昆明地震台SS-Y伸缩仪观测资料在中强地震前的异常分析

冯琼松，杨艳珠，邓存华

(昆明基准地震台，云南 昆明 650204)

昆明地震台SS-Y伸缩仪观测资料在中强地震前的异常分析

冯琼松，杨艳珠，邓存华

(昆明基准地震台，云南 昆明 650204)

选择云南昆明地震台2012年至2014年SS-Y伸缩仪的观测资料作为研究对象，利用常规分析方法中的形态法、年变曲线、矢量合成法分析研究了云南省内Ms>5.0级和全球Ms>8.0级地震前出现的中短期和临震异常特征。分析表明，形态异常对应临震异常效果较好，日均值年变曲线和矢量合成图异常对应中短期地震异常效果较好。

昆明地震台；SS-Y伸缩仪；中短期和临震异常；异常特征

云南是地震多发区，有大量的观测事实和震例表明，云南昆明地震台SS-Y伸缩仪观测资料记录到的短临和中期震前异常可靠性高。2014年是云南地震频发罕见的一年，为了更准确的辨别震前异常，笔者选取2012年至2014年SS-Y伸缩仪观测资料，分析它们的形态、年变曲线、矢量合成图，提取异常特征，并根据其异常变化形态特征，探讨这些异常与地震三要素的相关性。

1 台站基本情况

昆明地震台是云南省地震局的Ⅰ类观测台站，位于昆明市北郊黑龙潭。洞的主体为凵字型，长73米；有六个支洞，支洞主长71米，最深处距洞口为47米；覆盖层约有30～50米厚。洞内温度约15℃，日变化小于0.1℃，年温差0.5℃，相对湿度约为93%。台站现有一套“十五”期间安装的数字化SS-Y伸缩仪，是2006年6月底进行数字化改造时安装的，7月1日正式开始观测录数。SS-Y伸缩仪自安装运行以来，工作性能稳定，数据连续率达99.9%，能清晰地记录应变固体潮。

2 资料的选取与地震对应关系分析

昆明地震台的SS-Y伸缩仪观测资料具有很好的映震能力，其记录到的震前有异常情况频率很高。所以选取2012年至2014年云南昆明地震台SS-Y伸缩仪记录资料，以云南省内Ms>5.0及全球Ms>8.0地震为研究对象，对SS-Y伸缩仪观测资料记录到的异常图像特征进行分析，总结震前异常的特点、形态。2012年至2014年全球发生了2次Ms>8.0的地震，云南省内共发生了12次Ms>5.0的地震。

2.1 形态图异常分析

形态图异常分析是跟踪原始记录资料变化形态进行分析的一种方法。通常当观测资料的正常变化规律被打破而出现异常变化时，若经分析断定非干扰所致，便可以认为观测资料出现了震前异常。在形态分析中昆明地震台SS-Y伸缩仪观测资料出现的异常都显示为临震异常，也就是地震前几天或几个小时的异常。而且经核实在选取的观测资料异常期间，观测仪器正常，观测环境系统及周围未发生异常变化，无人为和其他外界因素干扰，观测资料记录的异常真实可靠。图1为2012年至2014年间昆明台SS-Y伸缩仪观测资料记录到的临震异常。

图1中2013年8月27日昆明台SS-Y伸缩仪东西向数据出现阶变鼓包， 29日伸缩仪北南向再次出现数据阶变鼓包，对应8月31日云南香格里拉县5.1级和5.9级2次地震。2014年4月2日伸缩仪东西向、北南向出现数据阶变鼓包，对应4月2日智利8.1级地震。2014年8月1日伸缩仪东西向、北南向出现数据阶变鼓包，对应8月3日云南昭通6.5级地震。2014年10月6日伸缩仪东西向、北南向出现数据阶变鼓包，对应10月7日云南景谷6.6级地震。由分析看出昆明台SS-Y伸缩仪形态图异常距离发震时间最长是两天，最短是几个小时，属临震异常。

