云南一起地震前铁皮牡蛎声行为和活动节律异常的分析

云南一起地震前铁皮牡蛎声行为和活动节律异常的分析

0震后调查的定性分析根据国内外许多地震资料和近20年来中国频繁发生的强震数据，某些动物的异常行为与地震有一定关系。事实上，地震前后有动物的异常行为，但大部分是地震后的定性描述。随着地震科学研究的快速发展，对动物适应性异常的定量观测和研究取得了进展。洱源县地震局开展的虎皮鹦鹉叫声行为的定量观测,是在国家地震局、云南省地震局和大理州地震局支持帮助下建立起来的,并配备给较先进的观测自记录系统。现经过4年多的观测实践,取得了本区及云南省内的多次震前叫声行为异常资料,特别是在为我们预报1996年2月3日丽江7.0级地震中发挥了重要的作用。实践证明,较科学系统地开展动物习性行为的定量观测,能为短临地震预报提供比较可靠的异常信息,从而为防震减灾和经济建设的顺利进行作出积极的贡献。1环境特征和观测系统观测点设在洱源县城以西沿山脚的县地震局内,洱源处于红河深大断裂带北部与鹤庆—洱源断裂交汇部位,其它支系断裂纵横交错于此,地震活动较为频繁,历史最大震级为614614级,地震烈度达Ⅸ度或Ⅸ度以上。洱源县属北亚热带季风气候,年平均气温为13.4℃,年平均降雨量为763.4mm,雨季(5～10月)占全年降水量的91.9%,日照时数年平均2439.5小时,最高月日照时数为1月份为255.5小时,最低月日照时数为7月份144.7小时,年总辐射量为144.3千卡/cm2。观测点在山坡上,坐标为26°06′31″N,99°56′43″E,高程2104m,环境植被较好,干扰很少,较为安静,适应于开展各种动物地震前兆观测。观测使用中国科学院生物物理研究所研制的CPR—98型虎皮鹦鹉叫声识别监测仪,观测系统见图1。图1中,该仪器为四通道平行记录,可同时监测4对虎皮鹦鹉的声行为活动,并能同时分析和处理四个通道的不同叫声信号,可对每日数据进行综合处理,进行始鸣时、终鸣时、不同叫声占有率、昼夜叫声比,峰相位和半值相位等声行为活动习性参数的分析,并能适时提取与地震有关的震兆信息。在现场观测布局上,主要根据观测规范的要求结合当地的实际条件,作如图1所示的布局,做到记录室与鸟房分开,图中,1～2组为正常昼夜组,3～4组为昼夜颠倒组。每一组鸟雌雄各一,并各放在长宽高为90×80×200(cm)房内的80cm高砖砌实台面上,4组鸟的组间距离依次为4.4m,3.0m,1.4m,并用砖墙隔开,以免互相干扰。2日变形态曲线图虎皮鹦鹉的活动节律跟一般动物一样,为昼鸣夜息,而且鸣叫频次日变曲线呈“M”型,即每天早上7～8时为起鸣时段,9～11时为鸣叫高潮;12～14时为一个相对鸣叫低潮,15～19时为第二次鸣叫高潮,20时至次日凌晨6时为休息时段。如图2所示为1995年7～11月份洱源虎皮鹦鹉叫声第一组鸟的月均值日变形态曲线图(图2)。图2中,虎皮鹦鹉的声行为活动与日照长短和日出、日没的季节变化具有密切的相关性,并随季节的变化而变化,冬季8时半左右起鸣,17时左右终鸣;春、秋两季8时左右起鸣,19时半左右终鸣;夏季则在7时左右起鸣,20时左右终鸣。我们还可以从图2中看出,9～10月份的日变形态消失,这可能属于10月24日武定6.5级地震前的异常,震后11月份则又恢复正常形态。一般正常情况下,其日平均叫声频次为1000～2000次。3噪声频次发震事件日总叫声频次是将2组正常叫声和2组昼夜颠倒叫声等4组鸟的日叫声频次进行求和平均。