孔祥瑞, 翟丽娜,李梦莹, 钱 蕊,吴建霆, 付 聪

（1.辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034；2.辽阳地震台，辽宁 辽阳 111002）

辽宁地区中强震前形变异常特征分析

孔祥瑞1, 翟丽娜1,李梦莹1, 钱 蕊1,吴建霆2, 付 聪1

（1.辽宁省地震局，辽宁 沈阳 110034；2.辽阳地震台，辽宁 辽阳 111002）

基于中国震例及相关文献资料，通过收集辽宁及周边地区中强地震震前形变前兆异常信息，对震前形变异常特征进行分析研究。分析表明，辽宁地区中强地震前形变前兆异常具有分布范围广、异常数量多、持续时间长、异常变化幅度大且具有同步性变化特征等特点；形变异常的主要发震特征为破年变异常，异常具体体现为趋势转向、短期加速等动态特征；异常主要集中在300km范围内；异常主要以倾斜和应变为主；持续时间以中长期异常为主，出现时间同步性较好。

形变；震例；异常特征；辽宁地区

0 引言

地壳形变是地震的最直接的伴随现象，用地壳形变测量的结果描述与地震有关的前兆信息是很有成效的，它提供了具有明确物理意义的地壳运动的直接证据和定量特征，这些在国内外历史上的多次地震中均有明显的体现[1]。在辽宁省内1975年海城7.3级和1999年岫岩5.4级地震的成功预报中，金州短水准、营口水平摆、沈阳水平摆、大面积水准和流动重力等形变学科异常变化为地震的成功预报提供了重要依据； 2013年巴林左5.9级和2013年灯塔5.1级和内蒙科尔沁5.3级地震前辽宁地区部分形变学科均有较明显的异常变化。

1 地震地质背景

辽宁省大部分地区位于中国、朝鲜准地台上，其大地构造演化可分为地台形成、盖层发育和大陆边缘活动3个阶段。喜马拉雅运动形成了辽宁境内的东、西部大型隆起和中部坳陷的整体构造格局[2]。辽宁区域内构造以北东向为主，北西向次之。北东向断裂主要包括郯庐断裂带沈阳段，辽西地区朝阳—北票断裂、医巫闾山断裂，辽东地区锦州断裂、金州断裂、鸭绿江断裂等，北西向断裂主要包括海城河隐伏断裂、柳河断裂、熊岳—庄河断裂等（图1）。

自公元419年以来，辽宁境内共记载4.7级以上破坏性地震38次(不含大震的强余震)，其中4.7～4.9级地震15次，5～5.9级地震l8次，6级以上地震4次，7级以上地震1次，即1975年2月4日海城7.3级地震。有仪器记录以来，辽宁及周边海域地区共记录1.0≤ML≤5.0级地震2万多次，其中绝大多数为海城7.3级地震的前、余震。辽宁地区地震活动特征表现为，破坏性地震以中强震为主、小震活动较为频繁[3]。正因为这么严峻的地震形势，我们更需要对地震预报工作进行更深入的科学研究与经验积累，从而提高地震预报的准确性。

2 形变异常资料选取

本文对于辽宁地区形变异常资料的收集与分析主要基于中国震例（1966—2014年）[4～5]与前人公开发表的相关论文文献。历史中强地震主要时间范围为1974年以来的5.0级以上地震，对所收集到的辽宁及邻区发生的中强地震震例进行分析，挑选出有辽宁地区形变异常对应的地震（表1），后对所挑选的地震进行形变异常特征分析。对长期、中期、短期和临震异常的时间尺度划分依据中国震例，分别为震前5年以上、震前0.5～5年、1～6个月和1个月以内[6]。

