楊學(xué)慧,蔣 薇,孫維懷
(云南省地震監(jiān)測中心通海地震臺,云南 通海 652700)
通常,地電場可分為天然變化電場(又稱大地電場)和穩(wěn)定電場(又稱自然電場)兩大部分。研究發(fā)現(xiàn),大地電場在很多情況下是線性極化的。地電場受控于地球外部各種電流體系和地球內(nèi)部的介質(zhì)電性性質(zhì),蘊涵了豐富的電性結(jié)構(gòu)及電流源信息,積累了大量震例資料,也受到國內(nèi)外越來越多的關(guān)注[1]。已有許多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)通過垂直極化方向上的投影可達(dá)到分離正常變化與異常信號的目的[2-7],彌渡地震臺位于云南省彌渡縣彌城鎮(zhèn),對監(jiān)測滇西南地區(qū)的地震非常重要,科學(xué)地分析其觀測資料,對該地區(qū)的地震預(yù)測是非常有益的。本文以彌渡臺長期觀測資料為基礎(chǔ),對其震前電場的極化方向進(jìn)行了研究分析,以期尋找震前的異常信息,更好地發(fā)揮地電場在地震預(yù)測方面的作用。
彌渡地震臺位于彌渡盆地東南部,處在紅河斷裂北端,紅河斷裂與程海斷裂、楚雄—建水?dāng)嗔训慕粎R處,臺站的地震監(jiān)測工作對于監(jiān)控南北帶地震活動和整個地區(qū)構(gòu)造活動起著重要的作用。該臺地電場觀測項目自2007年開始運行并產(chǎn)出數(shù)據(jù),測區(qū)布極為正東西正南北“L”型,長短極距分別為200m、199m(圖1),測區(qū)環(huán)境外界干擾影響較小,觀測資料連續(xù)可靠。觀測期間曾發(fā)生多次地震,并幾次記錄到強震前的異常信息,本文利用地電場觀測2008—2013年的資料,對云南及周邊地區(qū)5級地震前的線性極化演化特征進(jìn)行了總結(jié)和分析。
圖1 彌渡地電場布極圖
在前期收集整理數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,將2個測向的數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,根據(jù)擬合直線的情況進(jìn)行統(tǒng)計分析。本文選用2008—2013年發(fā)生的5次5.0級以上地震作為分析對象(姚安6.0 級、賓川5.0 級、彝良5.7、5.6級、洱源5.5級、蘆山7.0級地震),如圖2所示:
圖2 臺站位置及5次地震分布圖
2009年7月9日在云南省楚雄彝族自治州姚安縣(25.6°N,101.1°E)發(fā)生6.0級地震,深度10km,震中距離彌渡臺70km,次日在楚雄彝族自治州姚安縣、大理白族自治州祥云縣交界(25.6°N,101.0°E)又發(fā)生了5.2級地震,深度14km。筆者對震前4個月的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理,從彌渡臺地電場的原始變化曲線(圖3)來看,地震前2個月短極距NS向出現(xiàn)下降變化,查看分析了其EW 向和SN 向的矢量方向性變化,及地震前隨時間的變化:4月之前NS測向和EW 測向的矢量方向性分散,沒有形成較好的線性關(guān)系,5—6月線性特征開始急劇上升,呈明顯線性極化趨勢,到7月臨近地震前達(dá)到0.861;同時,線性極化開始后,擬合直線的斜率從負(fù)值偏轉(zhuǎn)為正值,即出現(xiàn)同升或同降變化(圖4)。
圖3 2009年7月9日姚安地震前南北向分鐘值曲線圖
圖4 姚安6.0級地震線性極化異常特征
2009年11月02日在云南省大理白族自治州賓川縣(26.0°N,100.7°E)發(fā)生5.0 級地震,深度10km,震中距離彌渡臺75km。此次地震區(qū)別于其他震例的震前表現(xiàn),在7月姚安地震后并未立即回歸非線性狀態(tài),8月NS測向和EW 測向的矢量方向性依舊保持較好的線性關(guān)系,9月稍有回落,10月臨震前線性相關(guān)系數(shù)增大至0.99,呈現(xiàn)出高度線性異常特征的同時,擬合直線的斜率一直保持為正值,區(qū)別于姚安地震的是,震前3個月2個方向異常幅度都同步增大,異常信號的矢量方向性不明顯。此次震后其迅速恢復(fù)至分散狀態(tài),即非線性極化模式(圖5)。
2012年9月7日在云南省昭通市彝良縣(27.5°N,104.0°E)發(fā) 生5.7、5.6級地震,深度分別為14km和10km ,震中距離彌渡臺約430km,從2012年全年該臺的電場分鐘值曲線上來看,3月在迅速下降的基礎(chǔ)上開始出現(xiàn)較大幅度的高頻變化,為寧蒗地震前較明顯的前兆異常體現(xiàn)(圖6)。分析這2次地震前的線性極化特征,符合之前的演化規(guī)律:6月前線性相關(guān)系數(shù)僅為0.13,表明2個方向的電場基本不相關(guān),7、8月開始線性相關(guān)度逐步上升,9月臨震前線性相關(guān)系數(shù)接近0.89,從擬合直線上可以看出,7月2個方向幅度同步增大,8月開始向EW 向偏轉(zhuǎn),表明EW 向異常變化增強,異常信號來自于臺站以東或以西的方向(圖7a~圖7d)。震后10月又恢復(fù)至雜亂無章的狀態(tài)(圖7e)。
圖5 賓川5.0級地震前線性極化異常特征
圖6 彝良5.7、5.6級地震震前分鐘值曲線圖
圖7 彝良5.7、5.6級地震前線性極化異常特征
2013年3月3日在云南省大理白族自治州洱源縣(25.9°N,99.7°E)發(fā)生5.5級地震,震源深度9km,震中距彌渡臺100km,4月20日在四川省雅安市蘆山縣(30.3°N,103.0°E)發(fā)生7.0級地震,震源深度13 km,震中距彌渡臺較遠(yuǎn),為600km。由于2次地震發(fā)生間隔時間較短,震前異常視為重疊,2月表現(xiàn)為離散狀態(tài),在線性值上升階段發(fā)生了洱源5.5級地震,4月臨震前為0.83,符合之前震例中其在5.0級以上地震前的臨震異常表現(xiàn),進(jìn)入3月,2個方向變幅均同步增大,發(fā)生了洱源5.5級地震后,線性特征持續(xù)保持至4月,而且相關(guān)系數(shù)持續(xù)增大,EW 向的變化幅度稍有增大,向EW 偏轉(zhuǎn)(圖8)。
圖8 洱源5.5級地震、蘆山7.0級地震前線性極化異常特征
從4組震例中可以看出,5.0 級以上地震前彌渡地電場能表現(xiàn)出相似的異常特征,呈現(xiàn)從無序向有序變化的特點(表1)。
表1 5次震例異常特征一覽表
通過上述對地電場極化特征的分析,得出以下主要結(jié)論:
1)彌渡臺地電場數(shù)據(jù)在4組5級以上地震前都有較明顯的線性極化增強異常,異常特征表現(xiàn)為:異常平靜時期,2個垂直測向的線性關(guān)系呈雜亂無章狀態(tài),震前3—6個月線性極化特征增強,震前1個月達(dá)到最高值,隨著時間的推移,越臨近地震,其線性異常特征越明顯,震后恢復(fù)至非線性模式。
2)由于地電場的矢量具有方向性,兩測向變幅的大小在一定程度上能反映出異常信號的來源方向。
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