边界区(32.17°N,104.90°E)发生4.1级地震。结合滑坡的活动性,是可以做出大致位置、震级推断的。

2.6 2017年8月1日脉冲电场异常与云图异常

2017年8月1日22∶20,刘新承在防灾减灾联合研究中心团队发布地电场脉冲异常提示。29 min后,李芳根据卫星云图明确提出:四川与甘肃交界位置有异常。

2.7 2017年8月4日根据地电异常做出时间和震级预测

2017年8月4日22∶52,曾佐勋在“防灾减灾联合研究中心”团队上传了DD108地电异常曲线(图 5)。该曲线图中背景曲线包络线接近水平。然而,7月31日12时开始,有一个非常强烈的突跳和扰动。到8月1日12时以后,才逐渐恢复到正常态。曾佐勋上传异常曲线7 min后,他计算出震级为7.1,时间为8月8日。于是在“防灾减灾联合研究中心”团队发布信息:预测2017年8月5日—11日;7.1±0.5级。7 min后,刘新承根据自己的定性地电异常分析,在群内补充预测大方向:“关注中国西部”。

图 5 九寨沟MS 7.0地震前7天(8月1日)观测到强烈地电前兆异常 Fig.5 Strong geoelectric precursor anomaly observed 7 days before (Aug. 1) the Jiuzhaigou MS 7.0 earthquake
2.8 从2017年7月20日开始的气温异常、斑鸠活动异常

2017年7月20日8:27,曾经多次利用野生斑鸠行为异常提前监测到甘南地区地震异常前兆的曾勇翔在聊天记录中留言了高温异常。8月1日观测到斑鸠行为异常,8月6日和8月7日异常信号突然加强。

2.9 2017年8月8日早晨排气监测与定位

2017年8月8日9∶00,付燕观测到九寨沟附近又在排气,她利用《文盲看图》软件做了定位标定。位置:中国四川省阿坝州藏族羌族自治州茂县;经纬度:31.99°N,103.67°E;海拔:2 296.18 m。与实际震中之间的距离为:135.4 km。

图 6 九寨沟MS 7.0地震前12小时观测到的排气异常及震中计算机自动定位 Fig.6 Gas emission anomaly 12 hours before the Jiuzhaigou MS 7.0 earthquake and automatic location of the epicenter
3 讨论与启示

2015年4月16日、5月10日,2016年4月6日和2017年8月8日早晨,4次震前地壳排气前兆在卫星云图上的显示,说明大气圈中蕴含着的地壳内部变动的孕震信息。排气规模和速率,与能量大小相联系;排气口位置与震中位置相联系。震中定位误差27 km,超越了联合国短临预测评分暂行标准95分的要求。2012年11月25日利用卫星重力异常成功预测了2013年4月20日雅安地震(MS 7.0)(曾佐勋等,2013),本次又提前8个月成功预测了九寨沟所处的塔藏大震危险区,说明这种方法对于中长期预测是有重要参考价值的。实际上,在2016年提交的科研报告中,笔者团队对于自2002年1月1日以后12年的重力扰动数据和3.0级以上地震目录进行了统计分析,计算了重力扰动曲线的上下包络线,与3级以上地震活动性进行对比,结果见图 7。等效高程异常扰动最低值近-1.8 cm,最高值近2.1 cm。虽然等效高程值每过30天才会有一个数据,只能分析高程异常值的月度变化,但仍然可以看出,地震多发生于异常值达到包络线峰值后,且包络线峰值大小与震级大致成正相关。6级地震发生于高程异常扰动幅值达到2.1 cm + 1.8 cm = 3.9 cm之后。遗憾的是,地调局外协项目报告提交和验收后,未做后续跟踪监测,否则将有效预测此次九寨沟地震(33.20°N,103.82°E)地震。此震中与我们的2个观测点位接近。不难想象,若提高重力监测的时间分辨率,比如得到时变曲线,地表重力监测还可以作为地震短临预测的一种重要手段(曾佐勋等,2021)。

图 7 对塔藏断裂带2个观测点重力异常(转换成高程异常)的监测及其与临近区地震活动的关系 Fig.7 Monitoring of gravity anomalies (converted into elevation anomalies) at two observation points along the Tazang fault zone and their relationship with seismic activity in the adjacent area

利用DD108地电仪异常曲线计算的震级误差仅0.1,超过联合国标准的95分;时间误差为0天,达到其标准的100分。利用地电异常提前预测发震时间和震级的例子有很多,例如曾佐勋等(2021)就有介绍。但是目前单台站还无法解决提前定位。

九寨沟MS 7.0地震前兆监测与预测评分尽管如此之高,但是这些前兆信息都是零碎的,分散的,不系统的,缺少大数据系统的跟踪预测与综合预测,也缺少对于目标区进行宏观异常跟踪监测。这正是第三届国际地震监测预测学术研讨会上,代表们一致倡议共建国际地震监测预测大数据平台,并且得到20多位国内外院士签名支持的原因。大自然以不同形式给人类留下了大量前兆信息,需要将其放到一个地球大系统中去理解分析,发挥各种不同方法的综合优势,多兵种联合作战缩小包围圈。另一方面,本团队正在研发多台站地电仪远程交叉定位技术,探索定量物理预测之路,计划2023年底可以进入试运行调试阶段。

4 结束语

回顾过程,信心百倍;展望未来,目标可期。地震只是地球大系统物质运动的一种表现形式。地震预测的突破,必将带来地球科学的重大革命。

感谢各级领导和国内外同行对于本团队工作的关注和支持。感谢李献瑞等很多没有列入作者名单的团队成员从不同方面做出的积极贡献。
参考文献
曾佐勋, 陈志耕, 鲁成东, 等. 地震机理的地球系统科学研究及预测实践[J]. 地学前缘, 2021, 28(6): 263-282.
曾佐勋, 李献瑞, 刘福江, 等. 西秦岭北缘断裂带和玛沁-玛曲-塔藏断裂带活动的实时观测研究[R]. 武汉: 中国地质大学(武汉)地质调查院, 2016
曾佐勋, 王杰. 芦山地震: 一个成功的中期预测案例[J]. 地学前缘, 2013, 20(3): 21-24.