观测表明,其与地震有一定的相关性,异常类型为叫声频次增多(正异常),或减少(负异常),异常指标为叫声频次N>1000次或N<100次,正常情况为100<N<1000次。发震相位,一般在趋势上升后的下降过程中、高值异常过程中和趋势下降后的低值回升过程中;单点突升或突降后的几天至1个月左右,据统计其对应率为0.76,概括率为0.85。一般能反映距离观测点50km内的3.0级地震,100km内的4.0级,150km内的5.0级,300km内的6.0级,500km内的7.0级地震。如图3所示为1995年10月24日武定6.5级地震和1996年2月3日丽江7.0级地震前的洱源虎皮鹦鹉日总平均叫声频次变化曲线(图3)。4正常及东南角的两组噪声日变曲线图观测记录采用正常及昼夜颠倒各两组进行昼夜监测记录,观测表明,震前,有时4组鸟均有反映,有时仅有1组反映,有时出现2～3组有反映,这是由于和各组鸟的当时生理状况及对震前信息的敏感程度的高低来决定的,不可能每次地震前每一组鸟都出现异常。一般映震异常指标为日叫声频次N>2000次,或N<1000次,对应率为0.82,概括率(对应的地震数与发生地震总数之比)为0.90。图4所示,笔者选择了1995年4月至1996年2月的洱源虎皮鹦鹉正常及昼夜颠倒各通道组(CH1～CH4)叫声日变曲线图(图4)。图4中,CH1、CH2为正常叫声组日变曲线,CH3、CH4为昼夜颠倒组叫声日变曲线。从图4中我们可以看出,1995年7月12日在距离观测点470km的孟连西发生7.3级强烈地震前的2个月内,4组鸟的日叫声频次均先后出现超出3000次甚至达5000～6000次的近同步增高异常;1995年10月24日在距离观测点235km的武定发生6.5级强烈地震之前,昼夜颠倒组CH3、CH4两组于8月下旬至9月中旬出现日叫声频次超出2500次的同步异常,CH4组在发震期又出现增高异常。而正常叫声组CH1、CH2则在震前一个月内日叫声频次相对偏低;1996年2月3日在距离观测点110km的丽江发生了7.0级地震之前,昼夜颠倒组CH3于临震前的1月份出现明显的日叫声频次增高异常,而CH1、CH2、CH4三通道在震前的1995年11月初至12月中旬,日叫声频次出现明显的增高异常过程。5日内噪声特征峰相位是表征动物每昼夜活动的算术值中在时间轴上的位置特征,由此可得到虎皮鹦鹉每昼夜各类叫声的峰相位。选用较为稳定和映震效能较好的CH1单次叫声(SC)峰相位日变参数进行映震分析,见图5。图5中,一般SC正常叫声峰相位在每天的12∶30～14∶30的时间段,一旦超出这个时间范围则视为异常,即异常指标为14∶30<T<12∶30,其对应率为0.90,概括率为0.91。如图5所示,为1995年1月至1996年9月洱源虎皮鹦鹉单次叫声峰相位日变化曲线图,图5a中,1995年3月14日洱源发生4.1级地震前,单次叫声峰相位于2月1～14日出现多次超指标滞后异常;7月12日孟连西发生7.3级强烈地震前,5月30日至6月16日,单次叫声出现滞后异常;10月24日武定发生6.5级强烈地震前,9月19日至10月10日,单次叫声峰相位多次出现超前异常。图5b中,1996年2月3日丽江发生7.0级强烈地震前的1月22日,单次叫声峰相位出现明显的单点超前异常;3月13日丽江发生5.0级强余震前,峰相位分别于2月17日和25日出现明显的单点滞后和超前异常,7月2日丽江发生5.5级强余震前的6月28日出现单次滞后异常;7月25日泸水发生4.5级地震前,7月13～20日出现多次明显的滞后和超前异常;1996年9月25日丽江发生5.8级地震前,9月10～20日出现多次明显的滞后和超前异常。