張 昱, 馮建剛, 范 兵, 曹玲玲, 鄭衛(wèi)平, 陳 瑤, 李春燕, 姜佳佳

(甘肅省地震局, 甘肅 蘭州 730000)

0 引言

地震的孕育與發(fā)生不是一個(gè)孤立的發(fā)展過(guò)程,而是一個(gè)非常復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程。地震往往伴隨著地殼介質(zhì)物理化學(xué)特性和物理化學(xué)場(chǎng)的異常信息,我們把這種地震前出現(xiàn)的與地震發(fā)生孕育有關(guān)的自然現(xiàn)象稱(chēng)之為前兆現(xiàn)象[1]。通常地震前兆分為宏觀(guān)前兆和微觀(guān)前兆,宏觀(guān)前兆是人能直接覺(jué)察到的現(xiàn)象,微觀(guān)前兆是人無(wú)法覺(jué)察的,必須通過(guò)專(zhuān)業(yè)的觀(guān)測(cè)儀器才能測(cè)量到的前兆現(xiàn)象[1],如地形變、地電、地磁、地下流體物理量與化學(xué)量的變化。要捕捉前兆異常信息,必須要具有一定規(guī)模的前兆觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng),并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的動(dòng)態(tài)跟蹤。

幾十年來(lái),甘肅前兆觀(guān)測(cè)積累了豐富的資料,也有不少震例資料[2-5],表明前兆異常是客觀(guān)存在的。但地殼實(shí)際構(gòu)造介質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜,震中附近不同臺(tái)站(甚至同一臺(tái)站的不同測(cè)項(xiàng))異常時(shí)間、幅度也不盡一致[4],這也說(shuō)明地震前兆異常的復(fù)雜性。

甘肅及周邊均是多震省份,歷史上發(fā)生過(guò)不少大震。20世紀(jì)80年代以來(lái),發(fā)生過(guò)多次MS5.0以上地震,比如1990年共和MS7.0地震、天?！疤㎝S6.2地震,2000年景泰MS5.9地震,2003年民樂(lè)—山丹MS6.1地震,2013年岷縣—漳縣MS6.6地震等,而且在多次地震前,甘肅及周邊地區(qū)的前兆觀(guān)測(cè)資料出現(xiàn)了不少的變化,不少學(xué)者也做過(guò)分析研究[2-5]。

本文總結(jié)了2013年甘肅岷縣—漳縣MS6.6地震前后甘肅前兆異常及響應(yīng)特征,發(fā)現(xiàn)該地震前有14個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)了異常,既有長(zhǎng)期、中長(zhǎng)期異常,也有短期和短臨異常,部分流體測(cè)項(xiàng)和大多數(shù)形變測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)同震響應(yīng)。本文希望通過(guò)對(duì)這次地震前后資料變化的總結(jié),能給予以后的地震預(yù)報(bào)工作中有一定的借鑒作用。

1 臺(tái)網(wǎng)基本情況

甘肅地區(qū)前兆觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)共有6個(gè)中心臺(tái),33個(gè)臺(tái)站,包括50多個(gè)子臺(tái),分流體、形變、電磁三大學(xué)科,20多種觀(guān)測(cè)手段,300多個(gè)測(cè)項(xiàng)。震中500 km范圍內(nèi),共有 25個(gè)前兆觀(guān)測(cè)臺(tái)站,包括40個(gè)子臺(tái);主要觀(guān)測(cè)項(xiàng)目有:(1)地下流體:包括水位(流量)、水溫、水氡、氣氡、氣汞、氣體、離子等觀(guān)測(cè)手段;(2)電磁類(lèi):包括地電阻率、自然電位、電場(chǎng)、低頻電磁擾動(dòng)、地磁不同觀(guān)測(cè)等手段;(3)形變類(lèi):包括水管傾斜、鉆孔傾斜、水平擺、鉆孔應(yīng)變、洞體應(yīng)變、重力等觀(guān)測(cè)手段。圖1為500 km范圍觀(guān)測(cè)臺(tái)站及異常(彩色)臺(tái)站分布圖。

圖1 觀(guān)測(cè)臺(tái)站及異常臺(tái)站分布圖Fig.1 Distribution map of observation stations and abnormal stations