图1 伸缩仪2012～2014年分钟值形态异常

从图1中多个震例来分析昆明台SS-Y伸缩仪形态图可以看到，在多个地震前出现了形态相近的数据阶变鼓包异常，不同分向形态图异常出现的时间是一致的，且异常出现后都有相应的地震对应。地震孕育的模式多种多样，所以地壳形变的表现形式也具有多样性和复杂性[1]。昆明地震台SS-Y伸缩仪形态图所表现出的异常缺乏明显的规律性，有的异常只有单方向记录到了，有的异常只有一种手段记录到了。在地震孕育过程中伴有不同形式和不同程度的地壳形变，SS-Y伸缩仪就是用来观测地壳水平形变的仪器[2]。笔者排除了各种干扰可能引起的异常，确信他们是震前地壳形变时引起的地表应变和固体潮的变化信息。根据多年多次地震跟踪SS-Y伸缩仪形态图异常得知，在形态图出现数据阶变鼓包异常时，且在没有外界干扰影响的情况下，多是震前异常，1周之内发生5级以上地震的可能性很大，所以昆明地震台SS-Y伸缩仪形态曲线异常可很好的应用于临震预报。

2.2 日均值年变曲线异常分析

日均值年变曲线图分析是地震跟踪分析中常用的分析方法。为了从单台资料中更好的确认地震异常，笔者选取了2012年至2014年昆明地震台SS-Y伸缩仪日均值年变曲线做分析，如图2所示。从图2看出，昆明台SS-Y伸缩仪日均值年变曲线每个分向不同程度的打破了年变规律。在正常情况下，SS-Y伸缩仪年变规律的走势是春至秋季逐渐走高，冬季走低的形态。在排除了外界干扰情况下，伸缩仪日均值年变规律的改变(走势改变、数据突跳或阶变鼓包等)则要考虑为地震异常的可能性。2012年和2013年SS-Y伸缩仪北南向年变曲线一年四季逐渐走高，其他分向的走势是春至秋季年变幅度逐渐走高，冬季年变幅度逐渐走低，符合正常年变规律走势。而在一些地震发生半个月至半年前明显出现了数据突跳、阶变鼓包或曲线走势改变等异常。2012年至2014年昆明台SS-Y伸缩仪观测资料连续、完整、可靠，所以日均值年变曲线的震前异常是可靠的。分析得出昆明台SS-Y伸缩仪日均值年变曲线异常的主要表现形式为时序曲线走势改变、数据突跳或阶变鼓包等，一般在异常变化结束半个月至半年后都有对应地震发生。形变年变曲线趋势的改变是判别震前异常的主要标准之一，昆明台SS-Y伸缩仪日均值曲线异常对应中期地震的效果较好，可用于中短期地震时间要素的预测。

图2 伸缩仪2012年至2014年日均值年变曲线

2.3 矢量合成图异常分析

定点形变两分量测值的矢量之和表示某一时刻地面相对于起始位置的倾斜角，绝大多数形变观测值具有较强的年变规律，因此昆明台SS-Y伸缩仪矢量图也具有一定的年变规律。日均值矢量变化图也是形变预报分析的一种常用方法，矢量图若出现不规律转向、加速和打结变化，就算破年变[3]。

