昆明地震臺SS-Y伸縮儀觀測資料在中強地震前的異常分析

馮瓊松，楊艷珠，鄧存華

(昆明基準地震臺，云南 昆明 650204)

昆明地震臺SS-Y伸縮儀觀測資料在中強地震前的異常分析

馮瓊松，楊艷珠，鄧存華

(昆明基準地震臺，云南 昆明 650204)

選擇云南昆明地震臺2012年至2014年SS-Y伸縮儀的觀測資料作為研究對象，利用常規分析方法中的形態法、年變曲線、矢量合成法分析研究了云南省內Ms>5.0級和全球Ms>8.0級地震前出現的中短期和臨震異常特征。分析表明，形態異常對應臨震異常效果較好，日均值年變曲線和矢量合成圖異常對應中短期地震異常效果較好。

昆明地震臺；SS-Y伸縮儀；中短期和臨震異常；異常特征

云南是地震多發區，有大量的觀測事實和震例表明，云南昆明地震臺SS-Y伸縮儀觀測資料記錄到的短臨和中期震前異常可靠性高。2014年是云南地震頻發罕見的一年，為了更準確的辨別震前異常，筆者選取2012年至2014年SS-Y伸縮儀觀測資料，分析它們的形態、年變曲線、矢量合成圖，提取異常特征，并根據其異常變化形態特征，探討這些異常與地震三要素的相關性。

1 臺站基本情況

昆明地震臺是云南省地震局的Ⅰ類觀測臺站，位于昆明市北郊黑龍潭。洞的主體為凵字型，長73米；有六個支洞，支洞主長71米，最深處距洞口為47米；覆蓋層約有30～50米厚。洞內溫度約15℃，日變化小于0.1℃，年溫差0.5℃，相對濕度約為93%。臺站現有一套“十五”期間安裝的數字化SS-Y伸縮儀，是2006年6月底進行數字化改造時安裝的，7月1日正式開始觀測錄數。SS-Y伸縮儀自安裝運行以來，工作性能穩定，數據連續率達99.9%，能清晰地記錄應變固體潮。

2 資料的選取與地震對應關系分析

昆明地震臺的SS-Y伸縮儀觀測資料具有很好的映震能力，其記錄到的震前有異常情況頻率很高。所以選取2012年至2014年云南昆明地震臺SS-Y伸縮儀記錄資料，以云南省內Ms>5.0及全球Ms>8.0地震為研究對象，對SS-Y伸縮儀觀測資料記錄到的異常圖像特征進行分析，總結震前異常的特點、形態。2012年至2014年全球發生了2次Ms>8.0的地震，云南省內共發生了12次Ms>5.0的地震。

2.1 形態圖異常分析

形態圖異常分析是跟蹤原始記錄資料變化形態進行分析的一種方法。通常當觀測資料的正常變化規律被打破而出現異常變化時，若經分析斷定非干擾所致，便可以認為觀測資料出現了震前異常。在形態分析中昆明地震臺SS-Y伸縮儀觀測資料出現的異常都顯示為臨震異常，也就是地震前幾天或幾個小時的異常。而且經核實在選取的觀測資料異常期間，觀測儀器正常，觀測環境系統及周圍未發生異常變化，無人為和其他外界因素干擾，觀測資料記錄的異常真實可靠。圖1為2012年至2014年間昆明臺SS-Y伸縮儀觀測資料記錄到的臨震異常。

圖1中2013年8月27日昆明臺SS-Y伸縮儀東西向數據出現階變鼓包， 29日伸縮儀北南向再次出現數據階變鼓包，對應8月31日云南香格里拉縣5.1級和5.9級2次地震。2014年4月2日伸縮儀東西向、北南向出現數據階變鼓包，對應4月2日智利8.1級地震。2014年8月1日伸縮儀東西向、北南向出現數據階變鼓包，對應8月3日云南昭通6.5級地震。2014年10月6日伸縮儀東西向、北南向出現數據階變鼓包，對應10月7日云南景谷6.6級地震。由分析看出昆明臺SS-Y伸縮儀形態圖異常距離發震時間最長是兩天，最短是幾個小時，屬臨震異常。