2 MS6.6地震震前異常分析討論

2.1 前兆異常

本文分析總結(jié)了2013年7月22日甘肅岷縣—漳縣MS6.6地震前甘肅前兆臺(tái)網(wǎng)觀(guān)測(cè)資料變化情況,發(fā)現(xiàn)該地震前甘肅前兆觀(guān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)有7個(gè)臺(tái)站、4種觀(guān)測(cè)手段、14個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)了比較明顯的異常變化(表1),既有長(zhǎng)期、中長(zhǎng)期異常,也有短期異常和短臨異常,出現(xiàn)異常的測(cè)點(diǎn)震中距多數(shù)在200 km范圍之內(nèi)。以往甘肅前兆臺(tái)網(wǎng)也出現(xiàn)過(guò)一些不同時(shí)間尺度的異常[2-5]。

出現(xiàn)異常變化的流體測(cè)項(xiàng)有9個(gè),其中流量1項(xiàng)、水溫1項(xiàng)、水氡7項(xiàng)。清水流量觀(guān)測(cè)資料不受當(dāng)?shù)亟涤暧绊?地震前觀(guān)測(cè)資料穩(wěn)定,資料可信度較高。清水水溫觀(guān)測(cè)井深402 m,觀(guān)測(cè)儀器穩(wěn)定,周?chē)h(huán)境無(wú)干擾,水溫資料真實(shí)可靠。7個(gè)水氡觀(guān)測(cè)點(diǎn)只有通渭溫泉水氡部分時(shí)段存在抽水干擾,而這個(gè)測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)的是長(zhǎng)期異常,抽水干擾對(duì)資料的長(zhǎng)期變化影響不是很大,觀(guān)測(cè)資料的變化可以作為參考異常。

表1 岷縣—漳縣MS6.6地震前兆異常登記表

2.1.1 短臨異常

該地震前明顯出現(xiàn)短臨異常的測(cè)點(diǎn)只有清水溫泉水溫,而天水電阻率為短期至短臨異常。

清水溫泉水溫觀(guān)測(cè)資料始于2007年7月,多年來(lái)資料連續(xù)穩(wěn)定,整體呈上升趨勢(shì)。岷縣—漳縣MS6.6地震前11天資料出現(xiàn)下降,下降幅度為0.005 ℃,顯示出震前短臨異常(圖2),期間觀(guān)測(cè)儀器正常,環(huán)境無(wú)干擾,異常可信度較高。

圖2 清水溫泉水溫、天水深井電阻率整點(diǎn)值曲線(xiàn)Fig.2 Hourly value curves of water temperature at Qingshui hot spring and earth resistivity at Tianshui deep well

天水深井電阻率觀(guān)測(cè)始于2011年11月,自觀(guān)測(cè)以來(lái),測(cè)值比較平穩(wěn),變化幅度很小。2013年4月10日整點(diǎn)值曲線(xiàn)開(kāi)始出現(xiàn)小幅振蕩,18日開(kāi)始較大幅度振蕩,20日發(fā)生四川蘆山7.0級(jí)地震,震前最大幅度為4.4%,日均值曲線(xiàn)也表現(xiàn)為短時(shí)間的大幅度振蕩,真正大幅度的波動(dòng)出現(xiàn)在4月21日至5月2日(圖2),之后EW、NS兩道陸續(xù)出現(xiàn)一些小幅波動(dòng),6月12日開(kāi)始整點(diǎn)值曲線(xiàn)再次出現(xiàn)比較連續(xù)的小幅振蕩,6月15日至7月8日間歇性出現(xiàn)振蕩和突跳,其中NS道、EW道比較明顯,NW道資料震前異常沒(méi)有另外兩道明顯,震前最大幅度為2.6%,7月14日后振幅減小,7月22日發(fā)生岷縣—漳縣MS6.6地震,認(rèn)為天水井下地電阻率較大幅度波動(dòng)變化為岷縣—漳縣MS6.6地震的短期至短臨前兆異常。

2.1.2 短期及中短期異常

出現(xiàn)短期異常的測(cè)點(diǎn)有天水花牛水氡、平?jīng)霰鄙?號(hào)泉水氡。臨夏電阻率兩道開(kāi)始上升時(shí)間為2013年1月左右,快速下降時(shí)間為2013年5月初,為中期至短期異常;平?jīng)霰鄙?號(hào)泉水氡為中期異常。

