強地震前地殼形變異常特征的再探討＊

陸明勇 李志雄 劉天海 寇建新

（中國地震應急搜救中心，北京100049）

強地震前地殼形變異常特征的再探討＊

陸明勇 李志雄 劉天海 寇建新

（中國地震應急搜救中心，北京100049）

在重新分析了強地震前地殼形變異常的基礎上，獲得了如下一些見解：地殼形變異常不一定存在完整的趨勢、短期和短臨等異常類型，但趨勢異常普遍存在；地震前地殼形變異常形態可能為緩慢穩定的變化，不一定存在諸如異常幅度變大、異常速度變快等；地殼形變異常不一定具有時空遷移或有序性等。

地殼形變；異常特征；強震

引言

地震是地殼變形的直接結果，長期以來，國內外地震工作者高度重視地殼形變的觀測與研究，使其成為重要的前兆手段之一。所以，即使是短臨異常較少的2008年汶川8．0級地震［1-2］①地震臺網中心年度趨勢預測匯總組．2008年度全國地震重點危險區匯總研究報告（討論稿）．2007年12月-②全國7級地震與地震形勢跟蹤組．中國大陸地震大形勢跟蹤與趨勢預測研究報告（討論稿）．2007年12月和2013年蘆山7．0級地震等，地震前均出現了明顯的趨勢性異常③四川省地震局．2012年度四川地震趨勢研究報告．2011年11月-⑥全國7級地震與地震形勢跟蹤組．中國大陸地震大形勢跟蹤與趨勢預測研究報告（討論稿）．2012年11月。為此，人們很早就探尋地殼形變趨勢異常的形成、發展及其與地震的關系［3-9］。經過幾十年的努力，無論是在異常特征、異常提取方法，還是異常機理研究方面，均取得了許多可喜的研究成果［1-30］；但是也存在這樣或那樣的問題，比如一些認識并不完全與實際觀測資料相符合。隨著近年的一些強（大）震的發生，及相應的地殼形變觀測資料的積累，有必要并有可能重新分析強震前地殼形變異常的變化特征。

1 強地震前地殼形變異常不一定存在完整的趨勢、短期和短臨等異常類型，但趨勢異常普遍存在

前人研究認為，與地震有關的地形變有明顯的階段性（大致可分為長期緩慢形變、震前快速形變、震時突變和震后調震4個階段）［10］，如眾所周知：1975年海城7．3級、1976年唐山7．8級、1976年松潘7．2級、1998年張北6．2級、2001年昆侖山口西8．1級、2008年汶川8．0級以及2013年蘆山7．0級等地震，在震前幾年，地殼形變都出現了十分明顯的趨勢性異常［1-2，10-16］①-⑧四川省地震局．周會商震情監視報告．2013年4月17日；1975年海城7．3級、1976年唐山7．8級、1976年松潘7．2級、1998年張北6．2級、2001年昆侖山口西8．1級等地震前，還出現了短期和短臨等異常［10-14，17］。但是，地殼形變在未出現較為顯著的短期或短臨異常的情況下，發生了2008年汶川8．0級地震［2］；而2013年蘆山7．0級地震，也只是跨斷層流動形變在震前幾個月，在鮮水河斷裂帶、安寧河—則木河斷裂帶和攀枝花附近地區，出現了較明顯的異常變化，且短臨異常較少①四川省地震局．月會商震情監視報告．2013年1月30日、2013年2月27日、2013年3月27日-②四川省地震局．周會商震情監視報告．2013年4月17日。

