汶川8.0级地震前后陇南地区地震宏观异常调查及分析①

严武建，朱朝霞，李晓峰，张 辉

（1.北京大学地球物理系，北京 100871；2.甘肃省地震局，甘肃兰州 730000；3.甘肃省水文水资源局，甘肃兰州 730000）

汶川8.0级地震前后陇南地区地震宏观异常调查及分析①

严武建1，2，朱朝霞3，李晓峰2，张 辉2

（1.北京大学地球物理系，北京 100871；2.甘肃省地震局，甘肃兰州 730000；3.甘肃省水文水资源局，甘肃兰州 730000）

根据对2008年5月12日汶川8.0级大地震前后（2008年4月1日至7月13日）甘肃省陇南地区及甘南州舟曲县宏观异常的震后现场调查结果，经过资料整理分析和挑选可靠异常现象，对其时空分布特征进行了研究。结果表明，在时间上宏观异常的数量临近地震逐渐增多，在临震前形成峰值；在空间上宏观异常的分布在高烈度区较多。对宏观异常与震源机制关系以及宏观异常对地震预测可能发挥的作用等问题进行了讨论。

汶川8.0级地震；陇南地区；宏观异常；统计分析

Abstract：Based on the field investigation result for the macroscopic anomalies appeared before and after Wenchuan MS8.0earthquake on May 12，2008（from April 1，to July 13）in Longnan municipality and Zhouqu county of Gannan prefecture，Gansu province，through compilatio，analysis and selection for those data，the temporal and spatial distribution characteristics of the anomalies are researched.The result shows that amount of the macroscopic anomalies increased gradually with the time to event，and formed a peak just before the earthquake.In spatial more macroscopic anomalies distributed in higher earthquake intensity area.The relationship between the macroscopic anomalies and earthquake mechanism，as well as a possible effect for earthquake prediction are discussed also.

Key words：Wenchuan MS8.0earthquake；Longnan area；Macroscopic anomalies；Statistical analysis

0 引言

所谓宏观异常就是泛指人们能直接接触和观察到的一些自然界的反常现象［1］，比如动物生活习性和行为的异常表现；井、泉、河水异乎寻常的涨落变化；晴朗夜空出现与雷云闪电不同的彩色光像；植物生长与季节不符；天气气候反常等。宏观异常种类较多，大体上可分为动物异常、植物异常、地下水异常、地下气体异常、地下油气异常、地光异常、地质现象异常、气候反常等。引起宏观异常的原因是多种多样的，地震的孕育与发生是其原因之一［2］。

2008年5月12日汶川8.0级地震后，笔者对甘肃省陇南地区的5个县及甘南州的一个县进行了为期15天的现场宏观异常调查。调查结果显示汶川8.0级地震前宏观异常表现较为明显，异常形式多种多样。进一步分析结果表明宏观异常具有一定的时空分布特征，这些特征不但与地震发生过程存在着某种联系，而且其中还含有一些对临震预报有意义的重要信息。

1 宏观异常概述

这次宏观异常的调查主要在地震烈度的Ⅷ度和Ⅸ度区进行，包括甘肃省陇南市的武都区、文县、礼县、成县、康县及甘南州的舟曲县。主要采取对公路沿线的村镇进行抽查以及通过市县地震局的宏观异常观测员提供的异常为依据，因此调查及分析结果具有一定的局限性。

这次地震的宏观异常现象可分为4类，包括动物异常、地下水异常、植物异常、气象及地象异常。调查共收集到宏观异常现象44起，其中动物异常24起，约占全部宏观异常的54%；地下水异常15起，约占34%；植物异常3起，约占7%；地象异常2起，约占5%。

1.1 动物异常

大震发生前动物有异常行为，已被古今中外许多关于大地震的调查研究所证实［3］。像以往的其他大地震一样，本次地震前动物异常不仅在所有的宏观异常现象中占有最大的比例，而且还具有一定的时空分布特征。但对于不同的地震，动物异常的种类、数量以及时空分布特征也各不相同。

汶川8.0级地震前，在甘肃陇南地区共有11种动物表现出不同程度的异常行为（表1），其中以穴居动物和水生动物表现最为明显，主要包括老鼠、鱼、蛇、蚂蚁。此类动物异常共计11起，约占全部动物异常的46%，其异常行为多表现为反季节出现、鱼死亡、不进窝和行为呆滞不怕人。震前动物异常最多是狗，共有6起，表现都为在震前两天至半小时狂叫不休，甚至还乱咬人。

