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(shí)別的頻譜偏移法，是利用中等地震測震數(shù)據(jù)的頻率譜，預(yù)測破壞性地震的試驗(yàn)性方法，其目的是判斷目標(biāo)地震是否具有前震屬性。在大量研究工作基礎(chǔ)上，認(rèn)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(yōu)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(jí)、2014 年于田7.3 級(jí)強(qiáng)震均有明顯的前震活動(dòng)。2 次強(qiáng)震是通過頻譜特征差異有效識(shí)別前震的典型震例。該方法對(duì)判定強(qiáng)震孕育演化過程是否進(jìn)入短期階段有一定作用。

基于新疆區(qū)域數(shù)字化測震臺(tái)網(wǎng)記錄的波形數(shù)據(jù)，對(duì)2020 年6 月26 日于田MS4.6 地震進(jìn)行跟蹤分析。由于震中附近測震臺(tái)站相對(duì)較少，選取震中距500 km 范圍內(nèi)15 個(gè)測震臺(tái)站的資料（其中和田臺(tái)陣10 個(gè)測震臺(tái)），計(jì)算得到NS、EW、UD 分量頻譜，發(fā)現(xiàn)14個(gè)臺(tái)站存在明顯的偏移現(xiàn)象，偏移比例為93.3%，且三分量數(shù)據(jù)的頻譜結(jié)構(gòu)形態(tài)幾乎相同。于田MS4.6 地震36 min 后發(fā)生于田MS6.4 地震，依據(jù)定位計(jì)算，2 次地震發(fā)震位置相距約14 km，震級(jí)差為1.8，根據(jù)前震定義，認(rèn)為于田MS4.6 地震是于田MS6.4 地震的典型前震，且屬于單發(fā)型地震。測震臺(tái)站空間分布見圖1，部分測震臺(tái)站FFT 均方譜見圖2。通過分析，同一類地震在不同震中距臺(tái)站記錄中頻譜結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)存在明顯差異。2014 年2 月11 日于田MS5.4 地震同樣發(fā)生在2 月12 日于田MS7.3 地震序列主震源區(qū)內(nèi)，從前震與主震間隔時(shí)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(fā)生在主震源區(qū)的前震，從前震角度具有相似特征。此次于田MS6.4 地震的發(fā)生，驗(yàn)證了前震或廣義前震識(shí)別的頻譜偏移法的有效性，為區(qū)域地震活動(dòng)短期乃至臨震預(yù)測提供了新方法、新依據(jù)。

圖1 于田MS4.6 地震頻譜偏移臺(tái)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(jí)地震震中附近測震臺(tái)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(qiáng)震前震中300 km 范圍內(nèi)共有3 個(gè)前兆測項(xiàng)出現(xiàn)1 項(xiàng)前兆異常，異常比例為33%，從動(dòng)力學(xué)角度分析，可能與阿爾金斷裂附近區(qū)域應(yīng)力場應(yīng)力增強(qiáng)存在聯(lián)系。可以證明，強(qiáng)震發(fā)生前，在主震源區(qū)內(nèi)外，區(qū)域應(yīng)力場發(fā)生了變化，表現(xiàn)為中等震級(jí)地震波形存在頻譜偏移現(xiàn)象。頻譜偏移技術(shù)具有短臨預(yù)報(bào)效能，綜合分析認(rèn)為，發(fā)生在主震源區(qū)內(nèi)的前震，與主震空間距離一般在100 km 范圍內(nèi)，前震或廣義前震與主震間隔時(shí)間基本在3個(gè)月之內(nèi)。優(yōu)勢時(shí)間為幾十分鐘至一個(gè)月，參與計(jì)算測震臺(tái)站中頻譜偏移臺(tái)站的占比超過70%，偏移特征較明顯，預(yù)示未來有強(qiáng)震發(fā)生的可能。初步機(jī)理分析認(rèn)為，可能與強(qiáng)震前震源區(qū)或主震相關(guān)區(qū)域應(yīng)力場增強(qiáng)，并接近臨界狀態(tài)時(shí)破裂的亞穩(wěn)態(tài)擴(kuò)展或區(qū)域介質(zhì)破碎損傷、裂隙擴(kuò)展、成核等過程有關(guān)。