(1) 短期異常

天水花牛水氡以往觀(guān)測(cè)資料正常背景呈下降速率比較穩(wěn)定的趨勢(shì),趨勢(shì)下降中出現(xiàn)高值時(shí)為震前異常。2013年4月開(kāi)始出現(xiàn)了比較快速的上升變化,測(cè)值明顯偏高,屬于短期異常變化,這種變化一直持續(xù)到地震發(fā)生,震后測(cè)值基本恢復(fù)(圖3),異常持續(xù)時(shí)間為3個(gè)月左右。

圖3 天水花牛水氡、平?jīng)霰鄙?號(hào)泉水氡、平?jīng)霰鄙?號(hào)泉水氡、臨夏電阻率NS向觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)Fig.3 Observation curves of Huaniu water radon in Tianshui, and Beishan No.1, No.2 springin Pingliang, and NS-direction resistivity in Linxia

平?jīng)霰鄙?號(hào)泉水氡以往觀(guān)測(cè)資料有比較明顯的年變形態(tài),略有逐年下降的趨勢(shì),并且年初上升比較緩慢。2013年3月份轉(zhuǎn)折后,上升速率快于正常年份,并且4月份測(cè)值已經(jīng)達(dá)到以往正常年份的最高值,高值異常持續(xù)到地震發(fā)生(圖3)。震后的8月3日開(kāi)始,測(cè)值又出現(xiàn)大幅上升變化,異常出現(xiàn)在震前4個(gè)月,2013年底資料基本恢復(fù)正常。

(2) 中短期異常

臨夏電阻率觀(guān)測(cè)始于1981年,以往也有過(guò)震前異常。期間多次出現(xiàn)環(huán)境線(xiàn)路影響,進(jìn)行過(guò)線(xiàn)路改造。2011年以來(lái)測(cè)值基本穩(wěn)定,2012年底NS、EW兩道出現(xiàn)上升(圖3),測(cè)值明顯高于2011年至2012年,2013年5月初開(kāi)始快速下降,地震之后兩個(gè)多月轉(zhuǎn)折回返(后續(xù)線(xiàn)路改造,資料至9月底)。

平?jīng)霰鄙?號(hào)泉與北山2號(hào)泉相距較近,2012年10月中旬左右出現(xiàn)下降速率增大的異常變化(圖3),11月開(kāi)始轉(zhuǎn)平,測(cè)值偏低,一直持續(xù)到2013年3月18日之后測(cè)值恢復(fù),出現(xiàn)正常年變,異常出現(xiàn)在震前9個(gè)月左右,異常持續(xù)時(shí)間5個(gè)月左右。

2.1.3 長(zhǎng)期異常

該地震前出現(xiàn)長(zhǎng)期異常的測(cè)項(xiàng)有武山1號(hào)泉水氡、武山22號(hào)井水氡,清水流量,通渭溫泉水氡和武都殿溝水氡。圖4為部分測(cè)項(xiàng)的觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)。

武山1號(hào)泉水氡在2008年汶川地震之后整體為下降趨勢(shì);2011年6月下旬至最低,之后出現(xiàn)波動(dòng),2011年11月初結(jié)束,2012年3月出現(xiàn)快速轉(zhuǎn)折上升,6月達(dá)到最高值,之后轉(zhuǎn)平,在平穩(wěn)變化過(guò)程中發(fā)生岷縣—漳縣MS6.6地震,震后測(cè)值緩慢恢復(fù)(圖4)。

圖4 武山1號(hào)泉、武山22號(hào)井水氡、通渭水氡、清水流量觀(guān)測(cè)曲線(xiàn)Fig.4 Observation curves of water radon of Wushan No.1 spring and No.22 well and Tongwei hot spring, and discharge of Qingshui hot spring

