2000年9月12日青海兴海6.6级地震的“回溯性”地震矩加速释放研究

常 明，李芳芳，张锦玲，罗国富

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）



2000年9月12日青海兴海6.6级地震的“回溯性”地震矩加速释放研究

常 明，李芳芳，张锦玲，罗国富

（宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

摘要：利用地震矩加速释放模型，对2000年9月12日青海兴海的6.6级地震进行“回溯性”预测研究。采用不同的空间半径进行了“时—空”扫描计算，结果表明该地震前具有显著的地震加速释放现象，随着扫描半径的不同，异常表现为“异常出现—消失—出现—发震”的特点。分析认为地震矩加速释放模型在实际地震预测工作中具有一定的参考意义。

关键词：地震加速释放；“时—空”扫描；异常

0 引言

地震活动是地球动力学过程的一种表现形式，在大地构造体系中地震事件发生局部，但其孕育却是较大时空范围内的一个完整过程［1-3］。近年来，一个广泛应用的孕震模型—地震加速释放模型（以下简写为AMR），它是把地震孕育的过程看成是一种临界现象［4-6］，并认为较大地震发生前普遍出现AMR现象，即大震临界性的一种表现。在地震学界使用地震活动的相关长度增长及主震周围地震矩加速释放现象已获得许多学者的广泛认可。但也有许多次大震前震源区地震能量释放减弱的现象也被部分地震学家所关注。因此对大震发生前AMR现象的研究，在地震预测研究中具有积极的意义和相应的应用潜力，这也引起了国内外学者的广泛关注［7-9］。

近年来，围绕AMR是否是一种可靠和普遍性的地震前兆现象、AMR研究是否能为地震预测预报服务的争论也在逐步升温。AMR现象的争论主要围绕两方面展开：首先，如何选取AMR现象的地震序列。Bowman等［10］曾利用震前积累的Benioff应变 （CBS）释放曲线的幂率和线性拟合的均方根残差比最小来计算AMR的“临界”时、空尺度，该方法具有实际的可操作性。但一些学者认为该种方法仅仅是对数据本身的拟合，例如相同构造区和相近震级的地震的AMR“临界”尺度差异会出现过大的情况。其次，震前的AMR现象是否是一种普遍的地震前兆现象。因为不是所有地震前都能观测到明显的AMR现象，而出现AMR现象也并不完全对应未来强震的发生［11］。

为了客观地分析2000年9月12日青海兴海MS6.6级地震前的AMR现象，本文使用固定“时—空”尺度，通过滑动变化可能的震中和发震时间，分别探索AMR与真实震中和发生时刻的关联，讨论震前AMR现象和AMR模型在实际地震预测预报工作中的指导意义。

1 地震加速释放（AMR）理论方法

在中强震发生前，许多震例都表明：震中附近区域内的长期前震存在一种随时间加速发生的现象，一些地球物理学家认为这种加速释放过程可以作为一种中期的地震前兆［1］。Varnes和Bufe等［6-7］提出一个累积地震矩与时间之间的破裂时间逼近关系来定量描述这一现象，该关系称为“破裂时间分析”（Time-to-failure analysis）方法，这使得利用AMR现象进行回溯性检验的方法具有了实际的可操作性。近年来，国内外已经将破裂时间分析方法应用于诸多震例，对中强震前AMR现象普遍性问题的讨论也在进行。地震的“破裂时间分析”方程一般可表示为：

其中Ω是地震活动性的量度，如地震矩、地震波能量、地震数目或Benioff应变等。A、B为常数，m为标度常数，tf是主震发生时间。m决定了地震矩释放曲线的类型，m＜1时CBS释放曲线为加速行为；m＞1时CBS释放曲线为减速行为；m=1时CBS释放曲线为线性行为。

采用如下经验关系［12］计算地震矩：

根据经验关系［12］得出地震波能量为：

Benioff应变定义为地震波能量的平方根，对（1）式拟合可计算出常数A、B和标度常数m以及大震发生时刻tf。

2 资料选取和处理

以2000年9月12日青海省兴海县6.6级地震为例，计算震前研究区域地震矩震加速释放。此次地震经纬度为35.3oN，99.5oE，发震断层为NNW向的鄂拉山—温泉断裂带南端。鄂拉山—温泉断裂位于柴达木准地台东缘，属于切割柴达木盆地与共和盆地的NNW向最新隆起带的东侧，是青海境内规模最大的一条NNW向断裂带，构成二级构造分区的结合部，即青海南山褶皱带、柴达木北缘台缘、欧龙布鲁克台隆、柴北缘残山断褶皱带、东昆仑北坡断隆、柴达木南缘褶皱带和阿尼玛卿褶皱带7个二级构造单元的结合部，构造活动特征属于晚更新世晚期—全新世活动断层，总体走向为N15o～30oW，倾向不一，倾角35o～70o［12］。根据美国地质调查局（USGS）和哈佛大学提供的结果，二者给出的震源机制解基本一致，断层性质都主要以走滑为主，垂直错动很小，节面基本一致，只是在滑动角上有较大的差异，两个节面与鄂拉山断层的走向是一致的，因此主破裂面是NNW。