圖1 伸縮儀2012～2014年分鐘值形態異常

從圖1中多個震例來分析昆明臺SS-Y伸縮儀形態圖可以看到，在多個地震前出現了形態相近的數據階變鼓包異常，不同分向形態圖異常出現的時間是一致的，且異常出現后都有相應的地震對應。地震孕育的模式多種多樣，所以地殼形變的表現形式也具有多樣性和復雜性[1]。昆明地震臺SS-Y伸縮儀形態圖所表現出的異常缺乏明顯的規律性，有的異常只有單方向記錄到了，有的異常只有一種手段記錄到了。在地震孕育過程中伴有不同形式和不同程度的地殼形變，SS-Y伸縮儀就是用來觀測地殼水平形變的儀器[2]。筆者排除了各種干擾可能引起的異常，確信他們是震前地殼形變時引起的地表應變和固體潮的變化信息。根據多年多次地震跟蹤SS-Y伸縮儀形態圖異常得知，在形態圖出現數據階變鼓包異常時，且在沒有外界干擾影響的情況下，多是震前異常，1周之內發生5級以上地震的可能性很大，所以昆明地震臺SS-Y伸縮儀形態曲線異常可很好的應用于臨震預報。

2.2 日均值年變曲線異常分析

日均值年變曲線圖分析是地震跟蹤分析中常用的分析方法。為了從單臺資料中更好的確認地震異常，筆者選取了2012年至2014年昆明地震臺SS-Y伸縮儀日均值年變曲線做分析，如圖2所示。從圖2看出，昆明臺SS-Y伸縮儀日均值年變曲線每個分向不同程度的打破了年變規律。在正常情況下，SS-Y伸縮儀年變規律的走勢是春至秋季逐漸走高，冬季走低的形態。在排除了外界干擾情況下，伸縮儀日均值年變規律的改變(走勢改變、數據突跳或階變鼓包等)則要考慮為地震異常的可能性。2012年和2013年SS-Y伸縮儀北南向年變曲線一年四季逐漸走高，其他分向的走勢是春至秋季年變幅度逐漸走高，冬季年變幅度逐漸走低，符合正常年變規律走勢。而在一些地震發生半個月至半年前明顯出現了數據突跳、階變鼓包或曲線走勢改變等異常。2012年至2014年昆明臺SS-Y伸縮儀觀測資料連續、完整、可靠，所以日均值年變曲線的震前異常是可靠的。分析得出昆明臺SS-Y伸縮儀日均值年變曲線異常的主要表現形式為時序曲線走勢改變、數據突跳或階變鼓包等，一般在異常變化結束半個月至半年后都有對應地震發生。形變年變曲線趨勢的改變是判別震前異常的主要標準之一，昆明臺SS-Y伸縮儀日均值曲線異常對應中期地震的效果較好，可用于中短期地震時間要素的預測。

圖2 伸縮儀2012年至2014年日均值年變曲線

2.3 矢量合成圖異常分析

定點形變兩分量測值的矢量之和表示某一時刻地面相對于起始位置的傾斜角，絕大多數形變觀測值具有較強的年變規律，因此昆明臺SS-Y伸縮儀矢量圖也具有一定的年變規律。日均值矢量變化圖也是形變預報分析的一種常用方法，矢量圖若出現不規律轉向、加速和打結變化，就算破年變[3]。