武山22號(hào)井距離武山1號(hào)泉幾十米,也是在2008年汶川地震之后出現(xiàn)趨勢(shì)下降,2011年4月底之后出現(xiàn)一些高值波動(dòng),2012年3月開(kāi)始出現(xiàn)上升,6月轉(zhuǎn)平,地震之后持續(xù)高值,2013年9月底至10月初開(kāi)始下降,測(cè)值基本恢復(fù)到震前水平。異常出現(xiàn)時(shí)間在震前1年4個(gè)多月。武山1號(hào)泉水氡和武山22號(hào)井水氡兩個(gè)測(cè)點(diǎn)異常出現(xiàn)的時(shí)間和形態(tài)比較相似(圖4)。

清水流量觀(guān)測(cè)資料多年來(lái)整體呈下降趨勢(shì),以往震例為在下降的基礎(chǔ)上出現(xiàn)高值或高值結(jié)束之后發(fā)生地震。2012年4月出現(xiàn)的高值異常比較明顯,持續(xù)時(shí)間為3個(gè)月,至2013年7月下旬結(jié)束(在這期間,進(jìn)行過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,未發(fā)現(xiàn)明顯的環(huán)境干擾和人為影響),上升幅度達(dá)到26 s,以往該測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)異常結(jié)束至發(fā)震最長(zhǎng)時(shí)間為9個(gè)月,這次在異常結(jié)束一年后發(fā)生地震,測(cè)點(diǎn)距震中180 km左右,地震之后的上升為同震引起。

武都殿溝水氡在汶川地震時(shí)同震引起大幅上升,之后測(cè)值持續(xù)偏高;至2009年7月左右快速下降,下降到2009年底時(shí)達(dá)到了震前的水平,之后測(cè)值比較平穩(wěn);2011年5月開(kāi)始又出現(xiàn)了快速的下降變化直至地震發(fā)生,這個(gè)快速的下降變化認(rèn)為是岷縣—漳縣MS6.6地震的長(zhǎng)期異常,地震之后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折波動(dòng)略有上升。

通渭溫泉水氡距離震中120 km左右。從旬均值曲線(xiàn)可以看出(圖4),觀(guān)測(cè)資料為平穩(wěn)變化的背景,2011年3月左右開(kāi)始出現(xiàn)快速的轉(zhuǎn)折上升變化,7月份達(dá)到最高值后又轉(zhuǎn)平,一直持續(xù)至2013年4月底,之后快速下降;長(zhǎng)期異常出現(xiàn)在震前兩年半左右。由于該點(diǎn)受抽水影響,異常信度作為參考。

2.2 前兆異常特征討論

綜上所述,岷縣—漳縣MS6.6地震前兆異常主要特征如下:

空間上大部分異常測(cè)點(diǎn)分布在西秦嶺北緣斷裂帶及以北地區(qū),多數(shù)測(cè)點(diǎn)震中距在200 km以?xún)?nèi),只有平?jīng)霰鄙剿闭鹬芯嘣?60 km 左右。異常的分布特征也受到監(jiān)測(cè)臺(tái)站分布的影響。從該地震看出,距離震中位置越近的臺(tái)站,出現(xiàn)異常的測(cè)項(xiàng)較多。

時(shí)間上既有短臨異常,又有短期、中短期、中期及長(zhǎng)期異常,短臨異常為清水水溫,天水深井電阻率為短期至短臨異常;短期至中短期異常有水氡、電阻率等,長(zhǎng)期異常有流量、水氡等,雖然岷縣—漳縣MS6.6地震前出現(xiàn)了部分可能的臨震異?，F(xiàn)象,但由于地震前兆的復(fù)雜性,在目前的認(rèn)識(shí)水平下真正識(shí)別臨震異常還是比較困難,比如清水溫泉水溫,以前也出現(xiàn)過(guò)一次類(lèi)似這樣的低值變化,但附近地區(qū)并無(wú)5.0級(jí)以上地震發(fā)生。

異常種類(lèi)以流體異常為主,水氡測(cè)項(xiàng)異常形態(tài)主要有破年變、上升、下降和轉(zhuǎn)折性變化;電阻率為整點(diǎn)值振蕩、上升及下降異常。

