1、华北北部 Ms50 地震前震源区附近中小地震主压应力轴的变化特征第 24 卷第 1 期2008 年 3 月东北地震研究SEISMOLOGICALRESEARCHOFNORTHEASTCHINAV01.24No.1Mar.,2008华北北部慨5.0 地震前震源区附近中小地震主压应力轴的变化特征曹井泉 1,2,刘芳 2(1.内蒙古农业大学,呼和浩特 010018;2.内蒙古自治区地震局 ,呼和浩特 010051)摘要:通过对华北北部 l1 次 Ms5.0 地震前 2 年至震后 1 年震源区( 150km)附近中小地震主压应力轴相对背景场的变化研究结果表明,Msi5,0 地震前 91 个月左右,震源
2、区附近中小地震主压应力轴往往出现 45.一 90.左右的转向变化,或主压应力轴出现仰角增大,且增大幅度大于 45.的异常变化,这种变化一般在震后几个月至 1 年左右结束.关键词:华北北部;中小地震;主压应力轴;P 轴转向;标志地震中图分类号:P315.7 文献标识码:A 文章编号:1004 2865(2008)01_08060 引言前苏联学者报道过加尔姆地区中强地震前 1014 个月,小震 P 轴取向由紊乱趋于一致.在震前34 个月内,P 轴发生 90.转向,且转向后的方向与未来主震 P 轴方向一致.我国学者也发现过几个大震前应力轴取向由紊乱变为一致,后又转向的震例.如许忠淮,华详文分别报道过
3、 1976 年唐山7.8 级地震前数年,震中附近区域内小震的主压应力轴方向由紊乱趋于一致,形成优势方向,并与区域应力场和未来大震的主压应力轴方向相同;孙加林等研究指出 ,1975 年海城 7.3级地震,1976年唐山 7.8 级地震,1976 年溧阳 6.0 级地震和 1979 年五原 6.0 级地震前都有应力轴转向的现象“.本文以华北北部(N36.46.,l04.124.)为研究区,选取 19202004 年5.0 地震震源参数作为背景资料,对 1975 年 2 月2004 年 3 月研究区 11 次 MsI5.0 地震进行回顾性研究.通过对 l1次震例震前 2 年至震后 1 年震源区(15
4、0km)附近中小地震主压应力轴相对背景场的变化研究,提取 Ms5.0 地震由中期向短期孕育的震兆标志 .1 区域应力场特征根据 P 波初动资料确定的华北北部 19202004 年 37 次 Ms5.0 地震震源机制解可知,该区的地壳介质处于一个一致性较好的统一应力场中(图 1).其基本轮廓是,最大主压应力方向是北东东至南西西向,最大主张应力方向为北北西至南南东向,两个剪切面分别为北北东一南南西向和北西西一南东东向闭.在上述应力场的作用下,凡沿北北东向断裂发生地震,其构造裂缝均为高倾角右旋走滑错动;凡沿北西西向断裂发生地震,其构造裂缝均为高倾角左旋走滑错动 .收稿日期:20o5 一 l0作者简介
5、:曹井泉(1964.06 一),男,汉族,内蒙古林西县人.1987 年毕业于内蒙古农业大学,高级工程师.现主要从事地震预报和水动力环境研究工作.I 期曹井泉等:华北北部 Ms5.0 地震前震源区附近中小地震主压应力轴的变化特征 9从图 1 看出,5 级以上地震的 P 轴走向在一定区域内具有较好的一致性.由东经ll1.线和北纬 42.线将研究区划分为四个区,其中 I 区 P 轴走向在 NE57.SEE93.范围优势分布(图 2a);区P 轴走向在 NNE21.NBE51.范围优势分布(图 2b);区 P 户轴走向在NE52. NEE89.范围优势分布(图 2c).根据 GPS 测量结果得到的地壳
6、水平运动资料(江在森,2004),可以发现.Ms5.0 地震主压应力轴走向总体上反映了区域应力场的主压应力方向.105110115120一/一 t/II2t 融一 LI蹲和治待/一一,f 托寨厂 r,囊,rr炼/铡?/,|,一|11O115120图 1 华北北部地区5.0 地震 P 轴走向分布图FigPaxisstrikedistributionofMs15.0intheNorthChinaayeaJ/.(a)I 区.(b)II 区(c)III 区图 2 华北北部地区5.0 地震尸轴走向Fig.2PaxisstrikeofMs15.0intheNorthChinaarea2 中小地震主压应力轴
7、变化特征因资料限制,本文选取 1974-1983 年研究区 MsI4.0 地震,19842005 年 3 月MsI3.5 地震(其中内蒙古地区 Ms2.4)共 53 次中小地震作为研究对象,采用 P 波初动法,振幅比法 E4-fl4,震综合解法求解震源机制.按表 1 给出的 11 次震例,研究震前 2 年至震后 1 年震源区附近中小地震震源机制变化特征.研究结果显示,Ms5.0 地震前 9-1 个月左右,震源区附近中小地震主压应力轴往往出现 45.90.寿右的转向(相对主震) 变化,或主压应力轴出现仰角增大,且增大幅度大于 45.的异常变化(表2),这种异常变化一般在震后几个月至 1 年左右结
8、束10 东北地震研究 24 卷l 期曹井泉等:华北北部 Ms5.0 地震前震源区附近中小地震主压应力轴的变化特征 11为了进一步研究其他时段中小地震主压应力轴的变化特征,选取研究区 Ms5.0地震(8 次震例)震中 150km 范围内,震后 510 年或近几年发生的中小地震 ,研究其主压应力轴变化情况.研究表明,在通常情况下,研究区中小地震压应力轴不论是走向还是仰角与应力场背景值相对变化的差值均小于 35.3 标志地震研究表明,MsI5.0 地震前,震源区附近存在中小地震压应力轴转向,仰角增大现象,这种来自震源的信息客观而准确地反映了介质应力状态及其变化情况,因此对孕震状态的判定具有重要的指示
