图1和图12为震中附近地区的测震台站和其他前兆观测台站分布图。寻乌地震发生在测震台站的西北部,前兆台站的西部。可以看出,整个台网分布不均匀,尤其在震中的西部地区只有一个前兆观测台站,这就使地震定位及前兆信息的获取和分析带来一定的局限性,在距震中200
km范围内共有地震台站13个(包括谢坊基线场地1个),其中测震台站8个、其他前兆台站12个(含谢坊基线场地)。在距震中101~200
km范围内计有测震、水化、水位、流量、地倾斜、地磁、应力-应变和基线等16个前兆观测项目。在距震中100
km范围内有测震、水氡、跨断层水平和水位4种前兆观测项目。
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图12
寻乌5.5级地震前前兆观测台站分布图
Fig.12
Distribution of the precursory monitoring stations
before the MS5.5
Xunwu earthquake
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此次地震前共出现17个异常项目,31条前兆异常,其中,测震学异常2条,流动观测项目异常3条,定点观测项目异常26条。在距震中200
km范围内的定点台项总数为40个,异常项次为17台项,异常台项百分比为43%,异常台站百分比为58%,定电地震前兆异常分布见图13。
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图13
寻乌5.5级地震前兆异常分布图
Fig.13
Distribution of precursory anomalies on the fixed
observation
points
before the MS5.5 Xunwu earthquake
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各前兆项目异常情况分述如下:
1.
地震活动性
(1)从1971~1981年,江西省赣南地区发生地震的频度较低,强度较弱,从1981年以来,ML≥1.7的小震频次呈现出明显的起伏增强状态(表6),并且从1987年起在空间分布上逐步形成两个空区。空区1(图14)在震中东南,自1979年6月开始,形成MS≥3.0的围空区,长轴340
km。“空区”的周围一直留有空缺,直至5.5级地震发生,“空缺”即被填满,震后空区随着消失。空区2(图15)在震中北东向,从1978年开始,到1984年形成一个ML≥3.0地震空区,其长轴约250
km,短轴约160 km,后一个空区是福建省地震局在闽赣两省1986年地震趋势会商会上提出的地震围空区。1986年11月12日至1987年7月12日在空区内发生ML<3.0地震5次,震中从长汀开始由北向南逐步逼近主震震中(如图15中箭头所示),平静20天后发生主震。
表6
赣南地区1971~1987年地震频次统计(ML≥3.0)
Table
6 Statistics of
earthquake frequency in South part of Jiangxi Province from
1971 to 1987
年份
|
年频次
|
年最大
震级
|
年份
|
年频次
|
年最大
震级
|
年
份
|
年频次
|
年最大
震级
|
1971
|
2
|
2.4
|
1977
|
2
|
2.6
|
1983
|
27
|
4.2
|
1972
|
4
|
2.8
|
1978
|
38
|
4.4
|
1984
|
9
|
3.3
|
1973
|
11
|
3.1
|
1979
|
19
|
4.1
|
1985
|
80
|
4.0
|
1974
|
5
|
3.5
|
1980
|
4
|
3.2
|
1986
|
14
|
3.8
|
1975
|
6
|
2.6
|
1981
|
2
|
3.1
|
1987
|
796
|
5.8
|
1976
|
1
|
3.4
|
1982
|
125
|
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图14
华南地区震中分布图(1980~1987年,ML≥3.0)
Fig.14
Epicentral distribution of the earthquakes in South
China
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图15
1978~1984年闽粤赣交界地区ML>3.0地震分布图
Fig.15
Distribution of the ML>3.0 earthquakes in
the boundary
area of Fujian,
Guangdong and Jiangxi provinces
in 1979~1984
|
(2)1982年在寻乌西面约80
km的江西龙南曾发生主震为MS5.0的震群,彭美凤等[5]在对闽赣地区小震群性质进行分析后,认为龙南震群是一次前兆性震群(图16),其对应地震是1987年8月2日的寻乌MS5.5地震。
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图16
闽赣小震群归一化累积频度曲线
(a)长汀震群: (b)其他震群:
○ 8月31日2.9级后h值;
○ 寻乌余震序列;
× 9月7日2.9级后h值; ×
华安震群;
● 9月18日3.9级后h值; ▲
龙南震群;
● 龙岩震群;
△ 漳州震群
Fig.16
Curves of normalized accumulated frequency for small
earthquake swarms in Fujian and Jiangxi provinces
|
2.