6昌宁县第一通道ch1单次噪声现象1998年10月2日、27日及11月19日宁蒗相继发生5.3、5.2、6.2级三次中强地震,这些地震发生在洱源县地震局开展虎皮鹦鹉叫声行为观测的后期,也就是观测较为成熟的时期,为此把它列为单独分析。宁蒗6.2级地震距离洱源观测点165km,1998年7月中旬至11月中旬洱源观测站第一通道组(CH1)虎皮鹦鹉单次叫声峰相位及各通道日叫声频次变化曲线(图6)。图6中从CH1单次叫声峰相位(SC)日变化曲线看到,8月31日在距离观测点150km的昌宁发生4.5级地震前,SC峰相位于7月中旬至8月初出现超前及滞后的超指标异常过程;10月2日宁蒗发生5.3级地震前,峰相位于8月下旬至9月中下旬多数处于超前异常,其中9月5日出现单点滞后异常;10月27日宁蒗发生5.2级地震前,峰相位于10月上旬出现超前、滞后异常;11月19日宁蒗发生6.2级强震前,峰相位于11月8～12日出现超前异常,正常叫声组CH1日叫声频次于10月下旬至11月上旬出现频次增高的过程,11月2日达到最高为3031次,昼夜颠倒组CH4于震前的11月10日左右开始出现叫声次数逐渐增多,地震发生在高值当中,而CH2、CH3两组则变化不明显。7温度对温度的影响及与震前的关系自然电场、电磁异常、声、光、地下水、气象、地气等地震前兆与动物的生存环境极为密切,因此,它们的震前异常变化就有可能激起某些动物的震前异常活动。一般地说,一个7级左右的强烈地震前,动物异常反应的所及范围可达100～200km,甚至远达数百公里。但是,在这个广阔的地区内,动物异常的分布并不是均匀的,一般较多地集中分布在某些条带和局部地区。洱源县地震局对虎皮鹦鹉叫声行为的观测经过了4年多的观测实践,积累了一定的资料,也记录了一些震前的叫声行为异常信息,而且在观测期内本区及周围地区发生了几次中强及其以上的地震,其映震效果能够反映距离观测点400～500km范围内发生的M≥6.0级地震,或本地的M≥3.0级地震。大量的震例资料表明,大多数强烈地震前动物习性异常的前兆时间,主要集中在震前一天之内,短至几分钟,长至数天和数十天,是明显的短临特征。一般虎皮鹦鹉异常的宏观表现行为是极度紧张、惊恐不安,如同遇到敌害时的行为一样,微观上相应地出现叫声频次增高;另一种宏观异常表现行为是萎靡不振、忧愁发呆状态,相应地微观记录上则出现叫声频次很低,远远低于正常活动行为叫声频次。当出现以上异常活动行为时,其有关活动参数时间相位会出现超前或滞后的异常。但有时出现异常行为而没有对应地震的非震兆异常,这可能是由于受到敌害、周围环境干扰、配偶死亡或发生生理病态等所至。而有时则震前无任何明显的异常行为表现,这可能是由于震前传播的信息途径与观测点位置没有沟通或震源信息的强度较低的原因。从以上的分析得到,地震前虎皮鹦鹉的习性叫声行为确实与地震有一定的相关性,能够在震前出现一些不同程度的异常现象,为地震预报提供重要的前兆异常信息。但由于地质构造的复杂性和各地震震源区的发震环境条件的特殊性决定着各种前兆异常表现形式的复杂和多样化。从此,笔者得到以下虎皮鹦鹉叫声行为与地震关系的几点认识:(1)虎皮鹦鹉叫声行为的异常幅度、异常持续时间跟地震的强度和远近无明显的正比关系,甚至有的强余震的前兆异常幅度超过主地震的前兆异常幅度。由于构造带的连通性和区域应力场的变化,可能是观测动物能对较远距离发生的某些本地区有感地震作出前兆反应一种重要的地球物理背景。(2)出现