2 強地震前地殼形變異常形態可能為緩慢穩定的變化，不一定存在諸如異常幅度變大、異常速度變快等

過去震例研究認為，地震前，特別是強地震前，地殼形變存在明顯的非均勻變化，表現為異常幅度變大、異常速度變快等［9-14，17-19］，其機理是巖石破裂或斷層突然滑動前存在諸如擴容、快速變化等非線性變化［3-8，19-20］。但這一認識往往與實際情況存在一定的矛盾，如2008年汶川地震前地殼形變未出現大幅度的快速變化［2］，震中及其附近的跨斷層測量變化較平穩，震中龍門山斷裂帶未發生變形、GPS呈現長時間的緩慢變化［2］③張培震．5·12汶川大地震的破裂特征與成因機制．2009年3月；2011年日本“3·11”大地震前震中附近GPS長時間的緩慢變化［21］、1999年臺灣“9·21”大地震前震中區及附近應變率小［22］等。緩慢穩定變化的成因為斷層“閉鎖”，斷層“閉鎖”有利于能量積累。最新研究結果進一步認為，斷層運動表現為緩慢滑移即蠕變可能是大規模地震的關鍵誘因，即引發大規模地震最關鍵的因素在于“穩定”斷層，而非活動斷層［23］。

3 地殼形變異常不一定具有時空遷移或有序性等

過去研究認為，地震前特別是強地震

前，地殼形變異常具有時空遷移特征或有序性［1，16，20，24-30］，如1989年大同6．1級地震前地殼形變前兆異常是由南向北逐步出現的［24］、1998年張北6．2級地震形變前兆在整體上呈現出由東南向西北遷移的特征［25］、2008年汶川8．0級地震前地殼形變趨勢異常呈現由外向震中遷移特征［1］等；熱物質上涌模擬研究認為［29］，地殼形變異常震中出現得早，然后向外遷移。但是這些結果基本上是震后研究得出的，且不同學者對同一地震的地殼形變遷移特征的研究結果不一致，如1998年張北6．2級地震前地殼形變的遷移特征是，1994年后整體上呈現出由東南向西北遷移的特征［25］，異常是從震源往外遷移［29］，1996年以前從近源區向外圍地區擴展，以后有從外圍向近源區收縮的跡象［30］；1989年大同6．1級地震前地殼形變異常的遷移特征是，由南向北逐步出現［24］，形變異常沒有表現出遷移性［30］。實際上，在一些地震前的震情研究報告中，未發現明顯的地殼形變異常時空遷移或有序性等特征，如2008年汶川8．0級、2013年蘆山7．0級等地震前的一些相關震情研究報告中，未見震前震中周圍地殼形變異常遷移或有序性特征研究結果的表述④地震臺網中心年度趨勢預測匯總組．2008年度全國地震重點危險區匯總研究報告（討論稿）．2007年12月-⑨四川省地震局預報研究所．2013年四川形變學科會商異常分析．2012年9月。

（作者電子信箱，陸明勇：lmy9988＠163．com）

［1］陸明勇，房宗緋，趙麗葵．汶川8．0級地震前地下流體長趨勢變化特征討論．地震，2010，30（1）：61-72

［2］中國地震局監測預報司．汶川8．0級地震前科學研究報告．北京：地震出版社，2009

［3］Nur A．Dilatancy pore fluids and premonitory variation of tS／tPtravel times．Bull．Seis．Soc．Amer．，1972，62：1217-1222

［4］Scholz C H，Sykes L R，Aggarwal Y P．Earthquake prediction：a physical basis．Science，1973，181：803-809

［5］Whitcomb J H，Garmany J D，Anderson D L．Earthquake prediction：Variation of seismic velocities before the San-Fernando earthquake．Science，1973，180：632-642

［6］郭增建，秦寶燕，徐文耀，等．震源孕育模式的初步討論．地球物理學報，1973，16（1）：43-48

［7］米雅契金BИ．地震孕育過程．馮德益，顧謹平，譯．北京：地質出版社，1983

［8］Scholz C H．地震與斷層力學．馬勝利，曾正文，譯．北京：地震出版社，1996

［9］Mogi K．Temporal variation of the precursory crustal deformation just prior to the 1944 Tonanki earthquake．J．Seismol．Soc．Japan，1982，35（2）：145-148