如果将所有动物异常进行对比，穴居动物的异常行为最为突出也最多，共计9起，约占全部动物异常的38%，而且异常反应也比其他动物表现得早。早在震前一周就有蛇在武都区的一个小区门口出现，行为表现为爬行缓慢，不怕人。而在往年同期在陇南地区蛇还处于冬眠状态。此外，在所有动物异常中蛇和鼠的异常持续时间最长，出现频次最多，分布范围最广。由此可见象蛇和鼠这些穴居动物对地震的发生比较敏感。

表1 汶川地震前陇南地区动物异常数量及异常行为

另外，一些鸟类在这次震前也表现出了某些异常行为。如在5月10日康县阳坝镇油坊村村民发现山上野鸡乱跑、叫声不断；5月12日14时成县城关镇一村民发现自己养的鸽子在天空盘旋不落窝，半小时后地震发生；7月23日文县石鸡坝乡一村民家燕子未归巢（自从在该村民家筑巢后每天晚上都按时回巢），7月24日青川发生2次中强地震。

这次地震前在甘肃陇南地区动物异常主要分布在烈度为Ⅸ度的地区，只有少部分出现在Ⅷ度区内，异常量显示由震中方向向外围逐渐衰减。动物异常出现的最早时间为震前半个月，从震前2天起，异常的数量和种类开始逐渐增多，并在震前2天达到峰值。震后绝大多数动物异常消失，但在7月24日的四川青川6.1级余震前1天出现过3起动物异常。

1.2 地下水异常

由于甘肃陇南地区近20年以来只发生了2006年文县5.0级地震，因此当地居民对地震了解甚少，对地下水的异常变化关注不够，反映的异常现象不多。但调查结果表明地震前后仍有一些地下水宏观异常被发现。

在调查所涉及的6个县中，有4个县的居民发现地下水出现了宏观异常，共计17处（表2）。最为典型的实例是成县抛沙镇高桥村一村民家里压井5月12日震前约40分钟发现水变浑，不能使用，震后10小时左右恢复正常。

地下水异常的表现形式主要为井水位的上升与下降、泉水流量的增大和减小、以及井水的翻花、变色和变浑。据统计，在17项（有两项为主震后）地下水异常当中有5项表现为井水位下降或泉水流量减小，约占地下水异常的29%，水位下降幅度为几十厘米到1m；有11项表现为井水或泉水变浑或变色，约占65%；另外还有1项表现为泉水流量增大。可以看出，震前地下水异常以水位下降或泉水流量减少以及井水或泉水变浑、变色为主；水位下降或泉水流量减小区集中分布于断层附近；多数变浑、变色的井水或泉水在震后2～3天恢复正常。

表2 汶川地震前陇南地区地下水异常及异常特点

1.3 气象及地象异常

汶川地震前被发现的气象异常的现象很少，仅有1起，即在2008年5月12日早8～12点陇南市武都区安化镇有村民发现天空出现异常云彩。另外震前村民还发现3起地象异常（表3）。

2 宏观异常的时空分布

2.1 异常的空间分布

图1 汶川8.0级地震前后甘肃陇南地区宏观异常点分布图Fig.1 Distribution of macroscopic anomalies before and after Wenchuan earthquake in Longnan area of Gansu province.

表3 汶川地震前陇南地区地象及气象异常及异常特点

统计与分析结果表明，汶川地震前后，甘肃陇南地区宏观异常在高烈度区表现比较明显（图1）。从图1可以看出，在烈度为Ⅸ度的地区内宏观异常出现的频度相对较高；在Ⅷ度区和Ⅶ度区宏观异常出现的数量和种类则相对较少。如位于Ⅷ度区的陇南礼县，当地居民在震前几乎没有发现任何动物异常，只发现有地下水和地象异常；而位于Ⅶ度区的礼县北部则没有任何宏观异常出现。

2.2 异常的时间分布

从时间进程上看，离发震时刻愈近，宏观异常的表现愈明显（图2）。从图2可看出，异常发展过程有起伏，但总体呈渐增趋势。异常出现的最早时间是震前一个月；在震前半个月异常再次开始出现；随着发震时刻的临近异常数量逐渐增多；到了震前的1～3天异常显著增多，并在地震的前2天达到峰值。震后大多数宏观异常消失，只存有一少部分的宏观异常。此外，宏观异常种类与异常数量有着大体相似的时间分布特征，即随着发震时刻的临近异常的种类有逐渐增多的趋势。

图2 汶川地震前后陇南地区宏观异常量的时间分布直方图Fig.2 Amount distribution of macroscopic anamaly before and after Wenchuan earthquake in Longnan area.