圖3 伸縮儀2012～2014年矢量合成圖

從圖3可看出，2012年至2014年昆明臺SS-Y伸縮儀觀測資料矢量合成圖出現了大量的不規律拐彎、走勢加速或打結等破年變異常。2012年云南發生了3次5級以上地震，最后1次是連發余震，SS-Y伸縮儀矢量合成圖是在不規律轉向的過程中發生了5.6級地震，在拐彎、打結的過程中連發了5.7級和5.6級地震。2013年云南發生3次5級以上地震，SS-Y伸縮儀矢量合成圖是在3月份的打結中發生了5.5級地震，曲線突然拐彎后于4月17日發生了5.0級地震。7月份出現加速拐彎后，在8月31日發生5.9級地震。2014年云南罕見地發生了7次5級以上地震，國外8.1級地震1次。從2014年SS-Y伸縮儀矢量合成圖可看出，昆明臺SS-Y伸縮儀矢量合成圖出現了大量的不規律加速、拐彎打結等異常，在每次不規律拐彎、走勢加速或打結等破年變異常后都發生了地震。從昆明臺2012年至2014年SS-Y伸縮儀矢量合成圖分析得知，在矢量圖出現不規律拐彎、走勢加速或打結等破年變異常后，半個月至半年間多有5級以上地震發生。長期跟蹤分析表現出較好的中短期地震異常和震級大小特征[4]，所以昆明臺SS-Y伸縮儀矢量合成圖的不正常轉向、加速或打結等破年變異常可很好的應用于判斷地震震級和時間。

3 幾點認識

通過對昆明地震臺SS-Y伸縮儀觀測資料與地震關系的分析，可以嘗試對未來地震發生的時間和震級做出預測。分析資料異常特征：(1)從多年的跟蹤分析得出昆明臺SS-Y伸縮儀觀測資料對于震前異常效能高。從形態圖中看異常是復雜的，不是每次地震前都有異常。地震的短臨異常表現從時間上看，地震一般在數據階變鼓包幾小時或1～2天之后發生，從震級上看，震前出現形態異常的情況多集中在5級以上的地方震。所以原始形態異常分析對應臨震異常效果較好。(2)從日均值年變曲線和矢量合成圖看，SS-Y伸縮儀觀測資料有明顯的年變異常。日均值年變曲線異常的主要表現形式為時序曲線走勢改變、數據突跳或階變鼓包等，一般在異常變化結束半個月至半年內多有5級以上地震發生。矢量合成圖在每次不規律拐彎、走勢加速或打結等破年變異常后多對應了5級以上地震，所以昆明臺SS-Y伸縮儀觀測資料日均值和矢量合成圖異常可很好的應用于中短期地震和震級要素的預測分析。

[1] 沈曉松，馮建琴，程冬炎，等.山西地區水管儀和伸縮儀在中強地震前的異常淺析[J].山西地震，2012,149(1)：17-23.

[2] 唐九安，彭偉榮，常千軍，等.蘭州形變與景泰地震的短臨前兆[J].地震地磁觀測與研究，1995(16)：41-45.

[3] 趙小賀，陳傳華，王偉，等.數字化地形變資料異常形態與地震[S].華北地震科學，2007(25):50-52.

[4] 馮英，史勇軍，徐洐剛，等.2012年3月9日新疆洛浦6.0級地震前前兆異常初步分析[J].內陸地震，2012,26(4)：316-323.

Abnormal changes before moderate-strong earthquakes shown in the observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station

Feng Qiongsong,Yang Yanzhu,Deng Cunhua

(Kunming Seismic Fiducial Station, Yunnan Kunming 650204, China)

The observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station from 2012 to 2014 are analyzed with methods such as morphological method,annual exception curve method and vector synthesis method in this paper.We relate these medium-to-short-term and impending abnormal changes to the earthquake catalogue with magnitude 5 or greater in Yunnan province and with magnitude 8.0 around the world from 2012 to 2014.Our results show that abnormal change indexes analyzed with the morphological method response and impending moderate earthquakes well and abnormal changes analyzed with both annual exception curve method and vector synthesis method are the medium-short term indexes.

Kunming Seismic Fiducial Station;SS-Y extensometer;medium-short term abnormal change;abnormal character

2015-06-03；

2015-09-18

資金項目：三結合課題昆明臺形變觀測典型干擾特征分析資助

馮瓊松(1976-),女,云南省昆明市人,工程師,主要從事地震前兆形變觀測研究.

P315.72

B

1001-8115(2015)04-0032-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2015.04.008