這次MS6.6地震多數(shù)觀(guān)測(cè)點(diǎn)在400 km以?xún)?nèi),從以上的討論知道,出現(xiàn)明顯異常的測(cè)點(diǎn)較少,異常觀(guān)測(cè)項(xiàng)數(shù)占總觀(guān)測(cè)項(xiàng)數(shù)的比例較低,這就說(shuō)明地震前兆異常的復(fù)雜性,當(dāng)然,這可能關(guān)系到多個(gè)方面的問(wèn)題,如觀(guān)測(cè)儀器的穩(wěn)定性、觀(guān)測(cè)環(huán)境的好壞、觀(guān)測(cè)點(diǎn)自身的條件等。

另一方面,中短期異常也可能反映了南北地震帶中北段的整體構(gòu)造活動(dòng)特征。異常出現(xiàn)后發(fā)生了2013年4月20日蘆山MS7.0和7月22日岷縣—漳縣MS6.6地震,也就是說(shuō)甘東南地區(qū)的中短期異常也可能是2次強(qiáng)震孕育過(guò)程,因?yàn)楦蕱|南地區(qū)的幾個(gè)異常測(cè)點(diǎn)距離蘆山地震在500多公里,武都在400 km左右。同時(shí),由于蘆山MS7.0地震發(fā)生,引起了南北地震帶中北段應(yīng)力場(chǎng)的調(diào)整和觸發(fā)作用,因此岷縣—漳縣MS6.6地震的短期異?？赡艽嬖诓糠痔J山MS7.0地震的震后調(diào)整變化。

3 同震響應(yīng)分析討論

此次地震時(shí),流體和形變學(xué)科有17個(gè)臺(tái)站的50多個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)同震響應(yīng),流體學(xué)科主要出現(xiàn)在200 km以?xún)?nèi),個(gè)別臺(tái)站超過(guò)300 km,形變學(xué)科出現(xiàn)同震響應(yīng)的臺(tái)站不受震中距限制。

3.1 流體觀(guān)測(cè)資料同震響應(yīng)分析

3.1.1 流體觀(guān)測(cè)資料同震響應(yīng)

流體學(xué)科有8個(gè)臺(tái)站的10個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)同震響應(yīng),其中水位(流量)有8個(gè)測(cè)項(xiàng),清水李溝流量、禮縣流量、平?jīng)隽?個(gè)測(cè)項(xiàng)記錄到比較明顯的同震現(xiàn)象,另外5個(gè)水位測(cè)點(diǎn)記錄到很微弱的同震現(xiàn)象。水溫觀(guān)測(cè)資料中,只有平?jīng)隽疁睾统煽h水溫記錄到比較明顯的同震響應(yīng),其余資料基本不明顯。

清水李溝流量、禮縣流量每天早上8點(diǎn)鐘觀(guān)測(cè),7月22日那天觀(guān)測(cè)時(shí)就觀(guān)測(cè)到明顯的同震響應(yīng),清水流量上升幅度為15 s/L(圖5),以往觀(guān)測(cè)資料在正常時(shí)段(環(huán)境無(wú)干擾、無(wú)異常)不會(huì)出現(xiàn)這么大幅度的變化,持續(xù)時(shí)間約40天,之后略有恢復(fù)。禮縣流量觀(guān)測(cè)資料平時(shí)波動(dòng)較大,當(dāng)天觀(guān)測(cè)到31 s/L的上升變化,持續(xù)時(shí)間較短,20天左右恢復(fù)到上升前的水平。平?jīng)隽@次地震時(shí)記錄到比較明顯的同震現(xiàn)象,地震的同時(shí)觀(guān)測(cè)資料快速下降,3小時(shí)之后基本恢復(fù)原來(lái)的趨勢(shì)。其余幾個(gè)水位測(cè)點(diǎn)記錄到比較微弱的同震變化,形態(tài)有突降、脈沖,但幅度較小,持續(xù)時(shí)間很短,10分鐘之內(nèi)基本恢復(fù)。

平?jīng)隽疁赜^(guān)測(cè)資料變幅較大,但地震前后資料比較平穩(wěn),地震的同時(shí)快速下降,8時(shí)11分左右下降至最低,下降幅度為0.025 ℃,之后緩慢恢復(fù),兩小時(shí)之內(nèi)基本恢復(fù)正常(圖5)。成縣水溫觀(guān)測(cè)資料多年來(lái)比較穩(wěn)定,整體呈上升趨勢(shì)。同震形態(tài)為緩慢下降,下午14時(shí)之后快速恢復(fù),20時(shí)開(kāi)始基本恢復(fù)至正常水平,下降幅度為0.011 ℃。