3 认识与讨论

3.1 动物异常的时空分布与地震三要素的关系

汶川地震前陇南地区的动物异常在高烈度区内表现较为明显，主要动物异常集中出现在震前1～3天内，其峰值出现在震发的当日，震后大部分异常消失。这与唐山等大震前的动物异常颇为相似［4］。但异常的分布范围要远比唐山等大地震前大得多，由此可见动物异常的分布范围与震级有一定的关系。

但在时间进程上动物异常所表现的特征却与震级相关不大。据宏观异常资料较为完整的5次地震（海城、唐山、龙陵、和林格尔和张北地震）前的动物异常资料［3，5－6］，发生在不同时间、不同地区，具有不同震级的这5次地震，震前动物异常有大体相似的时间分布图，即异常数量均在发震当日达到峰值。而在汶川地震前陇南地区情况也是如此。在空间分布上动物异常则有一定的不均匀性。一般较多的分布在某些条带和局部地区，而这些地区便是未来的极震区或高烈度区。如海城地震前，动物异常集中分布在发震构造带上，在唐山地震、龙陵地震、张北地震以及汶川地震前，动物异常则集中分布在高烈度区内。

动物异常的这种时空分布特征可能与震前自然环境各种因素的时空变化有一定的联系。事实上，在长期的进化过程中动物为了适应不断变化的生存环境形成了一些特别敏锐的感觉器官，可以敏锐的感觉到震前从地壳深部传来的声、光、电、磁、热、气等物理和化学变化，从而表现出一些“异乎寻常”的行为。震前自然电场、电磁波、地下水、地气、地声、地光等短临异常与动物异常有大体相似的时间分布图式，即几乎均在震前一天内达到峰值，可以说明这一问题。

3.2 地下水位异常分布与应变－形变的关系

在陇南地区，地下水位下降与泉水流量变小的异常集中出现在构造断裂附近，一般来说水位的升降与泉水流量的增减与井泉所在区应力－应变状态的调整密切相关。汶川地震前后构造断裂上的地下水异常主要是以水位下降为主，说明了断裂构造带受到拉张作用。汶川地震前陇南地区的地壳表层应力状态是拉张的，也和汶川地震的震源机制解相印证。

3.3 宏观异常与地震预报

汶川地震前在甘肃陇南地区的其它地震前兆异常并不明显，因此实现地震预报显然是十分困难的。然而这次地震前在陇南地区却出现了相当数量的宏观异常，而且在异常时空分布特征中所隐含的发震地点与时间的信息也相当明显。因此，如果开展宏观异常观测和重视宏观异常信息的研究，则有可能在震前作出一定程度的地点和时间的预报。

［1］ 安徽省地震局.宏观异常与地震［M］.北京：地震出版社，1978.

［2］ 国家地震局预测预防司.地震宏观异常预报方法［M］.北京：地震出版社，1997.

［3］ 刘五洲，车用太.张北—尚义地震宏观异常的震后调查及分析［J］.地震地质，1998，（2）：183－188.

［4］ 国家地震局编写组.一九七六年唐山大地震［M］.北京：地震出版社.1982：315－343.

［5］ 朱凤鸣，吴戈.一九七五年海城地震［M］.北京：地震出版社，1982.

［6］ 陈立德，赵维城.一九七六年龙陵地震［M］.北京：地震出版社，1979.

［7］ 代炜，严武建，马占虎.2008年3月30日甘肃肃南5.0级地震特征［J］.西北地震学报，2010，32（3）：307－312.

［8］ 刘小凤，张辉，梅秀苹，等.甘东南地区震情预警指标模型及方案研究［J］.西北地震学报，2010，32（3）：237－243.

［9］ 肖武军，关华平.汶川8.0级地震以及其它大震前的地电阻率异常特征［J］.西北地震学报，2009，31（4）：349－354.

［10］ 聂永安，姚兰予，赵国敏.大震前宏观异常的机理研究［J］.西北地震学报，2009，31（2）：196－200.

［11］ 王爱国，杨晓鹏，等.汶川MS8.0地震对甘肃陇东地区的破坏影响与特征分析［J］.西北地震学报，2009，31（1）：80－85.

Investingation and Analysis on Macroscopic Anomalies of Earthquake before and after Wenchuan MS8.0Earthquake in Longnan Area of Gansu Province

YAN Wu－jian1，2，ZHU Zhao－xia3，LI Xiao－feng2，ZHANG Hui2
（1.Department of Geophysics，Peking University，Beijing 100871，China；2.Earthquake Administration of Gansu Province，Lanzhou 730000，China；3.Hydrology and Water Resource Bureau of Gansu Province，Lanzhou 730000，China）

P315.728

A

1000－0844（2011）01－0067－04

2009－06－17

严武建（1980－），男（汉族），江西鹰潭人，工程师，北京大学在职硕士研究生，主要从事地震活动性研究.