流动观测
(1)地壳形变测量,瑞金—会昌—寻乌垂直形变测量包括2段测线,分别是瑞金线和定上线(江西定南—福建上杭)。其中瑞金线恰好从这次地震震中以东7
km处横穿而过,该测线自1974年以来共进行了4期测量,包括本次地震后的复测,结果表明筠门岭—吉潭从1984年以来呈相对上升趋势,超过4倍中误差(图17、图18)。但谢坊跨断层水平形变测量(距震中100
km),经复测没有发现地震前后有异常变化。
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图17
寻乌及其附近地区垂直形变图
Fig.17
Diagram of vertical deformation in Xunwu and adjacent
area
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图18
寻乌附近地区长水准测线平面图
Fig.18
Plan map of leveling measurement lines in Xunwu area
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(2)流动重力、地磁测量。赣南流动重力环震后复测结果(1987年8月)与前期测量结果(1981年10月)比较,整个环的重力场平均增加了28
μGal,其中寻乌—会昌之间增加量最大,达77
μGal(图19),可能包含有震前的异常变化(供参考)。流动地磁,1987年震后复测结果表明,震中附近测点在1984年5~11月地磁总强度变化超过6
nT,而在震后的1988年8月相对于19984年11月变化不大,其异常时段主要为1984年(图20)。
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图19
赣南环重力等值线图
(单位: 106m/s2)
Fig.19
Isogam map of gravity circular servey in south part
of
Jiangxi Province
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图20
寻乌地震前后地磁总强度对邵武差值变化图
(a)1984.5~1983.11(14~13期);
(b)1984.11~1984.5(15~14期);
(c)1987.8~1984.11(17.1~15期)
Fig.20
Diagram of differential variation of geomagnetic total
intensity in
comparisonwith
Shaowu before and after the
Xunwu earthquake
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3.
水氡
寻乌地震前,会昌、丰顺、厦门、龙川4个台站水氡表现出较为明显的前兆异常。会昌是离震中最近的观测台站,对该台1986年5月至1989年9月水氡资料多元逐步回归处理,排除水温、室温影响后,发现1987年7月余差值(σ)呈正异常,超出2倍均方差(σ=0.95
Bq/L)(图21)。
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图21
寻乌5.5级地震前水氡月均值变化曲线图
图注:三组图中的(a)实测线和回归曲线;(b)表示余差值曲线
Fig.21
Monthly mean value curves of radon content in
groundwater
before the MS5.5 Xunwu earthquake
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对丰顺1984年1月至1989年6月水氡资料经多元逐步回归分析,排除气温影响后,在1986年11月至1987年2月的余差值曲线连续4个月超出2倍均方差(负超,σ=19.70
Bq/L)(图21)。
对厦门1984年1月1989年7月水氡资料经多元逐步回归分析,排除气温和室温影响后,在1987年7~8月出现余差值持续上升,超出2倍均方差,并且在震前2天急剧上升,接近最高值时发震,表现出短临异常特征(图21、图22)。
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图22
寻乌5.5级地震前水氡日值变化曲线图
Fig.22
Daily value curve of radon content in groundwater
before
the MS5.5 Xunwu earthquake
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1987年1月至1988年8月从龙川水氡资料的余差值曲线可以看出(图22),1987年3~7月出现正异常。
4.
水质分析
(1)Ca2+
图23为河源、厦门、安溪、泉州4个台站1984~1989年Ca2+月均值图。可以看出,上述4个台站的Ca2+在震前数月皆出现明显异常,其中厦门、安溪、泉州为正异常,并在异常结束后发震,河源为负异常,出现异常时间较前3个台站迟些,并在下降过程中发震,震后逐步恢复到正常水平。另外,泉州台Ca2+曲线的缓慢上升趋势与井水位缓慢降低有关,属非地震因素,经消除井水位影响后,其余差值从1986年11月开始出现超出4σ的异常(σ=0.36
Bq/L)。
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图23
寻乌5.5级地震前Ca2+月均值变化图
Fig.23
Monthly mean value curves of Ca2+ content
in groundwater
before the MS5.5 Xunwu earthquake
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(2)Cl-
震前河源、汕头、泉州地下水中Cl-出现升高(图24)。河源1987年5~6月连续2个月月均值超过3σ(σ=0.387
Bq/L),汕头连续近5个月波动式上升,尤其1987年5月出现大幅度高值。泉州Cl-在消除趋势影响处理后分析看出,从1986年12月开始出现超出3σ(σ=0.74
Bq/L)的异常。
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图24
寻乌5.5级地震前Cl-月均值变化图
Fig.24
Monthly mean value curveS of water Cl- content
in
groundwater before
the MS5.5
Xunwu earthquake
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(3)SiO2
(3)SiO2
河源、普宁、丰顺3个台站的SiO2日测值在多年平稳的基础上,1987年3~5月起先后出现异常。丰顺稍早(3月),河源次之(4月),普宁较迟(5月),并且均在恢复过程中发震。河源、普宁台在寻乌5.5级地震后再次出现高值,估计可能与其后(9月15日)发生的河源4.6级地震有关(图25)。
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图25
寻乌5.5级地震前SiO2月均值变化曲线图
Fig.25
Monthly mean value curves of SiO2
content in groundwater
before the MS5.5
Xunwu earthquake
|
(4)HCO3-
河源、普宁、丰顺3个台站的HCO3-测值也是在多年平稳的基础上,基本上呈同步上升趋势,并且都在接近最高值时发生寻乌5.5级地震,震后该测值又基本同步保持高值,经过较长时间才回到正常状态(图26)。
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图26
寻乌5.5级地震前HCO3-月均值变化曲线
Fig.26
