唐山7.8級(jí)地震前的震中遷移與遠(yuǎn)臺(tái)前兆的關(guān)系

郭增建，郭安寧

(中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000)

唐山7.8級(jí)地震前的震中遷移與遠(yuǎn)臺(tái)前兆的關(guān)系

郭增建，郭安寧

(中國(guó)地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000)

以震中遷移始發(fā)點(diǎn)的前兆討論了唐山7.8級(jí)地震震中位置的預(yù)測(cè)，并以此為例分析了汶川8級(jí)地震和蘆山7級(jí)地震的前兆問題。另外，從震中遷移延長(zhǎng)線上的前兆來討論了唐山大震的發(fā)生時(shí)間。

震中遷移；始發(fā)點(diǎn)；遠(yuǎn)臺(tái)前兆；震中遷移延長(zhǎng)線；唐山7.8級(jí)地震預(yù)測(cè)

0 引言

1976年7月28日發(fā)生的唐山7.8級(jí)大震已過去38年了。為了從與該地震有關(guān)的現(xiàn)象中再進(jìn)一步挖掘有用的前兆，以對(duì)今后的大震預(yù)測(cè)帶來參考意義和價(jià)值。本文僅從震中遷移配合遠(yuǎn)臺(tái)前兆來討論對(duì)唐山大震的預(yù)測(cè)問題，并進(jìn)一步分析了2008年汶川8級(jí)地震和2013年蘆山7.0級(jí)地震的相關(guān)問題。以往遠(yuǎn)臺(tái)前兆與發(fā)震震中直接進(jìn)行聯(lián)系的相關(guān)研究與討論較少，所以本文的研究對(duì)未來大震預(yù)測(cè)工作有一定的參考作用。

1 由震中遷移始發(fā)點(diǎn)上的前兆進(jìn)行地震預(yù)測(cè)

1989年我們?cè)凇稙?zāi)害物理學(xué)》中指出[1]，在昔日震中遷移始發(fā)點(diǎn)上(稱為震遷穴或始遷穴)出現(xiàn)前兆可作2個(gè)預(yù)測(cè)方案：一個(gè)是始遷穴附近可能有5級(jí)以上地震(震級(jí)上限不定)，一個(gè)是昔日震中遷移所至地區(qū)可能有5級(jí)以上地震(震級(jí)上限不定)。這個(gè)觀點(diǎn)是從1975年海城7.3級(jí)大震前金縣短水準(zhǔn)異常對(duì)應(yīng)了海城大震總結(jié)出來的。在歷史上金縣發(fā)生5級(jí)以上地震后震中曾遷至營(yíng)口(5級(jí)以上)。金縣至海城大震的震中約200 km。對(duì)于1976年唐山7.8級(jí)大震來說，1976年1月19日10：00左右遼寧省丹東市港務(wù)局兩位同志看到鴨綠江邊噴水氣2次。第1次噴出氣柱高達(dá)10 m，持續(xù)了5 min，第2次噴出水氣柱高達(dá)5 m，噴了1 min。1976年7月26日(唐山大震前2 d)，在上述噴水處附近的江邊發(fā)現(xiàn)，在長(zhǎng)100 m、寬20 m的范圍內(nèi)，又出現(xiàn)了劇烈的翻花、冒泡，并見有多處噴出水氣柱，高達(dá)0.3 m，這次異?，F(xiàn)象持續(xù)了3 h多。后經(jīng)丹東市地震辦公室觀測(cè)核實(shí)，發(fā)現(xiàn)噴水處有一直徑為13 cm的水氣孔。上述丹東的異常點(diǎn)距唐山約500 km。以上現(xiàn)象可用文獻(xiàn)[1]的觀點(diǎn)來與唐山大震的震中相聯(lián)系。即在歷史上1944年12月19日丹東附近鴨綠江口發(fā)生6級(jí)地震，過了約9個(gè)多月，于1945年9月23日在唐山附近的灤縣發(fā)生6級(jí)地震(圖1)。這2次地震在不長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的遷移呼應(yīng)可能反映地下的某種聯(lián)系。丹東和鴨綠江口附近地區(qū)是震中遷移的始發(fā)區(qū)，它是震遷穴(或稱始遷穴)。根據(jù)文獻(xiàn)[1]的觀點(diǎn)，丹東地下水前兆出現(xiàn)后，我們可預(yù)測(cè)丹東附近有震或?yàn)纯h附近有震。因?qū)纯h來說，丹東前兆是遠(yuǎn)距前兆，所以灤縣附近地震其震級(jí)可能較大。本文所述方法難確定震級(jí)，要配合其他方法來定。

