2006年7月4日文安地震前天津及邻近地区的预测

2006年7月4日文安地震前天津及邻近地区的预测

天津及邻近地区地震活动及地下流体异常2006年7月4日，河北文安发生了m5.1地震。这场地震距离天津边缘仅40公里。这是1991年6月以来天津及其周边地区最大的一次地震。此次地震前,天津及邻近地区异常总量虽不多,但也存在着较为明显的地震活动和地下流体异常。根据这些异常,天津市地震局预报中心在2006年5月、6月的周、月会商中连续多次提出了天津及邻近地区存在发生中等地震的可能。文安MS5.1地震的发生,证实了笔者的预测结果。为此,将文安地震前对异常的分析过程进行总结,以供人们反思和提高。1缺震的趋势特征从测震学方法分析,文安地震前,无论首都圈还是天津及邻近地区都一直处于缺震状态,但这种缺震仅能说明一种趋势特征。比较明显的异常图像是,天津及邻近地区的ML≥1.0地震于2006年2月23日以后形成的一个小震空区和一个小震条带(图1)。2天津的异常年龄从前兆观测方面看,文安地震前天津地区的主要前兆异常均为流体异常。2.1王3开发不同区域的生长情况2006年5月3日唐山ML4.1和ML4.3地震发生后,2006年5月5日天津王3井、王4井水汞同步出现了高值异常。王3井水汞从正常背景下的13ng/L左右上升到了5月6日最高值449.0ng/L,上升了30多倍。而王4井水汞则由正常背景下的48ng/L左右上升到了5月5日最高值401.4ng/L,上升了8倍左右。这一情况是王3井、王4井水汞近几年来少有的变化(图2a,b),其变化均超过了2004年以来的2倍均方差。2.26年6月5日水位上升2004年以来该井水位埋深一般约在9.5m变化。2006年以来,该井水位出现了两次明显的上升变化:一次是从2006年3月2日开始的水位上升变化,水位值由3月1日的8.13m,上升到了2006年4月4日的4.05m。经校测,该变化为仪器故障所致。第二次是从2006年6月5日开始出现上升现象。6月5日水位值为8.75m,之后持续上升(图2c),超过了该井水位2004年以来的2倍均方差。2.36年7月1日至2006年7月4日固体潮的演变高村井水位自数字化观测以来具有较好的固体潮周期变化,自2006年7月1日开始,该井水位整点值则出现了大幅度突跳上升及高值起伏变化,固体潮出现了明显的畸变,7月4日以后逐步转为正常(图3)。3地震预测3.1从震例结果分析从测震学异常分析,2006年2月23日以后天津及邻近地区形成了一个ML≥1.0地震空区,而2006年5月以后又快速形成了一个近NS向的ML≥1.0小震条带。这种情况在1993年11月18日宝坻ML4.4地震前曾经出现过(图4)。宝坻地震前,从1992年12月13日至1993年11月5日,在天津西部地区形成了一个ML≥1.0小震条带,而1993年5月20日至1993年10月31日在天津中北部地区形成了一个ML≥1.0小震空区,18天后在空区内发生了宝坻ML4.4地震。从此分析,此次小震活动图像也应存在发生中等地震的可能。从条带与地震的关系来看,地震应发生在条带的两端,即北京或文霸地区。从空区的角度来分析,地震应发生在天津的中北部地区。这三个重点地区的范围基本上就是天津及邻近地区。当王3井、王4井水汞异常出现后对其采取了从仪器稳定性、取样环节、使用试剂等工作环节的检查,分析人员和观测人员也共同到井点现场取样、现场测量,对前兆异常进行分析、落实,未发现干扰。虽然未找到干扰因素,但有人认为由于2006年5月3日唐山发生了ML4.1、ML4.3两次地震,5月5日王3井、王4井水汞出现了异常,异常与这两次地震时间间隔仅2天,于是提出了王3井、王4井水汞的这种高值变化是否为5月3日唐山地震后效的疑问。根据王3井、王4井水汞以往历次地震后的变化情况分析,从未发现震后出现后效异常的情况,况且此次唐山地震仅是中等地震。因此否定了王3井、王4井水汞5月5日出现的异常是5月3日唐山ML4.2、ML4.1两次地震后效的可能,坚持认为是一种前兆异常现象。因此,从以往震例分析,王3井、王4井水汞出现异常并结束后,在未来90天时间内多有地震发生,并且其优势发震时间应在异常结束后60天左右的时间内。而其发震地点多在天津及邻近地区,震级多是一些中等地震。此次,这两井异常自5月5日开始,王3井主体异常应在9日就已结束,而王4井主体异常仅持续了两天。由此分析,未来地震的发生时间应在7月中旬以前。根据上述异常,笔者在5月的周、月会商及6月的周会商中连续提出了天津及邻近地区存在发生中等地震的可能。随着震情的发展,潘庄井水位也出现了异常。该井水位从2006年6月6日出现大幅度上升变化,止于6月25日,26日水位开始转折下降。此次变化,水位从6月5日的8.75m,上升到6月25日的4.62m,20天的时间内共上升了4.13m。经校测,水位变化属实。