蒋长胜等［11］研究了2008年3月21日新疆于田MS7.3级地震，讨论了多种因素对标度常数m的可能影响，其中，余震是否删除和地震序列截止震级对AMR计算结果影响不大，但震级在6.0左右的“干扰”事件影响较大；马玉虎等［13］指出该研究区域内最小完整震级为ML2.5，因此本文在对青海兴海6.6级地震计算AMR时，震级下限取为ML2.5，采用固定的时空尺度，通过滑动可能的震中和发震时刻，研究该地震的AMR的释放现象。

3 矩释放时空扫描

本文以该地震震中为中心的4o×4o为研究区域（33.30o～37.30oN，97.50o～101.50oE），使用中国地震台网中心提供的1970年以来的《中国地震月报目录》，该目录由各省台网资料汇编而成，震级为ML。将研究区域网格化，空间各网格节点作为未来可能的震中，进行时空扫描，具体为：在时间上，以地震可能的破裂时间tf自1995年9月开始，向后，步长窗长均为0.5年，每0.5年滑动一次，逐渐逼近实际地震发生时间2000年9月12日；在空间上，以空间节点为中心，分别以50km、80km和100km为半径，滑动计算AMR值。图1、图2、图3为T=0.5a，R分别为50km、80km和100km范围的AMR时—空扫描结果。

图1　地震矩“释放程度”扫描（T=0.5a，R=50km）六角形为主震震中位置，计算中地震目录采用K-K法删除余震Fig.1 Seismic moment release mapping （T=0.5a， R=50km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock A declustered catalogue using K-K method is used

图2　地震矩“释放程度”扫描（T=0.5a，R=80km）六角形为主震震中位置，计算中地震目录采用K-K法删除余震Fig.2 Seismic moment release mapping （T=0.5a， R=80km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock. A declustered catalogue using K-K method is used.

图3　地震矩“释放程度”扫描（T=0.5a，R=100km）六角形为主震震中位置，计算中地震目录采用K-K法删除余震Fig.3 Seismic moment release mapping（T=0.5a， R=100km）The blue hexagram shows the epicenter of main shock. A declustered catalogue using K-K method is used

4 结论和讨论

从图1-3中的时空扫描可以看出：

（1）本文分别采用50km、80km和100km三种空间半径对震中区域每间隔0.5年进行时空扫描结果表明，三种情况均能观测到加速释放，2000年9月12日青海兴海MS6.6级地震前地震矩加速释放震兆异常较明显，其中80km时的半径是研究该区域的最优半径，加速释放异常显著，且空间集中。

（2）青海兴海6.6级地震前出现的地震矩加速释放现象随着地震目录搜索半径的不同，释放现象出现的时间点和释放面积会有差异。一般认为，搜索空间半径越大，地震矩加速释放现象出现的越早，释放面积也会越大。分析主要原因为搜索面积越大，可能与主震无关的地震包括较多，异常干扰越大，加速释放区域未必能真实反映当时震源区域的真实应力释放情况。但扫描半径的尺度选择的越小，又无法满足地震矩加速释放的地震样本量，异常也不突出，因此试探的选取不同的时空半径，会更好地分析加速释放异常分布。

（3）通过研究2000年青海兴海6.6级地震前地震矩加速释放异常时空分布，得出该主震前地震加速释放模式为“异常出现—消失—出现—发震”的特点，该现象在其他震例计算中也有出现。

（4）通过研究2000年青海兴海6.6级地震前地震矩加速释放异常时空分布，通过研究分析AMR异常分布，对主震的震中位置具有较好的指示作用。从图1-3中可以发现，加速释放区能覆盖实际发震位置。

另外在实际工作中，可通过尝试采用不同的空间尺度对研究区的以往震例进行扫描分析，确定适合本区域的目录扫描半径和异常判定指标。关于如何选择合适的扫描半径和异常判定指标，需要从实际震例计算中经验提取，该工作也是本文今后需要深入探讨的方向。

致谢：本文中所示程序由中国地震局地球物理研究所蒋长胜博士提供，在此深表感谢。

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东北地区2016年第一季度ML≥3.0级地震目录The earthquakes （ML≥3.0） catalogue of the first quarter in northeastern area，2016.

STUDYING ON ACCELERATING MOMENT RELEASE （AMR）BEFORE XINGHAI MS6.6 EARTHQUAKE IN QINGHAI PROVINCE ON SEP. 12， 2000

CHANG Ming，LI Fang-fang，ZHANG Jin-ling，LUO Guo-fu
（Earthquake Administration of Ningxia Hui Autonomous Region， Ningxia Yinchuan 750001，China）

Abstract：In this paper， based on the Accelerating Moment Release （AMR） model， we study the prediction of the Xinghai Ms6.6 earthquake on Sep.12， 2000 . Different spatial scale is used to carry out "timespatial" scan calculation. The results show that there is obvious AMR phenomenon before earthquake. Because of the different scan radius， the AMR phenomenon has the characteristic that it appears， and then disappears， and then appears， finally happens. So the AMR method has some kind of useful value for daily practical works in the future.

Key words：accelerating moment release； "time-spatial" scan； anomaly

中图分类号：P315

文献标志码：A

DOI:10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.02.003

文章编号：1674-8565（2016）02-0015-07

收稿日期：2016-01-25

修订日期：2016-04-23

作者简介：常明（1974-），男，陕西省榆林市人，大专，工程师，现主要从事地震监测预报工作。E-mail： 496623877@qq.com