图3 伸缩仪2012～2014年矢量合成图

从图3可看出，2012年至2014年昆明台SS-Y伸缩仪观测资料矢量合成图出现了大量的不规律拐弯、走势加速或打结等破年变异常。2012年云南发生了3次5级以上地震，最后1次是连发余震，SS-Y伸缩仪矢量合成图是在不规律转向的过程中发生了5.6级地震，在拐弯、打结的过程中连发了5.7级和5.6级地震。2013年云南发生3次5级以上地震，SS-Y伸缩仪矢量合成图是在3月份的打结中发生了5.5级地震，曲线突然拐弯后于4月17日发生了5.0级地震。7月份出现加速拐弯后，在8月31日发生5.9级地震。2014年云南罕见地发生了7次5级以上地震，国外8.1级地震1次。从2014年SS-Y伸缩仪矢量合成图可看出，昆明台SS-Y伸缩仪矢量合成图出现了大量的不规律加速、拐弯打结等异常，在每次不规律拐弯、走势加速或打结等破年变异常后都发生了地震。从昆明台2012年至2014年SS-Y伸缩仪矢量合成图分析得知，在矢量图出现不规律拐弯、走势加速或打结等破年变异常后，半个月至半年间多有5级以上地震发生。长期跟踪分析表现出较好的中短期地震异常和震级大小特征[4]，所以昆明台SS-Y伸缩仪矢量合成图的不正常转向、加速或打结等破年变异常可很好的应用于判断地震震级和时间。

3 几点认识

通过对昆明地震台SS-Y伸缩仪观测资料与地震关系的分析，可以尝试对未来地震发生的时间和震级做出预测。分析资料异常特征：(1)从多年的跟踪分析得出昆明台SS-Y伸缩仪观测资料对于震前异常效能高。从形态图中看异常是复杂的，不是每次地震前都有异常。地震的短临异常表现从时间上看，地震一般在数据阶变鼓包几小时或1～2天之后发生，从震级上看，震前出现形态异常的情况多集中在5级以上的地方震。所以原始形态异常分析对应临震异常效果较好。(2)从日均值年变曲线和矢量合成图看，SS-Y伸缩仪观测资料有明显的年变异常。日均值年变曲线异常的主要表现形式为时序曲线走势改变、数据突跳或阶变鼓包等，一般在异常变化结束半个月至半年内多有5级以上地震发生。矢量合成图在每次不规律拐弯、走势加速或打结等破年变异常后多对应了5级以上地震，所以昆明台SS-Y伸缩仪观测资料日均值和矢量合成图异常可很好的应用于中短期地震和震级要素的预测分析。

[1] 沈晓松，冯建琴，程冬炎，等.山西地区水管仪和伸缩仪在中强地震前的异常浅析[J].山西地震，2012,149(1)：17-23.

[2] 唐九安，彭伟荣，常千军，等.兰州形变与景泰地震的短临前兆[J].地震地磁观测与研究，1995(16)：41-45.

[3] 赵小贺，陈传华，王伟，等.数字化地形变资料异常形态与地震[S].华北地震科学，2007(25):50-52.

[4] 冯英，史勇军，徐洐刚，等.2012年3月9日新疆洛浦6.0级地震前前兆异常初步分析[J].内陆地震，2012,26(4)：316-323.

Abnormal changes before moderate-strong earthquakes shown in the observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station

Feng Qiongsong,Yang Yanzhu,Deng Cunhua

(Kunming Seismic Fiducial Station, Yunnan Kunming 650204, China)

The observation data of the SS-Y extensometer installed in Kunming Seismic Fiducial Station from 2012 to 2014 are analyzed with methods such as morphological method,annual exception curve method and vector synthesis method in this paper.We relate these medium-to-short-term and impending abnormal changes to the earthquake catalogue with magnitude 5 or greater in Yunnan province and with magnitude 8.0 around the world from 2012 to 2014.Our results show that abnormal change indexes analyzed with the morphological method response and impending moderate earthquakes well and abnormal changes analyzed with both annual exception curve method and vector synthesis method are the medium-short term indexes.

Kunming Seismic Fiducial Station;SS-Y extensometer;medium-short term abnormal change;abnormal character

2015-06-03；

2015-09-18

资金项目：三结合课题昆明台形变观测典型干扰特征分析资助

冯琼松(1976-),女,云南省昆明市人,工程师,主要从事地震前兆形变观测研究.

P315.72

B

1001-8115(2015)04-0032-04

10.13716/j.cnki.1001-8115.2015.04.008