2000年9月12日青海興海6.6級地震的“回溯性”地震矩加速釋放研究

常 明，李芳芳，張錦玲，羅國富

（寧夏回族自治區地震局，寧夏 銀川 750001）

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2000年9月12日青海興海6.6級地震的“回溯性”地震矩加速釋放研究

常 明，李芳芳，張錦玲，羅國富

（寧夏回族自治區地震局，寧夏 銀川 750001）

摘要：利用地震矩加速釋放模型，對2000年9月12日青海興海的6.6級地震進行“回溯性”預測研究。采用不同的空間半徑進行了“時—空”掃描計算，結果表明該地震前具有顯著的地震加速釋放現象，隨著掃描半徑的不同，異常表現為“異常出現—消失—出現—發震”的特點。分析認為地震矩加速釋放模型在實際地震預測工作中具有一定的參考意義。

關鍵詞：地震加速釋放；“時—空”掃描；異常

0 引言

地震活動是地球動力學過程的一種表現形式，在大地構造體系中地震事件發生局部，但其孕育卻是較大時空范圍內的一個完整過程［1-3］。近年來，一個廣泛應用的孕震模型—地震加速釋放模型（以下簡寫為AMR），它是把地震孕育的過程看成是一種臨界現象［4-6］，并認為較大地震發生前普遍出現AMR現象，即大震臨界性的一種表現。在地震學界使用地震活動的相關長度增長及主震周圍地震矩加速釋放現象已獲得許多學者的廣泛認可。但也有許多次大震前震源區地震能量釋放減弱的現象也被部分地震學家所關注。因此對大震發生前AMR現象的研究，在地震預測研究中具有積極的意義和相應的應用潛力，這也引起了國內外學者的廣泛關注［7-9］。

近年來，圍繞AMR是否是一種可靠和普遍性的地震前兆現象、AMR研究是否能為地震預測預報服務的爭論也在逐步升溫。AMR現象的爭論主要圍繞兩方面展開：首先，如何選取AMR現象的地震序列。Bowman等［10］曾利用震前積累的Benioff應變 （CBS）釋放曲線的冪率和線性擬合的均方根殘差比最小來計算AMR的“臨界”時、空尺度，該方法具有實際的可操作性。但一些學者認為該種方法僅僅是對數據本身的擬合，例如相同構造區和相近震級的地震的AMR“臨界”尺度差異會出現過大的情況。其次，震前的AMR現象是否是一種普遍的地震前兆現象。因為不是所有地震前都能觀測到明顯的AMR現象，而出現AMR現象也并不完全對應未來強震的發生［11］。

為了客觀地分析2000年9月12日青海興海MS6.6級地震前的AMR現象，本文使用固定“時—空”尺度，通過滑動變化可能的震中和發震時間，分別探索AMR與真實震中和發生時刻的關聯，討論震前AMR現象和AMR模型在實際地震預測預報工作中的指導意義。

1 地震加速釋放（AMR）理論方法

在中強震發生前，許多震例都表明：震中附近區域內的長期前震存在一種隨時間加速發生的現象，一些地球物理學家認為這種加速釋放過程可以作為一種中期的地震前兆［1］。Varnes和Bufe等［6-7］提出一個累積地震矩與時間之間的破裂時間逼近關系來定量描述這一現象，該關系稱為“破裂時間分析”（Time-to-failure analysis）方法，這使得利用AMR現象進行回溯性檢驗的方法具有了實際的可操作性。近年來，國內外已經將破裂時間分析方法應用于諸多震例，對中強震前AMR現象普遍性問題的討論也在進行。地震的“破裂時間分析”方程一般可表示為：

其中Ω是地震活動性的量度，如地震矩、地震波能量、地震數目或Benioff應變等。A、B為常數，m為標度常數，tf是主震發生時間。m決定了地震矩釋放曲線的類型，m＜1時CBS釋放曲線為加速行為；m＞1時CBS釋放曲線為減速行為；m=1時CBS釋放曲線為線性行為。

采用如下經驗關系［12］計算地震矩：

根據經驗關系［12］得出地震波能量為：

Benioff應變定義為地震波能量的平方根，對（1）式擬合可計算出常數A、B和標度常數m以及大震發生時刻tf。

2 資料選取和處理

以2000年9月12日青海省興海縣6.6級地震為例，計算震前研究區域地震矩震加速釋放。此次地震經緯度為35.3oN，99.5oE，發震斷層為NNW向的鄂拉山—溫泉斷裂帶南端。鄂拉山—溫泉斷裂位于柴達木準地臺東緣，屬于切割柴達木盆地與共和盆地的NNW向最新隆起帶的東側，是青海境內規模最大的一條NNW向斷裂帶，構成二級構造分區的結合部，即青海南山褶皺帶、柴達木北緣臺緣、歐龍布魯克臺隆、柴北緣殘山斷褶皺帶、東昆侖北坡斷隆、柴達木南緣褶皺帶和阿尼瑪卿褶皺帶7個二級構造單元的結合部，構造活動特征屬于晚更新世晚期—全新世活動斷層，總體走向為N15o～30oW，傾向不一，傾角35o～70o［12］。根據美國地質調查局（USGS）和哈佛大學提供的結果，二者給出的震源機制解基本一致，斷層性質都主要以走滑為主，垂直錯動很小，節面基本一致，只是在滑動角上有較大的差異，兩個節面與鄂拉山斷層的走向是一致的，因此主破裂面是NNW。