圖1 1944—1945年丹東向?yàn)纯h的震中遷移

與上述唐山大震前的情況相類似，在2008年汶川8級(jí)大震前亦有震中遷移始發(fā)點(diǎn)上前兆顯示的情況。在歷史上汶川地區(qū)共有2次6級(jí)以上地震。一次是1657年4月21日的6級(jí)地震，一次是1958年2月8日的6.2級(jí)地震。對(duì)于1657年地震來說，在它之前1654年7月21日在甘肅天水地區(qū)曾發(fā)生8級(jí)地震。在這2次地震之間，中國(guó)大陸無其他6級(jí)地震發(fā)生。因此可把此2次地震看作是由天水向汶川的一次震中遷移。這是昔日的情況。2008年汶川大震前在天水地區(qū)出現(xiàn)了明顯的地電和地溫前兆[2]。另外，在2013年4月20日與汶川8級(jí)大震有一定聯(lián)系的蘆山7級(jí)地震前，天水地區(qū)的地電阻率又出現(xiàn)了明顯的前兆，對(duì)此文獻(xiàn)[3-4]把它與同年6月30日的岷縣6.6級(jí)地震前兆作了對(duì)比，蘆山地震的前兆更大。另外，文獻(xiàn)[5]對(duì)天水地電阻率的觀測(cè)臺(tái)址作了布設(shè)，屬深井電阻率觀測(cè)，并對(duì)觀測(cè)后的數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真對(duì)比研究，認(rèn)為臺(tái)址無干擾。這說明上述蘆山7級(jí)地震前天水地區(qū)的前兆是可靠的。天水地區(qū)距汶川和蘆山兩震的距離為400～500 km。上述情況亦說明，一旦昔日震中遷移始發(fā)區(qū)出現(xiàn)了明顯的前兆，我們可向昔日震中遷移所至地區(qū)作地震預(yù)報(bào)。

2 由震中遷移延長(zhǎng)方向上的前兆預(yù)測(cè)地震

1976年唐山大震前，在其東北方向上540 km的鐵嶺有明顯的氡氣前兆。按尹漢南等的研究(見唐山、海城、渤海大震水氡異常基本特征1978年全國(guó)水化專業(yè)會(huì)議資料匯編)，其最大異常幅度達(dá)104%，居所有唐山大震前遠(yuǎn)近50個(gè)異常點(diǎn)異常幅值第2位。鐵嶺水氡異常出現(xiàn)在唐山大震前7 d。這是一個(gè)遠(yuǎn)距前兆。我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)前兆的地理位置位于1966年邢臺(tái)7.2級(jí)大震和1967年河間6.3級(jí)地震以及1976年唐山7.8級(jí)大地震的連線的延伸方向上，如圖2所示。該連線有以下的特點(diǎn)：

圖2 邢臺(tái)、河間、唐山地震與鐵嶺的連線

(1)1966年邢臺(tái)大地震和1967年河間地震構(gòu)成的遷移方向是指向唐山地區(qū)的。人們易于想到唐山可能是這個(gè)震中遷移延伸方向上未來發(fā)生強(qiáng)震的地段之一。但是否真要發(fā)震，何時(shí)發(fā)震是不能僅由震中遷移決定的。只能用這個(gè)線上的前兆異常來判斷。

(2)上述連線的走向和邢臺(tái)、河間以及唐山地震震源斷層走向相一致或大體一致，皆大致為北東走向。該連線走向所相應(yīng)的主區(qū)應(yīng)力方向大致為近東西方向或東稍偏北。這一點(diǎn)說明這3個(gè)大震的震源與這個(gè)連線所反映的地下某種過程有一定聯(lián)系。