表1 辽宁地区形变前兆异常对应地震表

3 形变异常特征

3.17级地震形变异常特征

基于异常震例，辽宁地区7级以上地震形变异常特征主要基于1975年2月4日海城7.3级地震震例，各项异常特征具体见表2。

海城地震前兆异常数量丰富，而且分布广，几乎分布全省；由于其主要受金州断裂和海城河断裂的影响，异常以海城为中心的北西和北东两个条带较为突出[7]，从震中与异常点距离来看，在海城7.3级地震发生前，在距震中小于100km范围内海城地震形变前兆异常测项共2项（中长期2项），其中一项在震前出现短临变化；震中距在100～200km范围内的形变前兆异常共4项（中长期4项）；震中距大于200km的形变前兆异常共2项（中长期1项、短期1项）；背景异常1项（图2）。

从异常时间尺度上来看（图3），中长期水准异常具持续时间长的特点，海城地震发生前，水准异常持续时间达到13个月，参考省内其他5级以上地震，大震前场地水准异常时间比较长，水准异常持续时间最长的时间为43个月（2003年巴林左旗地震）。从同步性上来看，金县短水准和营口地倾斜出现同步现象；在震前有明显的转向加速特征，以营口倾斜为例（图4），1974年初营口NS、EW测项同时出现转向现象，异常持续约5个月，出现加速并且在10月份左右加速减缓，在年底NS测项再次出现明显加速，EW测项则出现转向加速的短期变化，与此同时金州短水准也出现了转向加速的动态变化，更加证明了其所受的为同一个应力场的影响。

表2 地震形变前兆异常信息表

从异常测项及发震特征上来看，形变学科异常主要以倾斜异常为主，倾斜异常达到4项，其余为跨断层异常及应力异常（图5）。对异常的变化及发震特征进行分析，形变异常的主要发震特征为趋势转向和破年变的特征，破年变主要体现为短期加速，年变变幅增大或较小等动态特征，以营口倾斜为例，其EW项表现为E倾加速，接着又出现W倾转向的短期异常，NS测项则为S倾加速异常为主。

由于辽宁地区7级以上地震资料较少，以海城7.3级地震为例，辽宁地震发生7级以上大地震具有如下几个特点：

（1）异常数量多，质量高。从表2可以看出，震前辽宁地区仅形变异常达到9项；

（2） 异常幅度大。以部分形变异常为例，从表2可以看出金州短水准异常幅度大到4.5mm，为正常0.11mm的41倍，沈阳地倾斜拟合余差已经达到28.76σ（σ表示标准误差）；

（3） 异常持续时间长，存在准同步性。海城地震发生前，相距200km的金县短水准和营口地倾斜也出现同步现象，即都在1973年 7—8月陆续出现异常，在1974年下半年又同时出现一次加速过程；

（4）异常在空间上相对集中。从震中与异常点距离来看（图2），8项形变异常，1项背景异常形变异常均在250km以内。

3.25～6级地震形变异常特征

基于形变学科异常震例，辽宁地区5级地震形变异常特征主要基于营口5.9级地震、岫岩5.4级地震、内蒙古巴林左旗5.9级地震、辽阳灯塔5.1级以及科尔沁5.3级地震震例，各项异常特征见表2。

从震中与异常点距离来看，在距震中小于100km范围内5级地震形变前兆异常测项共5项（中长期1项、短期4项、临震异常0项）；震中距在100～200km范围内的形变前兆异常共12项（中长期10项、短期2项、临震异常0项）；震中距大于200km的形变前兆异常共7项（中长期6项、短期1项、临震异常0项）（图2）。就辽宁区域内的地震来说，形变异常在预报地震短临危险性上有一定的指示意义，以灯塔5.1级和岫岩5.4级地震为例，形变异常均在2个月内出现异常；在地点预测方面，由于形变异常分布较为分散，指示意义并不明显[8]。

异常持续时间尺度进一步分析，可以发现中长期跨断层水准异常具有持续时间长的特点，水准异常持续时间相对较长，多为趋势性异常；倾斜类异常和应力类异常持续时间则相对较短，大多出现在震前几个月，主要以短期异常为主。从异常出现时间来看，趋势性异常以及中短期异常同步性相对较好，异常出现时间大多数相差2到3个月。

从异常测项及发震特征上来看，形变异常主要以倾斜异常为主，跨断层异常和应变异常次之，此三项异常占总异常的94%（图6）。对异常的变化及发震特征进行分析，应变异常的发震特征与7级地震发震特征一致，形变异常的主要发震特征为破年变的特征，具体表现为趋势转向，短期加速等动态特征。

