河北省张北、尚义县地震前震前地震活动特征

河北省张北、尚义县地震前震前地震活动特征

1年度中期预报地震预报是世界上的一个科学问题。近年来，世界上多次发生灾难，几乎没有预测的情况，造成了巨大的人员伤亡和巨大的经济损失，引起了国家政府的高度关注。人们对地震预报的实际应用越来越满意。我国进行地震预报探索已有三十余年的历史,取得了重要进展。但距离解决地震预报难题仍相差很远。自70年代以来,国家地震局每年年初召开全国地震趋势会商会,进行年度中期预报,即对本年度我国地震趋势和地震重点危险区进行预测,并在此基础上进行短临跟踪和预报,收到一定实效。例如1995年7月12日云南孟连中缅边界7.3级地震和1997年4月6日新疆伽师6.3级、6.4级地震都是在年度中期预报基础上,进行了较成功的短临预报。1998年1月10日张北县-尚义县(41°06′N,114°18′E)发生6.2级地震,给张北、尚义等县造成较大的破坏和人员伤亡。北京地区震感明显。震前存在地震活动、地形变、地电阻率、地磁、地下水位等多项异常。1997、1998年初全国地震趋势会商会确定北京西北至晋、冀、内蒙古交界地区(包括张北县)为可能发生5~6级地震重点危险区。对于这次地震震前虽有较好的年度中期预报,但没有作出临震预报。总结张北6.2级地震对地震预报探索有重要意义。2科学概念和工作计划2.1加强对震源、区域应力场及立体环境的研究坚持“长(十年尺度)、中(一年尺度)、短(二三个月)、临(几天)”阶段性渐进式地震预报思路,并把震“源”过程的追踪与区域应力“场”的动态监视相结合,判断孕震过程所处阶段,作出相应阶段预报。年度中期预报坚持“场”、“源”结合,以“场”求“源”的思想。震源的孕育、发展直至地震的发生是寓于地壳运动的区域构造应力场复杂动态变化图像之中的。特别是中国大陆强震往往成组发生,互相影响,这种强震群体特征可能和地壳块体整体性运动及动态演化相联系。即使是单个的大地震孕育、发生也不是孤立的震源由渐变到突变的发展过程,而是和震源所处的区域应力场密切相关,与孕震的内(地体环境)、外环境因素密切相关的。因此,在年度中期预报中必须加强对震源、区域应力场以及立体环境的研究,分析年度地震趋势,判定地震重点危险区,须重点研究:(1)研究构造块体强震成组孕育和成组活动的特征及其统计规律,把握我国大陆地震活动的基本形势和活动背景。(2)加强年度中期预报(中短期)指标体系研究。通过多学科中短期地震前兆异常综合时空动态演化,建立综合异常指标体系(图1)。(3)在地震趋势判定中突出地震最新动态的跟踪分析,密切注意全球、全国及主要地震区、带大范围地震活动大动态、大格局的变化。(4)在地震危险区判定中加强地震活动和前兆异常的核实、分析与研究,加强对异常群体特征、异常演化与震源孕震发展过程相互联系的分析,重视对重点危险区跟踪监视。(5)在规范化、程序化基础上,应用地震预报研究的多种预报方法,综合判定地震趋势和危险区。2.2预报中心综合分析全国地震形势在各省地震部门及各研究所提出本省或全国地震趋势意见基础上,中国地震局分析预报中心综合分析全国地震形势,汇总各单位意见。提出我国年度地震趋势和地震重点危险区的研究报告,提交全国地震趋势会商会讨论通过。3张北6.2级地震活动极低北京西北至晋、冀、内蒙古交界地区位于燕山地震带西段,历史上曾发生多次5级以上地震。但张北6.2级地震周围50km范围内,历史上未发生5级以上地震,是地震活动极低的地区。震前震中周围一范围内(约200km以内)出现了较为明显的地震活动和地形变、地电、地磁、地下水位等多项异常,前兆异常台项约占总台项的25%。3.1ms4.2号ms3/ms3-3/ms3-3/ms3-3日发生明显的显著性地震活动,3个月前后a震前1~3年地震活动出现明显异常,4级地震条带形成,区域地震活动呈现增强,并出现低b值异常,震前7个月出现显著性地震(MS4.2)。根据以往震例,判断有可能发生6级左右地震(图2)。3.1.1u3000地表条带1991年3月26日大同5.8级地震后,从1991年4月至1997年5月,在39~41°N,114~118°E范围内,MS3.7(ML4.2)以上地震形成NW向条带分布,震前7个多月(1997年5月25日),在该条带西北端的张家口发生了MS4.2地震,张北6.2级地震发生在该次地震西北方向约60km处(图2a)。3.1.2小震频次分布尽管震区地震活动水平很低,但在震前震区周围一定范围内(39~42°N,111~117°E)地震活动水平仍呈明显增强。从1996年开始小震频次逐渐升高,于1997年3月达到最高值(图2c)。