3.1.2 流體觀(guān)測(cè)資料同震響應(yīng)機(jī)理討論

地下水位(流量)的同震變化,反映了地殼形變和地面震動(dòng)引起地下介質(zhì)貯層變形、孔隙疏通、裂縫的清理、產(chǎn)生裂縫等變化。地震引起水位同震變化主要有振蕩和階變兩種形態(tài),也有振蕩中出現(xiàn)上升或下降變化的,也有上升或下降后隨之發(fā)生振蕩的。振蕩型變化是指在地震波作用下水位快速來(lái)回波動(dòng),地下水位出現(xiàn)類(lèi)似地震波的高頻振蕩,地震波經(jīng)過(guò)后水位很快平靜下來(lái)。階變型的同震變化是指在地震振動(dòng)的作用下,地下水位階變式的上升或下降變化,它反映了地下介質(zhì)的孔隙、裂隙被疏通或地下水力學(xué)特征發(fā)生改變,可能是塑性變化的結(jié)果。這種變化通常需要十幾分鐘多至幾個(gè)月的時(shí)間才能恢復(fù),也有同震引起永久性變化的[6-7]。

圖5 清水流量,平?jīng)隽?、水溫同震圖Fig.5 Coseismic responses of discharge of Qingshui hot spring, and water level and temperature of Liuhu Lake in Pingliang

地震波作用引起的含水層介質(zhì)形變可促使其孔隙壓力發(fā)生變化,這種孔隙壓力的變化會(huì)導(dǎo)致水流速度及水體與圍巖間的熱量變化。如果這種作用持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),則觀(guān)測(cè)井內(nèi)水體溫度是一持續(xù)的變化過(guò)程;如果井-含水層系統(tǒng)在地震波作用下發(fā)生了塑性形變,那么井-含水層系統(tǒng)會(huì)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到新的平衡,則井水溫度會(huì)很快達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)然,井水溫度的變化與井-含水層系統(tǒng)參數(shù)改變密切相關(guān)。地震發(fā)生時(shí),地震波作用于含水層系統(tǒng)后,使其介質(zhì)發(fā)生了變形,這種應(yīng)力作用一方面激活了孔隙、裂隙中的充填物(如氣體、滯水等),使得在空隙內(nèi)運(yùn)移的水體流動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,導(dǎo)致各水體間及水體與圍巖的熱量交換加強(qiáng)或減弱,從而導(dǎo)致觀(guān)測(cè)井內(nèi)水體溫度產(chǎn)生變化。多年來(lái),前人對(duì)水位同震變化已有比較多的研究,而水溫的同震響應(yīng)現(xiàn)象近年來(lái)才引起地震學(xué)家的關(guān)注,而且比較復(fù)雜,這也說(shuō)明水溫的同震響應(yīng)受多種因素的制約[6-8]。

3.2 形變觀(guān)測(cè)同震響應(yīng)分析討論

形變學(xué)科有11個(gè)臺(tái)站的40個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)不同程度的同震響應(yīng),多數(shù)測(cè)項(xiàng)很快恢復(fù)原來(lái)的動(dòng)態(tài),個(gè)別測(cè)項(xiàng)恢復(fù)時(shí)間較長(zhǎng),達(dá)到2～3個(gè)月左右的時(shí)間。觀(guān)測(cè)儀器有洞體應(yīng)變、鉆孔應(yīng)變、水管傾斜、鉆孔傾斜、水平擺及重力等。圖6為不同觀(guān)測(cè)儀器記錄的同震響應(yīng)。

3.2.1 形變資料同震響應(yīng)

(1) 洞體應(yīng)變

洞體應(yīng)變觀(guān)測(cè)有5個(gè)臺(tái)站,6套儀器,所有儀器都記錄到該地震的同震響應(yīng),只是個(gè)別測(cè)項(xiàng)不明顯,記錄同震響應(yīng)的形態(tài)有突升、突降、正負(fù)脈沖、波動(dòng),也有突升、突降的同時(shí)出現(xiàn)正負(fù)脈沖,多數(shù)在幾分鐘之內(nèi)恢復(fù)原來(lái)的動(dòng)態(tài),只有宕昌東西方向持續(xù)一天半之后恢復(fù)原來(lái)的動(dòng)態(tài)。

