頻譜偏移法在2020年6月26日于田 MS6.4地震前的跟蹤分析

孫璽皓李 霞蘇維剛張朋濤馬 亮

1）中國西寧810001 青海省地震局

2）中國蘭州730000 甘肅省地震局

前震或廣義前震識別的頻譜偏移法，是利用中等地震測震數據的頻率譜，預測破壞性地震的試驗性方法，其目的是判斷目標地震是否具有前震屬性。在大量研究工作基礎上，認為前震或廣義前震頻譜的頻帶變窄且有向低頻端偏移的特征，其優勢頻段為0— 1.5 Hz，而正常背景性的中等地震頻譜的頻帶較寬，頻段主要集中在0—5 Hz。2010 年玉樹7.1 級、2014 年于田7.3 級強震均有明顯的前震活動。2 次強震是通過頻譜特征差異有效識別前震的典型震例。該方法對判定強震孕育演化過程是否進入短期階段有一定作用。

基于新疆區域數字化測震臺網記錄的波形數據，對2020 年6 月26 日于田MS4.6 地震進行跟蹤分析。由于震中附近測震臺站相對較少，選取震中距500 km 范圍內15 個測震臺站的資料（其中和田臺陣10 個測震臺），計算得到NS、EW、UD 分量頻譜，發現14個臺站存在明顯的偏移現象，偏移比例為93.3%，且三分量數據的頻譜結構形態幾乎相同。于田MS4.6 地震36 min 后發生于田MS6.4 地震，依據定位計算，2 次地震發震位置相距約14 km，震級差為1.8，根據前震定義，認為于田MS4.6 地震是于田MS6.4 地震的典型前震，且屬于單發型地震。測震臺站空間分布見圖1，部分測震臺站FFT 均方譜見圖2。通過分析，同一類地震在不同震中距臺站記錄中頻譜結構較為一致，頻譜差異較小，但非前震性中等地震與前震或廣義前震的頻譜結構存在明顯差異。2014 年2 月11 日于田MS5.4 地震同樣發生在2 月12 日于田MS7.3 地震序列主震源區內，從前震與主震間隔時間以及空間位置角度類比，此次于田MS4.6 地震與2014 年于田MS5.4 地震均為發生在主震源區的前震，從前震角度具有相似特征。此次于田MS6.4 地震的發生，驗證了前震或廣義前震識別的頻譜偏移法的有效性，為區域地震活動短期乃至臨震預測提供了新方法、新依據。

圖1 于田MS4.6 地震頻譜偏移臺站的空間分布Fig.1 Spatial distribution of spectrum deviation stations of Yutian MS4.6 earthquake

圖2 于田4.6 級地震震中附近測震臺站的FFT 均方譜Fig.2 FFT mean square spectrum of seismic stations near the epicenter of the Yutian MS4.6 earthquake

于田MS6.4 強震前震中300 km 范圍內共有3 個前兆測項出現1 項前兆異常，異常比例為33%，從動力學角度分析，可能與阿爾金斷裂附近區域應力場應力增強存在聯系。可以證明，強震發生前，在主震源區內外，區域應力場發生了變化，表現為中等震級地震波形存在頻譜偏移現象。頻譜偏移技術具有短臨預報效能，綜合分析認為，發生在主震源區內的前震，與主震空間距離一般在100 km 范圍內，前震或廣義前震與主震間隔時間基本在3個月之內。優勢時間為幾十分鐘至一個月，參與計算測震臺站中頻譜偏移臺站的占比超過70%，偏移特征較明顯，預示未來有強震發生的可能。初步機理分析認為，可能與強震前震源區或主震相關區域應力場增強，并接近臨界狀態時破裂的亞穩態擴展或區域介質破碎損傷、裂隙擴展、成核等過程有關。