震前小震频次有所下降,但仍保持在较高水平上。1996年底应变释放曲线呈现明显加速。3.1.3异常的低b值在区域地震活动增强区内,震前2~3年前b值一直处于低值状态(图2b)。3.2张北6.2级地震前震场分析赤城地震台距震中130km,台站石英摆倾斜仪EW向观测值以往年变规律性强。张北6.2级地震前(1997年11月至1998年1月)改变了年变(图3a)规律。1997年11月16日曲线反映出快速东倾,12月17日反向快速西倾,1月9日又反向东倾,1月10日发生张北6.2级地震。张家口地震台距震中68km,台站水管倾斜仪EW方向测值以往变化平稳。1997年12月26日水管倾斜仪换水后继续平稳5天,1998年1月2日大幅度东倾(图3b),1998年2月5日转折反向(由于水管倾斜仪换水,仅作参考)。3.3年6月地电阻率法阳原地震台距震中108km,在震前1年趋势下降背景下年变幅度加大,1997年6月地电阻率日均值曲线加速下降(图4a),9月达最低值,在曲线恢复过程中发生6.2级地震。宝昌地震台距震中119km,在震前2年趋势下降背景基础上,1997年10月后其地电阻率日均值曲线改变年变规律,一直处于低值(图4b)。3.4低地下水位中等、短且异常延庆五里营地震台距震中160km,地下水位震前曾出现中、短、临异常,震后恢复。3.4.18年10月10月突升至2001年9月18日突升后进入短期阶段,突增级革延庆五里营井水位1994~1995年趋势下降,1995年底突降,1996年1月至1997年9月缓慢上升,1997年9月18日突升后进入短期阶段(图5a)。3.4.2震前一年水位下降,水位持续下降1997年9月18日延庆五里营井水位突升,至12月20日缓慢下降,震前一个月有大幅度脉冲变化,水位剧烈起伏(图5b),进入临震阶段。震时水位大幅度上升,同震效应明显。震后有所恢复。3.5短地磁源3.5.1磁台常规观测系统呼和浩特地磁台距震中210km,地磁绝对观测Z分量与远离震中(相对稳定)的武昌地磁台每日观测值之差,自1997年11月出现上升异常,变化约10nT。1998年1月10日6.2级地震后(直到2月初)才有所下降(图6)。3.5.2突变界线周边天气形势分析利用中国大陆50个地磁台垂直分量日变极小值(低点时间)资料,作出的每日地磁低点时间分布,多数大地震前低点时间出现大区域突变分界线。按震例统计,异常后27d±4d或41d±4d在突变分界线附近将发生6级以上地震。1997年12月17~19日连续3天出现地磁低点位移异常,3条突变分界线相交于晋、冀、内蒙古交界一带。1997年12月17日、19日低点位移突变分界线沿北纬40度线经过中国北部,而1997年12月18日突变分界线则大致沿渤海至冀、内蒙古交界,分界线西侧发生张北6.2级地震(图7)。震前提出,在分界线附近1998年1月14日±4d或1月28日±4d可能发生中强地震的预测意见。结果,1月10日在突变分界线附近发生6.2级地震。3.5.3天气形势分析地磁日变形态变化和外空场有关,分析地磁日变形态异常特别要注意排除外空场干扰。如果在一定区域范围内,日变形态包括幅度、相位等异常变化非常突出,偏离正常变化,并且与全国50个地磁台资料对比,特别是和同纬度、同经度的地磁台对比,局部台站变化很大则可视为异常。张北6.2级地震前日变形态异常变化突出(图8)。北京及呼和浩特地磁台Z分量日变形态与全国部分台站相比异常是突出的。与远离震区(相对稳定)的武昌地磁台相比,北京和呼和浩特地磁台震前有二十多天日变形态异常变化突出。3.62年2月10日强强增温事件利用美国NOAA卫星观测资料分析张家口-渤海地震带,从1997年12月28日至1998年1月10日震前13天观测到热红外异常增温现象,异常增温幅度2~6K。其中,1998年1月9日增温最突出,增温区域也有所扩展。异常区域形态为条带状。图9是1998年1月9日与1997年12月12日差值图像,从图9中可看出张北至渤海一带热红外增温明显。震后几天异常减弱。这种增温不同于地形影响的经常性稳定增温,也不同于天气变化增温。而与地震活动条带、地磁低点位移分界线有某种程度的一致性。有可能与包括震源区在内的张家口-渤海地震带区域应力场增强有关。岩石压力实验也显示,岩石受压直至破裂过程中,确有热红外辐射显著增强现象。4地震地震预报问题张北6.2级地震震前一二年有较明显的地震活动异常,震前数天至数月还发现了地倾斜、地电、地磁、地下水位等前兆异常,此外,还有热红外异常。但多数地震台站位于震中外围100~200km,震中区100km内的台站只有张家口地震台。从整体分析,中短期前