(3)以唐山為中心其周圍地區(qū)的前兆在唐山大震前比較多(臺(tái)站多也是一個(gè)因素)，其中氡氣前兆大量出現(xiàn)是在唐山大震前14 d[6]。鐵嶺的氡氣前兆是在唐山大震前1周出現(xiàn)。這個(gè)時(shí)間次序可認(rèn)為唐山地區(qū)的前兆和鐵嶺地區(qū)的前兆是地下某種構(gòu)造活動(dòng)由前者地區(qū)向后者地區(qū)傳播導(dǎo)致的結(jié)果。這樣總體來看，對(duì)圖2中由邢臺(tái)地震到鐵嶺的連線可看成是深部同一構(gòu)造活動(dòng)傳播所觸發(fā)而形成的。這種構(gòu)造活動(dòng)可參考文獻(xiàn)[7]來討論。即對(duì)于較脆性的地殼上巖石層中孕育的大震來說，它們何時(shí)發(fā)震一方面取決于上巖石層中震源體(按組合模式震源體應(yīng)包括應(yīng)力積累單元和其兩端的應(yīng)力調(diào)整單元)應(yīng)力積累的程度，另一方面還取決于其下方地殼下巖石層較塑性介質(zhì)中的剪切蠕滑線(蠕滑斷層的簡(jiǎn)稱)活動(dòng)。這個(gè)剪切蠕滑線有兩個(gè)，它們皆與區(qū)域主壓應(yīng)力夾45°的角(這是塑性力學(xué)的原則)，其中一個(gè)與頂上的孕震斷層走向一致，屬鉛直立接關(guān)系，當(dāng)該剪切蠕滑線活動(dòng)和傳播時(shí)可對(duì)頂上孕震斷層解鎖，促使大震發(fā)生。由于這個(gè)剪切蠕滑線可延伸較遠(yuǎn)，因此它在震前的傳播可觸發(fā)距震中遠(yuǎn)處上巖石層中處于不穩(wěn)定狀態(tài)的地段而形成遠(yuǎn)距前兆異常。

按照這個(gè)觀點(diǎn)，我們認(rèn)為圖2中邢臺(tái)地震、河澗地震、唐山地震以及鐵嶺地區(qū)顯著的氡氣前兆是較塑性的下巖石層中的剪切蠕滑斷層傳播形成的。

作為地震預(yù)報(bào)來說，1966—1967年邢臺(tái)到河間的震中遷移出現(xiàn)后，它意味著下巖石層中的剪切蠕滑線已開始活動(dòng)，它可能向東北方向未發(fā)震的地域傳播，并使這個(gè)地域中應(yīng)力積累較高的地段(震源體)解鎖發(fā)震。但唐山地段何時(shí)解鎖，這就要看京津唐地區(qū)前兆何時(shí)出現(xiàn)。1976年7月14日這個(gè)地區(qū)開始氡氣前兆大量出現(xiàn)了，隨后鐵嶺地區(qū)氡氣前兆也出現(xiàn)了，說明深部的剪切蠕滑線已經(jīng)活動(dòng)了，并從唐山孕震斷層下方通過了，它可使唐山震源體解鎖。但解鎖不是瞬時(shí)的，有一個(gè)時(shí)間過程(過程時(shí)間不是很長(zhǎng))，所以在鐵嶺氡氣出現(xiàn)后第7 d唐山大震才發(fā)生。但僅從鐵嶺前兆只能說在河間東北到鐵嶺的連線上可能有個(gè)大震快要發(fā)生了，其具體地段還要靠唐山和其附近地區(qū)的前兆來定。也可由前述第一節(jié)中丹東到灤縣的連線(圖1)與邢臺(tái)地震到鐵嶺前兆的連線的交會(huì)來定。互相參照，效果應(yīng)較好。

