墨西哥下加利福尼亞地震前后的CO異常

崔月菊 杜建國(guó)

（中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036）

地震是地球系統(tǒng)復(fù)雜變化過(guò)程中的一種突變現(xiàn)象，具有高度的復(fù)雜性和不確定性。在大地震前后的活動(dòng)斷裂帶常會(huì)有大量地下氣體（Rn、Hg、CO2、CH4、CO、H2O、He、H2、O2等）向上逸出到大氣中，引起大氣中氣體組分和濃度的變化。近年來(lái)隨著高光譜分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸開(kāi)始應(yīng)用具有探測(cè)大氣成分的高光譜分辨率傳感器對(duì)地震前后的氣體地球化學(xué)異常開(kāi)展新的探索研究。如郭廣猛等利用MOPITT數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)到2002年3月31日臺(tái)灣MS7.5地震前1天震中區(qū)附近的圓形CO異常區(qū)；Singh等（2010）同樣用MOPITT監(jiān)測(cè)到2001年Gujarat地震前大氣不同高度的CO含量明顯升高，震后急劇下降。這些資料都說(shuō)明可以利用遙感數(shù)據(jù)獲取氣體地球化學(xué)異常，進(jìn)行地震監(jiān)測(cè)。

2010年4月4日發(fā)生在墨西哥下加利福尼亞南部的MW7.2地震，震中平置（32.259°N，115.287°W）平于東太平洋隆起的北部，圣安德烈斯斷裂帶的南端。此次地震是1892年以來(lái)該地區(qū)震級(jí)最大的地震，在震中兩側(cè)產(chǎn)生了約75 km的北西向破裂帶。利用搭載于太陽(yáng)同步極軌衛(wèi)星EOS-AQUA上的高光譜傳感器——大氣紅外探測(cè)儀AIRS Level-3標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)提取了該地震前后的CO總量數(shù)據(jù)，分析得到這些數(shù)據(jù)本身和相對(duì)于背景值的時(shí)時(shí)、空時(shí)變化特征。

圖1 2010年1～6月月平平CO總量與歷史同期背景值的差值分布圖（單平mole/cm2）

2010年月平平CO總量與歷史同期背景值的差值的分布圖表明下加利福尼亞地震前約在2月份CO總量開(kāi)始升高，三四份明顯高出歷史同期水平，5月份異常開(kāi)始減弱至6月份完全消失（圖1），但是用同樣的方法2009年、2011年未發(fā)現(xiàn)異常。由AIRS降軌數(shù)據(jù)提取的2010年下加利福尼亞地震震中區(qū)的8天平平CO總量及其標(biāo)準(zhǔn)偏差變化數(shù)據(jù)顯示，CO總量在地震前2個(gè)月到震后1個(gè)月左右持續(xù)呈現(xiàn)波動(dòng)的高值，標(biāo)準(zhǔn)偏差增大，約是2010年其他時(shí)段的2倍。2～4月份CO總量約3個(gè)月持續(xù)高于前兩年同期CO平值，高出約2～4×1017mole/cm2，5月開(kāi)始基本持平，恢復(fù)正常年周期變化。該現(xiàn)象應(yīng)該歸因于地震孕育發(fā)生過(guò)程中地應(yīng)力作用使巖石圈脫氣增強(qiáng)、大氣電磁和化學(xué)反應(yīng)引起的CO含量的增加。研究結(jié)果表明利用衛(wèi)星高光譜遙感數(shù)據(jù)提取與地震有關(guān)的CO含量的時(shí)空變化信息，對(duì)地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)有重要意義。