Monthly mean value curves of HCO3- content
in groundwater
before the MS5.5
Xunwu earthquake
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(5)Li+
厦门东孚的Li+月均值曲线在多年平稳基础上,1987年4月突升1.24
mg/L,5月大幅度下降,形成尖峰型前兆异常(图27)。
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图27
寻乌5.5级地震前厦门台Li+月均值变化图
Fig.27
Monthly mean value curves of Li+ content
in groundwater
before the MS5.5 Xunwu earthquake at Xiamen station
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(6)F-
普宁、河源2台站F-日测值在1987年3月之前基本处于正常状态,从1987年4~5月起,呈同步上升状态,并且在达到最高值后发震,震后保持高值平稳状态,数月后才逐步恢复到正常状态(图28)。
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图28
寻乌5.5级地震前普宁、河源F-变化曲线
Fig.28
Variation of F- content in groundwater
before the MS5.5
Xunwu
earthquake in Puning and Heyuan
|
(7)电导率
泉州地下水电导率的上升趋势,属非地震因素引起,消除趋势后分析,发现从1986年12月开始出现连续超过4σ(σ=0.002
76)的异常(图29)。从图上还可以看出,1988年泉州台电导率的再次上升,与福建沿海发生几次地方震,即福清1988年10月31日ML4.0,华安1989年1月31日ML3.4,莆田兴化湾1989年6月20日ML3.6地震有关。
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图29
寻乌5.5级地震前泉州水电导率变化图
Fig.29
Variationlous of conductivity of groundwater
before the
MS5.5 Xunwu earthquake at Quanzhou station
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5.
流量与水位
(1)河源流量
河源流量是钻孔自流热水,流量稳定,无明显年变,但该井因流量表头损坏,1986年上半年资料中断,从1987年1月起,该孔流量变小,2月达到最小值,比正常值减少了7.8
T/d,3~4月恢复到正常值附近。寻乌5.5级震前1个月流量增大,并在增大过程中发震,震后逐步恢复到正常状态(图30)。
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图30
寻乌5.5级地震前河源泉水流量变化曲线
Fig.30
Variation of spring flow before the MS5.5
Xunwu
earthquake in Heyuan
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(2)梅县柱坑水位
在1987年7月31日之前,该水位都在正常线上波动,8月1日水位突然下降,达7
cm,之后又很快恢复,形成尖峰型异常形态。震后水位继续降低,并且不回到原有位置,形成明显的水位阶(图31)。
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图31
寻乌5.5级地震前梅县(a)和仁化(b)地下水位日均值曲线
Fig.31
Daily mean value curves of groundwater level before the
MS5.5
Xunwu
earthquake in Meixian(a) and Renhua(b)
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(3)仁化水位
仁化水位日均值比较稳定,主要受降雨影响,但井水位与降雨量有一定比例关系。根据该井水位与降雨的关系(表7),该井1987年7月21~31日
出现异常水位,可以认为是寻乌地震前仁化水位上升量与降雨量的比例失常。
表7
仁化水位上升量与降雨量对比
Table
7 Comparison
between the water level rising and the rainfall in Renhua
降雨时间
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降雨量(mm)
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水位上升量(m)
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备注
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1987年4月1~15日
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420
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0.2
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1987年5月1~25日
|
780
|
0.4
|
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1987年7月21~31日
|
540
|
0.6
|
异常水位
|
1987年9月16~25日
|
380
|
0.16
|
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6. 视电阻率
河源视电阻率有Ⅰ道(ρ1)、Ⅱ道(ρ3)、Ⅲ道(ρ'1),是地震系统第一台高精度视电阻率自动测量仪器,由图32可以看出,ρ3(第二道)一直比较平稳,而ρ'1(第三道)则受干扰影响较大,ρ1(第一道)在长期平稳状态下,从1987年4月起测值偏离平衡位置逐步下降,虽于7月中旬受雷击干扰,但寻乌地震前的异常特征仍明显存在。
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图32
寻乌5.5级地震前河源视电阻率变化图
Fig.32
Curves of apparent resistivity before the MS5.5
Xunwu
earthquake at Heyuan station
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7.
地倾斜
漳州台地倾斜仪在1987年1~5月向WS倾斜,6月6~10日二分量同时出现畸变,7月中旬经后出现拐向(图33),采用契比雪夫滤波分析和潮汐因子分析,进一步证实6月6~10日的异常存在(图33)。
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图33
寻乌5.5级地震前漳州地倾斜潮汐因子变化曲线
Fig.33
Curves of tidal factor of tilt before the MS5.5
Xunwu
earthquake at Zhangzhou station
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以上异常情况归纳列入表8。
表8
异常情况登记表
Table
8 Sammary table
of precursory anomalies
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