3 討論與結(jié)論

(1)把圖1中由丹東到灤縣的連線與圖2中由邢臺(tái)到鐵嶺的連線相交就是唐山大震的震中區(qū)。這2個(gè)連線是互相支持的。

(2)由于前兆臺(tái)站不都分布在昔日震中遷移的始發(fā)點(diǎn)上和在震中遷移的延伸方向上，因此本文提出的預(yù)報(bào)方案是有局限性的。但錢學(xué)森教授曾指出，進(jìn)行地震預(yù)報(bào)要有一把鑰匙，不能只有一個(gè)。

(3)要重視震中遷移，它可能是地殼下巖石層較塑性介質(zhì)中剪切蠕滑斷層開始活動(dòng)的指標(biāo)，這個(gè)蠕滑斷層的傳播，可能對(duì)震中遷移延伸方向上孕育到晚期的震源體解鎖而發(fā)震。2001年昆侖山口西8.1級(jí)地震是符合這個(gè)觀點(diǎn)的。

(4)把震中遷移廣義化為構(gòu)造變動(dòng)的遷移。這些構(gòu)造變動(dòng)事件具有不同的速度，其中快速事件相應(yīng)于地震，次快速事件相應(yīng)于引起前兆的地下變動(dòng)，表現(xiàn)在地面觀測(cè)也就是前兆現(xiàn)象。也就是說一個(gè)6級(jí)地震和一個(gè)前兆事件其位置的連線可視為廣義的震中遷移。

(5)本文所討論的預(yù)測(cè)地震的方法，既包含一個(gè)震中與另一個(gè)震的遷移，也包含了一個(gè)震中與另一個(gè)前兆的遷移，即廣義的震中遷移，簡(jiǎn)稱為“空間遷移法”。

[1]郭增建，秦保燕.災(zāi)害物理學(xué)[M].西安:陜西科技出版社，1989.

[2]郭增建，郭安寧，張惠芳，等.地震遷移始發(fā)區(qū)的前兆在地震預(yù)測(cè)中的意義[J].災(zāi)害學(xué)，2014，29(3):15-17.

[3]陳雪梅，武銀，張旋，等.岷縣6.6級(jí)及蘆山7.0級(jí)地震前天水地電阻率井下觀測(cè)資料異常[J].地震工程學(xué)報(bào)，2013，35(4):816-818.

[4]劉君，杜學(xué)彬，范瑩瑩，等.甘肅岷縣漳縣MS6.6級(jí)地震前的地電阻率變化[J].地震工程學(xué)報(bào)，2013，35(4):819-825.

[5]康蕓生，安海靜，馬可興，等.天水地電阻率地表與井下多種觀測(cè)方式的試驗(yàn)分析[J].地震工程學(xué)報(bào)，2013，35(1):190-195.

[6]梅世蓉.1976年唐山地震[M].北京:地震出版社，1982.

[7]郭增建，秦保燕.地震成因與地震預(yù)報(bào)[M]. 北京:地震出版社，1991.

Relationship between Epicenter Migration and Precursors Recorded by Remote Stations before the TangshanM7.8 Earthquake

GUO Zeng-jian, GUO An-ning

(Lanzhou Institute of Seismology, CEA, Gansu Lanzhou 730000, China)

The prediction for location of theM7.8 Tangshan earthquake epicenter was discussed by using the precursors recorded in starting region of epicenter migration. Furthermore, the occurrence time of the TangshanM7.8 earthquake was also studied based on the precursors recorded on extension line of epicenter migration.

starting region of epicenter migration; launching point; extension line of epicenter migration; precursors recorded by remote station; prediction of theM7.8 Tangshan earthquake

10.3969/j.issn.1003-1375.2014.04.001

2014-09-24

國(guó)家科技部公益專項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào):8-44)；國(guó)家科技部公益專項(xiàng)(項(xiàng)目編號(hào):201208001)

郭增建(1931—)，男，陜西商縣人，研究員，主要從事震源物理與地震預(yù)測(cè)研究.

郭安寧(1962—)，男，陜西商縣人，研究員，碩士研究生導(dǎo)師，從事地震預(yù)測(cè)及震害預(yù)測(cè)研究.E-mail: gan@gssb.gov.cn.

P315.72

A

1003-1375(2014)04-0001-03