(2) 水管傾斜儀

水管傾斜觀(guān)測(cè)有5個(gè)臺(tái)站,所有觀(guān)測(cè)儀器都記錄到該地震的同震響應(yīng)。同震形態(tài)有突降、脈沖、波動(dòng)、脈沖波動(dòng)等。宕昌兩個(gè)方向分別在震后5天和半年恢復(fù)原來(lái)動(dòng)態(tài),其余測(cè)點(diǎn)在幾分鐘至1小時(shí)內(nèi)恢復(fù)原來(lái)動(dòng)態(tài)。

(3) 鉆孔應(yīng)變

鉆孔應(yīng)變只有高臺(tái)和臨夏兩個(gè)臺(tái)站。高臺(tái)鉆孔應(yīng)變4個(gè)分量均記錄到同震響應(yīng),記錄同震響應(yīng)的形態(tài)均為短時(shí)波動(dòng)。臨夏鉆孔應(yīng)變4分量觀(guān)測(cè)資料整體為下降趨勢(shì),地震時(shí)均記錄到同震響應(yīng),北南向和北東向?yàn)槎虝r(shí)波動(dòng),東西向和北西向?yàn)樨?fù)脈沖波動(dòng),兩個(gè)臺(tái)站記錄同震響應(yīng)后在20分鐘左右均恢復(fù)原來(lái)狀態(tài)。

圖6 形變不同觀(guān)測(cè)儀器同震圖Fig.6 Coseismic map of different deformation observation instruments

(1) 鉆孔傾斜

地震前鉆孔傾斜觀(guān)測(cè)儀器正常的有6個(gè)臺(tái)站,都記錄到該地震的同震響應(yīng)。同震形態(tài)以正負(fù)脈沖為主,只有高臺(tái)鉆孔傾斜為突升、突降變化,多數(shù)在10分鐘之內(nèi)恢復(fù)原來(lái)動(dòng)態(tài)。

(2) 水平擺

水平擺只有蘭州十里店一個(gè)測(cè)點(diǎn),兩個(gè)方向均記錄到明顯的同震響應(yīng)現(xiàn)象,北南向先突降后快速上升,下降幅度大于上升幅度,10分鐘之內(nèi)快速恢復(fù)原來(lái)動(dòng)態(tài),東西向出現(xiàn)正脈沖,也是快速恢復(fù)原來(lái)的變化形態(tài)。

(3) 重力觀(guān)測(cè)

重力觀(guān)測(cè)有蘭州十里店和高臺(tái)2個(gè)臺(tái)站。蘭州重力在地震前觀(guān)測(cè)資料穩(wěn)定,地震的同時(shí)缺數(shù),也許是地震引起的。高臺(tái)重力記錄到明顯的同震響應(yīng)現(xiàn)象,同震形態(tài)為波動(dòng),很快恢復(fù)原來(lái)的狀態(tài)。

3.2.2 形變資料同震響應(yīng)特征討論

地殼形變提供了地殼運(yùn)動(dòng)直接的證據(jù)和定量的特征,是地震孕育發(fā)生過(guò)程中最直接的伴生現(xiàn)象。地震發(fā)生時(shí),地傾斜和地應(yīng)變觀(guān)測(cè)都可觀(guān)測(cè)到地震的同震響應(yīng)。同震響應(yīng)主要集中在面波頻段,其主要特征包括面波延遲時(shí)間、最大變形幅度及同震持續(xù)時(shí)間等[9-10]。

數(shù)字化形變前兆觀(guān)測(cè)在多測(cè)點(diǎn)觀(guān)測(cè)到的地震時(shí)傾斜、應(yīng)變或應(yīng)力的波動(dòng)現(xiàn)象稱(chēng)為震時(shí)形變波。區(qū)別于地震波,震時(shí)形變波主要是傾斜、應(yīng)變或應(yīng)力的瞬間波動(dòng),其震時(shí)持續(xù)時(shí)間依據(jù)震中距離的遠(yuǎn)近主要集中在幾十分鐘到幾小時(shí)范圍內(nèi);地震引起的同震形變波包括了地震破裂及傳播過(guò)程中的大部分信息。因此可以應(yīng)用這些信息進(jìn)行一些震源參數(shù)的計(jì)算。研究震時(shí)形變波與地震震源的關(guān)系可以為識(shí)別地震短臨前兆和短臨預(yù)報(bào)提供重要的方法途徑[9,11]。