［10］大地形變測量清理攻關小組．我國大地形變測量工作的清理研究／／地震監測與預報方法清理成果匯編：大地形變分冊．北京：地震出版社，1990

［11］朱風嗚，是戈．一九七五年海城地震．北京：地震出版社，1992

［12］國家地震局《一九七六年唐山地震》編寫組．一九七六年唐山地震．北京：地震出版社，1982

［13］四川省地震局．一九七六年松潘地震．北京：地圖出版社，1979

［14］中國地震局監測預報司．一九九八年張北地震．北京：地震出版社，1999

［15］楊立明，程建武．昆侖山口西8．1級地震孕育演化的階段性初步研究．西北地震學報，2003，25（1）：25-39

［16］陸明勇，范雪芳，周偉，等．華北強震前地下流體長趨勢變化特征及其產生機理的研究．西北地震學報，2010，32（2）：129-138

［17］馬玉虎，馬文靜，張曉清，等．昆侖山口西8．1級地震前兆異常時空特征初探．高原地震，2003，15（4）：18-26

［18］牛安福，張晶，高福旺，等．地殼形變加速變形與地震關系的研究．大地測量與地球動力學，2002，22（1）：29-33

［19］牛安福．地殼形變的突變性與地震短期預報．北京：中國地震局地球物理研究所博士論文，2000

［20］陸明勇．強震中短期階段斷層活動時空演化特征的討論．地震，2003，23（4）：1-9

［21］張風霜，占偉，孫東穎．2011年日本9．0級地震前后GPS基線時間序列分析．地震研究，2012，35（2）：190-200

［22］朱守彪，趙曉燕，劉楊，等．1999年集集地震前后臺灣地區地應變率場的分布及其動力學成因．大地測量與地球動力學，2011，31（2）：38-42

［23］Noda H，Lapusta N．Stable creeping fault segments can become destructive as a result of dynamic weakening．Nature，2013，24，493（7433）：518-521．doi：10．1038

［24］謝覺民．大同—陽高地震的地殼形變前兆及其機理研究／／國家地震局科技監測司編．大同陽高地震研究．北京：地震出版社，1993：77-88

［25］孟國杰，黎凱武．張北6．2級地震前的地殼形變特征．地震，1999，19（3）：261-266

［26］梅世蓉，馮德益，張國民，等．中國地震預報概論．北京：地震出版社，1993

［27］李杰，馮志軍，馬玉香．華北地區跨斷層形變中短期異常特征研究．地震學刊，2000，20（1）：10-18

［28］牛安福，張雁濱，柯麗君，等．地震前地殼形變異常分布的非均勻性研究．地震，1999，19（2）：149-154

［29］張永仙．熱應力三維數值模擬研究及熱物質的運移在地震孕育過程中的作用探討．北京：中國地震局地球物理研究所博士論文，1999

［30］朱先月，朱治平，武安緒，等．強震前形變異常的時空演化特征．地震，2003，23（2）：70-76

Re-investigation on anomaly characteristics of crustal deformation before strong earthquake

Lu Mingyong，Li Zhixiong，Liu Tianhai，Kou Jianxin
（China Center for Earthquake Disaster Emergency and SAR，Beijing 100049，China）

Some knowledge is gained on the basis of the re-analysis of crustal deformation anomaly before strong earthquakes：There is not necessarily a complete trend anomaly，short term anomaly，short-impending anomaly etc；But the trend anomaly of crustal deformation exist in common．The anomaly of crustal deformation maybe slow steady change．There does not exist necessarily the phenomenon such as larger abnormal amplitude，faster abnormal speed etc．The anomaly of crustal deformation does not necessarily have space-time migration or ordered characteristics．

crustal deformation；anomaly characteristics；strong earthquake

P315．72；

A；

10．3969／j．issn．0235-4975．2014．04．008

2013-11-26。

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAK19B02-02）和地震行業專項（201108009，201008012）資助。