断层总面积在祁连山中西段中强地震前的变化特征

肖淑娟 苏宏伟

摘 要：用断层总面积理论对祁连山中西段自2000年以来发生的9次中强地震进行了研究，震例表明，在每个强震来临之前若干年∑（t）曲线均有一个显著的“峰”出现。这表明在强震来临之前，地震带或地震区上的地震活动性显著增高。发现在震前断层总面积有明显的∑（t）值高值异常显示，对断层总面积值随时间变化特征的分析表明，断层总面积值对祁连山地区Ms≥5.0级以上地震有较好的中短期预测效果。

关键词：祁连山中西段 断层总面积 震前特征

中图分类号：P31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（c）-0219-02

断层总面积早期称为加权和方法，首先由苏联地震学家提出。一般用地震频度和地震能量这两个参量作为地震带或地震区的地震活动性高低的标志，特定义一个介于地震频度和地震能量之间的断层总面积∑（t），它既考虑到地震频度，同时也包含了地震能量。国内学者在地震预报方面利用断层总面积理论，也取得了较好的预测效果[1-2]。但由于各个地区地质构造不同，使得该理论在不同地区的应用有其自身的特点，加之该理论最初主要是用于7级地震的研究，其对中强地震的预测效果如何，本文以祁连山西段地区9次Ms≥5.0级地震作为震例，检验断层总面积理论的效用，以期对祁连山中西地区的地震预测提供一种实用方法。

1 断层总面积理论

如果设想一个地震发生前其震源区内均达到岩石破裂前的临界应变状态，而这种临界应变又大体是一个常值，那么一个地震释放能量E的多少就与震源体积成正比。从量钢上说，发震断层的面积便与E2/3成正比。

（1）

将式（1）定义为时间t到（t+△t）时段内所有地震断层面积的总和∑（t）（简称断层总面积）。式中i为所取地震的序号，K为能级，N（k）表示能级为k的地震的个数，M为震级，N（M）表示震级为M的地震的个数，E0为地震波总能量。在利用上式时，己用地震波能量替换了地震释放的总能量（二者成正比）。

2 方法与震例分析

大量研究表明断裂发育的地方也往往是较强地震发生的地方，较强地震发生之前常常在未来主震震中附近释放出一部分应变能，表现为地震带上的地震活动性显著增高，断层总面积有个“峰”值现象，从而为用断层总面积方法预报地震提供了基本前提。实际计算∑（t）值公式为：

（2）

式（2）中几个量的物理意义同（1）式。预报地震的震级范围为Ms5级以上。

本文对祁连山中西段地区2000年以来发生在活动断裂带上的9次Ms5.0级以上中强地震进行了统计分析，地震参数见表1，选用中国地震局分析预报中心统编的地震目录。

由于多数中强地震的前震主要分布在主震附近并受到地质构造影响，以断层的走向展布。因此计算∑（t）值时的区域是以震中为中心，以150km左右距离为长距的长方形，长方形的长距与控震断裂的延展方向大体一致，时间扫描窗长取6个月，滑动步长取1个月，震级下限取ML2.5[3]，以2倍标准差为控制线，计算得出的9次地震断层总面积∑（t）随时间变化曲线见图1[4]。祁连山中西段地区9次震例，主震前断层总面积值均有明显的升高过程，而各次震例异常变化时间范围和异常值存在着差别，这很可能和区域地质构造有关。其中8次震例超过2倍标准差控制线上线，即形成向上峰值（图中黑色区域）。实际计算中每个震例值∑（t）在6年尺度内形成低值—高值—低值—发震或者低值—高值—发震的形态。肃南Ms5.0地震虽然没有正向超过2倍标准差的异常，但还是有低值—高值—低值—发震的形态。异常值的大小与主震震级无明显对应关系。从断层总面积峰值和发震时间间隔来看，7例地震全部在异常峰值后5个月至2年6个月内发震，由此可以看出，本区断层总面积对Ms≥5.0级地震有较好的中短期预测效果。

3 结论与讨论

（1）断层总面积在祁连山中西段地区9个震例中有震前有明显的异常变化，说明断层总面积方法对本区地震预测是有效的。

（2）断层总面积变化特征在空间的表现形式就是地震丛集现象，这些丛集的地震分布在一个近似椭圆的区域内，椭圆的长轴与邻近断层的走向基本吻合。

（3）祁连山中西段地区地震活动具有明显的叢集现象，应用断层总面积的方法预报本区中强地震具有良好的氛围。

参考文献

[1] 陆远忠，沈建文，宋俊高.地震预报的地震学方法[M].北京：地震出版社，1985.

[2] 时振梁，张少泉，赵荣国.地震工作手册[S].北京：地震出版社，1990.

[3] 宋德熹，时文勇.断层总面积理论在中强地震预测中的应用[J].河南理工大学学报，2005，24（3）：200-204.

[4] 陆远忠，李胜乐，邓志辉，等.基于GIS的地震分析预报系统[M].成都：成都地图出版社，2002.