蔣長勝等［11］研究了2008年3月21日新疆于田MS7.3級地震，討論了多種因素對標度常數m的可能影響，其中，余震是否刪除和地震序列截止震級對AMR計算結果影響不大，但震級在6.0左右的“干擾”事件影響較大；馬玉虎等［13］指出該研究區域內最小完整震級為ML2.5，因此本文在對青海興海6.6級地震計算AMR時，震級下限取為ML2.5，采用固定的時空尺度，通過滑動可能的震中和發震時刻，研究該地震的AMR的釋放現象。

3 矩釋放時空掃描

本文以該地震震中為中心的4o×4o為研究區域（33.30o～37.30oN，97.50o～101.50oE），使用中國地震臺網中心提供的1970年以來的《中國地震月報目錄》，該目錄由各省臺網資料匯編而成，震級為ML。將研究區域網格化，空間各網格節點作為未來可能的震中，進行時空掃描，具體為：在時間上，以地震可能的破裂時間tf自1995年9月開始，向后，步長窗長均為0.5年，每0.5年滑動一次，逐漸逼近實際地震發生時間2000年9月12日；在空間上，以空間節點為中心，分別以50km、80km和100km為半徑，滑動計算AMR值。圖1、圖2、圖3為T=0.5a，R分別為50km、80km和100km范圍的AMR時—空掃描結果。

圖1　地震矩“釋放程度”掃描（T=0.5a，R=50km）六角形為主震震中位置，計算中地震目錄采用K-K法刪除余震Fig.1 Seismic moment release mapping （T=0.5a， R=50km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock A declustered catalogue using K-K method is used

圖2　地震矩“釋放程度”掃描（T=0.5a，R=80km）六角形為主震震中位置，計算中地震目錄采用K-K法刪除余震Fig.2 Seismic moment release mapping （T=0.5a， R=80km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock. A declustered catalogue using K-K method is used.

圖3　地震矩“釋放程度”掃描（T=0.5a，R=100km）六角形為主震震中位置，計算中地震目錄采用K-K法刪除余震Fig.3 Seismic moment release mapping（T=0.5a， R=100km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock. A declustered catalogue using K-K method is used

4 結論和討論

從圖1-3中的時空掃描可以看出：

（1）本文分別采用50km、80km和100km三種空間半徑對震中區域每間隔0.5年進行時空掃描結果表明，三種情況均能觀測到加速釋放，2000年9月12日青海興海MS6.6級地震前地震矩加速釋放震兆異常較明顯，其中80km時的半徑是研究該區域的最優半徑，加速釋放異常顯著，且空間集中。

（2）青海興海6.6級地震前出現的地震矩加速釋放現象隨著地震目錄搜索半徑的不同，釋放現象出現的時間點和釋放面積會有差異。一般認為，搜索空間半徑越大，地震矩加速釋放現象出現的越早，釋放面積也會越大。分析主要原因為搜索面積越大，可能與主震無關的地震包括較多，異常干擾越大，加速釋放區域未必能真實反映當時震源區域的真實應力釋放情況。但掃描半徑的尺度選擇的越小，又無法滿足地震矩加速釋放的地震樣本量，異常也不突出，因此試探的選取不同的時空半徑，會更好地分析加速釋放異常分布。

（3）通過研究2000年青海興海6.6級地震前地震矩加速釋放異常時空分布，得出該主震前地震加速釋放模式為“異常出現—消失—出現—發震”的特點，該現象在其他震例計算中也有出現。

（4）通過研究2000年青海興海6.6級地震前地震矩加速釋放異常時空分布，通過研究分析AMR異常分布，對主震的震中位置具有較好的指示作用。從圖1-3中可以發現，加速釋放區能覆蓋實際發震位置。

另外在實際工作中，可通過嘗試采用不同的空間尺度對研究區的以往震例進行掃描分析，確定適合本區域的目錄掃描半徑和異常判定指標。關于如何選擇合適的掃描半徑和異常判定指標，需要從實際震例計算中經驗提取，該工作也是本文今后需要深入探討的方向。

致謝：本文中所示程序由中國地震局地球物理研究所蔣長勝博士提供，在此深表感謝。

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·簡 訊 ·

東北地區2016年第一季度ML≥3.0級地震目錄The earthquakes （ML≥3.0） catalogue of the first quarter in northeastern area，2016.

STUDYING ON ACCELERATING MOMENT RELEASE （AMR）BEFORE XINGHAI MS6.6 EARTHQUAKE IN QINGHAI PROVINCE ON SEP. 12， 2000

CHANG Ming，LI Fang-fang，ZHANG Jin-ling，LUO Guo-fu
（Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region， Ningxia Yinchuan 750001，China）

Abstract：In this paper， based on the Accelerating Moment Release （AMR） model， we study the prediction of the Xinghai Ms6.6 earthquake on Sep.12， 2000 . Different spatial scale is used to carry out "timespatial" scan calculation. The results show that there is obvious AMR phenomenon before earthquake. Because of the different scan radius， the AMR phenomenon has the characteristic that it appears， and then disappears， and then appears， finally happens. So the AMR method has some kind of useful value for daily practical works in the future.

Key words：accelerating moment release； "time-spatial" scan； anomaly

中圖分類號：P315

文獻標志碼：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.003

文章編號：1674-8565（2016）02-0015-07

收稿日期：2016-01-25

修訂日期：2016-04-23

作者簡介：常明（1974-），男，陜西省榆林市人，大專，工程師，現主要從事地震監測預報工作。E-mail： 496623877@qq.com