4 结论

（1）辽宁地区7级地震形变前兆异常空间上相对集中，震中距在250km内；异常持续时间长，最大可多达1年以上；异常变化幅度大，最大可达正常值几十倍以上，并且具有一定存在同步性；异常发震特征主要以趋势转向和破年变为主，破年变体现为短期加速，年变变幅增大或较小等动态特征；在异常出现转向加速和固体潮畸变后一个月内发震。

（2）辽宁地区5级地震形变前兆异常多集中在距震中300km范围内，异常主要以倾斜异常为主，其次为跨断层异常，其中跨断层异常持续时间相对较长，多为趋势性异常，趋势及中短期异常同步性变化相对较差。异常发震特征和发震时间与7级地震类似，主要以破年变为主，发震前异常出现转向加速和固体潮畸变。

本文通过总结1970年以来辽宁地区M5.0级以上地震，提取辽宁地震形变异常特征，但由于辽宁地区强震较少，7级以上地震仅1975年海城7.5级地震一次，且无6.0～6.9级地震，因此，辽宁地区形变学科指标具有一定的局限性，仍需要进一步的积累经验，进行完善。[M]．北京：地震出版社，1988．

[5] 陈棋福，郑大林，高荣林，等．中国震例（1997-1999）[M]．北京：地震出版社，2003．

[6] 车时，蒋海昆，付虹，等．中国震例（2003-2006）[M].北京：地震出版社，2014．

[7] 李宇彤,焦明若,李芳. 岫岩MS5.4与海城MS7.3地震的共性和个性研究[J]. 地震研究，2005，28（03）：231-235.

[8] 焦明若,王海燕,曹凤娟. 2013年1月23日辽阳灯塔5.1级地震异常分析[J]. 防灾减灾学报，2014，30（01）：1-6.

[1] 王玉莹,陈德峰,王丽华. 岫岩-海城5.6级地震震前辽宁地区形变前兆异常特征[J]. 东北地震研究，2000，16（02）：61-65.

[2] 马杏垣．中国岩石圈动力学地图集[M]. 北京：中国地图出版社，1979．

[3] 雷清清，廖旭，董晓燕．辽宁省地震构造研究[J]．东北地震研究，2008b，24（4）：1-10．

[4] 张肇成，罗兰格，陈立德，等．中国震例（1966-1975）

THE ANALYSIS OF THE DEFORMATION ANOMALY FEATURES BEFORE MERATE-STRONG EARTHQUAKES IN LIAONING AREA

KONG Xiang -rui1，ZHAI Li-na1，LI Meng -ying1， QIAN Rui1，WU Jian-ting2，FU Cong1

（1.Earthquake Administration of Liaoning Province，Liaoning Shenyang 110034，China 2.Liaoyang Seismic Station，Liaoning Liaoyang 111002，China）

act: Based on the earthquake cases in China and related documents, we collect the information of the deformation precursor anomaly features before moderate-strong earthquakes in Liaoning and its neighbor areas, this paper analyzed the precursor anomaly features before earthquakes and built the index system of the deformation precursor subject. It shows that the deformation precursor anomalies of M≥5.0 earthquakes have the features of wide distribution numerous anomalies, lasting longer, large amplitude of anomaly variation , synchronism and so on. The mainly feature of the earthquake-triggering deformation anomaly is broken annual variation abnormality , it’ s embodied in many dynamic features such as trend change and short-term acceleration; The anomaly is mainly focused on the range of 300km or so; The Anomaly is mainly composed of tilt and strain; The duration is most of the medium to long term anomalies, and the time synchronization is better .

s: deformation; earthquake cases; anomaly features; index system

P315.3

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.003

1674-8565（2016）04-0018-07

2016-07-24

2016-08-28

孔祥瑞（1990-），男，辽宁省沈阳市人，2003年毕业于辽宁工程技术大学，本科，助理工程师，现主要从事地震前兆学科研究工作。