9、意义.为了便于表述,我们把 Ms5.0 地震前震源区附近应力轴转向或仰角增大,且相对变化幅度大于 45.的中小地震称作“标志地震“. 参与研究的 l1 次震例中,除 1997 年 10 月21 日杭锦后旗5.0 和 1998 年 1 月 10 日张北 6-2 级地震外,有 9 次地震在前出现标志地震(图 3).从 9 次 MsI5.0地震与其震前标志地震的关系看(表 3),标志地震一般出现在 Ms15.0 地震前几天至 1 年,距未来主震 lOOkm 范围内.1974.12.22 辽阳 4.81975.02.04 海城 7,31975.06.24 和林格尔 4.41976.04.06 和林格尔
10、 6.31979.7.31 乌拉特前旗 4.41979.08.25 五原 6.01981.07.24 呼和浩特 4.41981.08.13丰镇 5.81995.04.12 包头 3.01996.05.03 包头 6.41998.05.26 西乌旗 2.61999.01.29 锡林浩特5.212 东北地震研究2002.10.17 西乌旗 2.92002.10.20 西乌旗 5.02002.11.30 翁牛特旗 2.62003.08.16 巴林左旗 5.92003.03.21 西乌旗 2.52003.03.24 东乌旗 5.9图 3 华北北部 9 次 Ms5.0 地震及其震前标志地震震源机制Fig
11、.3Focalmechanismof9earthquakeswithMs5.0andsymboleventsintheNorthofNorthChinaarea表 3 华北北部5.0 地震前标志地震的震兆特征根据 P 波初动资料确定的华北北部 37 次 Ms5.0 地震震源机制解,该区的地壳介质处于一个一致性较好的统一应力场中.在通常情况下,华北北部中小地震压应力轴方向与区域应力场的应力轴方向基本一致,相对变化幅度小于 35.华北北部 Ms5.0 地震(11 次震例)前 2 年至震后 1 年,震源区(150km) 附近中小地震主压应力轴出现异常变化,真实客观地反映了中强以上地震孕育过程中,震源
12、区附近应力变化情况,对 Ms5.0 地震孕震阶段的判定具有指示意义|5】.1 期曹井泉等:华北北部 Ms5.0 地震前震源区附近中小地震主压应力轴的变化特征 13震前 91 个月左右,震源区附近中小地震主压应力轴出现 45.-90.左右的转向或仰角增大 45.以上的异常变化,可能是强震孕育由中期向短期过渡的标志.如果以标志地震为中心,半径 100km 范围,预测 1 年内发生 5 级以上地震,11 次震例有 8 次地震对应,对应比率为 72.7%.因此,根据中小地震主压应力轴的变化判定中强以上地震的孕震阶段,具有一定的参考价值.参考文献1孙加林,等 .P 轴转向是“前兆地震“ 的一个可能判据J
13、.地震科学研究,1983,(1)P14.2丁国瑜主编.中国岩石圈动力学概论M.北京:地震出版社,1991,P277 279.3曹刚,等.内蒙古地震研究M.北京:地震出版社,2001,2835.4刘杰,等.利用 P 波和 S 波的初动和振幅比计算中小地震的震源机制解J. 地震,2004,24(1)P19265曹井泉,等 .2003 年 6 月 10 日托克托肘 S4.2 级地震的意义 【J. 华北地震科学,2004,22(3)这 P52-55.VARIATIONALCHARACTERISTICSOFTHEMAJORPRESSURESTRESSAXISOFTHEMEDIUMSMALLEARTHQU
14、AKENEARBYFOCALREGIONBEFORETHEEVENTSWITH5.OINTHENORTHAREAOFNORTHCHINACAOJing-quan,LIUFang(1.InnerMongoliaAgricultureUniversity,Hohhot010018,China;2.EarthquakeAdministrationofInnerMongoliaAutonomousRegion,Hohhot010051,China)Abstract:Thevariationofthemajorpressurestressaxisofmediumsmallearthquakesin2ye
15、arsbefore11earthquakeswithMs5.0and1yearafter11earthquakeswithMs5.0nearbythefocalregioninthenorthareaofNorthChinacomparedwiththebackgroundstressfieldwasanalyzedinthispaper.Theresultshowedthatthemajorpressurestressaxisappearedthedeflectionof40.-90.,orthedipangleincreasedover45.Thisvariationendedin1yearafterthemainevent.Keywords:thenorthareaofNorthChina;medium-smallearthquake;majorpressurestressaxis;deflectionofPaxis;markevent