岷縣—漳縣地震時(shí),形變觀(guān)測(cè)資料中多數(shù)測(cè)項(xiàng)記錄到很明顯的同震響應(yīng),除個(gè)別測(cè)項(xiàng)記錄的同震響應(yīng)不明顯,說(shuō)明形變觀(guān)測(cè)手段記錄2013年7月22日甘肅岷縣—漳縣MS6.6地震的同震響應(yīng)不受觀(guān)測(cè)儀器、觀(guān)測(cè)地點(diǎn)、震級(jí)、震中位置、地震波傳播路徑及發(fā)震構(gòu)造等多種因素的影響,而且同震形態(tài)及持續(xù)時(shí)間與震中距無(wú)明顯的關(guān)系,這可能是該地震對(duì)多數(shù)臺(tái)站來(lái)說(shuō),其震中距較近造成的,其距離最遠(yuǎn)的嘉峪關(guān)臺(tái)在900 km左右,同震記錄的并不是遠(yuǎn)震意義的面波。

4 結(jié)論與討論

從以上的討論可知,該地震前甘肅前兆臺(tái)網(wǎng)出現(xiàn)明顯異常的測(cè)項(xiàng)較少。異常測(cè)點(diǎn)震中距基本在200 km范圍之內(nèi),說(shuō)明該地震可能對(duì)震中距較近的測(cè)點(diǎn)反映靈敏。異常時(shí)間上有短臨、短期、中期、中長(zhǎng)期異常,這就啟示我們一個(gè)較強(qiáng)地震的孕育不是短期的,可能需要較長(zhǎng)時(shí)間,我們對(duì)資料的分析也不能只看短期變化,還要看中期變化和長(zhǎng)期變化。

觀(guān)測(cè)手段上流體異常較多,這可能與臺(tái)網(wǎng)的布局有一定的關(guān)系,因?yàn)楦蕱|南地區(qū)流體測(cè)項(xiàng)較多,而且多數(shù)臺(tái)站觀(guān)測(cè)時(shí)間長(zhǎng),觀(guān)測(cè)環(huán)境較好,所以這次地震前出現(xiàn)異常的測(cè)點(diǎn)較多。

該地震時(shí),流體學(xué)科有10個(gè)測(cè)項(xiàng)記錄到不同程度的同震響應(yīng),其中水溫2個(gè)測(cè)項(xiàng)、水位8個(gè)測(cè)項(xiàng)。水溫2個(gè)測(cè)項(xiàng)記錄到的同震比較明顯,水位觀(guān)測(cè)資料有3個(gè)測(cè)項(xiàng)記錄的同震響應(yīng)比較明顯,另外5個(gè)測(cè)項(xiàng)記錄到比較微弱的同震響應(yīng)。

對(duì)形變觀(guān)測(cè)資料而言,大多數(shù)測(cè)項(xiàng)記錄到比較明顯的同震響應(yīng),說(shuō)明形變觀(guān)測(cè)手段記錄2013年7月22日甘肅岷縣—漳縣MS6.6地震的同震響應(yīng)不受觀(guān)測(cè)儀器、發(fā)震地點(diǎn)、震級(jí)、震中位置、地震波傳播路徑及發(fā)震構(gòu)造等多種因素的影響。

雖然該地震前出現(xiàn)了部分可能的臨震異?，F(xiàn)象,由于地震前兆的復(fù)雜性,在目前的認(rèn)識(shí)水平下真正識(shí)別該區(qū)域的臨震異常仍存在一定困難。

當(dāng)然,在地震預(yù)報(bào)中,我們不能只看前兆觀(guān)測(cè),還要與其他方法、其他資料結(jié)合,才可能為地震預(yù)報(bào)提供比較可靠的依據(jù)。