统计该井以往震例情况表明,潘庄井水位震前往往表现出这种大幅度的上升变化,而地震大多发生在水位从高值转折并出现大幅度下降后2个月的时间内,个别也有发生在异常结束后4个月的时间内或异常高值阶段,总体上地震发生在水位出现转折后3个月的时间内。地震发生的地点主要在天津及邻近地区,地震强度多为中等地震。因此从潘庄井水位异常的发展过程分析(图2c),其优势发震时间约为6月25日以后的3个月的时间内,但从异常下降的速率分析,6月25日后转折下降过程中,由于其下降速率较小,应不是其优势发震时段。因此在2006年6月27日的月会商中又提出了天津及邻近地区存在发生中等地震的可能。高村井水位突升及固体潮畸变异常是在震前3天出现的,因此并没有在会商会中提出。该井自2001年8月29日开始数字化观测以来,固体潮畸变现象共出现了两次:一次是在2005年7月6日11时至7月7日11时;第二次就是这次的变化。第一次变化后并没有相应的地震发生,因此对于这次的固体潮畸变异常并没有相应的震例可参照,对其后的震情发展并没有一个明显的认识。综上所述,天津地区出现的各项异常对未来地震三要素预测结果如表1所示。从以上各异常的分析结果及表1所示,文安地震前,天津地区各项异常对地震三要素的综合预测结果为:在2006年7月中旬以前,天津及邻近地区存在发生中等地震的可能。3.2天津及邻近地区中等地震活动情况2006年天津地区出现的这种小震活动异常图像曾在1993年出现过,而且1993年的这种异常出现后于11月18日在天津宝坻发生了一次ML4.4地震。从发震的可能性分析表明,这种小震空间活动异常后很可能发生中等地震。对于王3井、王4井水汞异常,根据以往震例统计1,王4井自1990年开始观测以来曾出现过观测值大于300ng/L的异常为17次(丛),以90天为限,其中12次异常后有地震发生。王3井自1997年开始观测以来,观测值出现大于300ng/L的异常计9次(丛),其中5次异常后90天内有中等地震发生。由此看,此次王3井、王4水汞异常结束后,天津及邻近地区发生中等地震的可能性较大。从潘庄井水位异常分析1,自1989年以来,该井曾出现14次大幅度突升变化(突升幅度大于1m),其中9次天津及周边地区发生了中等地震,仅有3次发生了MS5.0以上地震(1989年10月19日大同MS6.1、1995年10月6日唐山MS5.0和1999年11月1日大同MS5.6)。因此潘庄井水位出现的异常,也预示着天津及周边地区发生中等地震的可能性较大。4一些理解(1)震前天津地区从笔者预测的地震三要素看,预测发震时间在2006年7月中旬以前,文安地震发生在2006年7月4日,发震时间在预测时间段内;预测的发震地点为天津及邻近地区,所预期的地区为天津中北部、北京及文霸地区,这与地震发生的地点在一定程度上也是一致的。由于预测区域中的天津中北部地区位于天津行政区内,这一地区则是震前重点关注的地区。实际上,地震是发生在小震活动后开始形成的图像附近或之内;在发震强度的预测上,预测震级为ML4.5左右,而实际震级则达到了MS5.1,这一点与实际情况有较大出入。在地震强度的预测中,当时主要考虑了三点:一是小震条带和空区震级下限为ML1.0,那么其未来地震震级应为一次中等地震活动,以往的震例也是如此;二是王3井、王4水汞和潘庄井水位以往异常对应的震例大多为中等地震;三是在天津地区当时80多项前兆项目中震前仅出现了4项异常,得到确认的仅3项,而高村井水位是从2001年8月29日开始由天津市地震局接手并开展数字化观测,其水位大幅度突升并伴随的固体潮畸变并没有相应的震例可参照,以至于不能判定该异常的信度(现在看,该现象可能是一种较好的临震信息)。由此看,震前天津地区较可信的三项前兆异常仅占天津地区80多项前兆异常的3.8%,异常比例比较低。基于这些情况,当时将注意力放在了中等地震上,然而文安地震恰恰发生在以往震例的个别情况中。(2)震前异常特征如果说文安地震前异常与以往有所不同,主要存在于对异常的细节认识上。从本次地震前所出现的前兆异常看,均为流体异常。对于流体异常,一般认为异常持续时间长、异常的幅度大,其对应的震级大。此次地震前,王3井、王4井水汞异常同时出现,如果考虑主体异常后的单点突跳,王3井异常到5月18日结束,王4井则是到6月12日结束。两井同时出现较长时间异常,这在以往是少见的。再有,水汞异常是在背景值非常低的条件出现的,尤其是王3井最高异常是近几年水汞背景值的30多倍,较以往最高11倍还高出许多。这是震前没有得到足够重视的两点。在地震活动性异常方面,最为明显的就是天津及邻近地区出现了一个小震条带和一个小震空区。这种情况与1993年11月18日宝坻ML4.4地震前的小震活动情况非常相似。但比较两种情况,其间仍存在差异。其一是文安地区前小震活动比宝坻地震前小震活动的有序性更强;其二是文安地震前的小震条带比宝坻地震前的小震条带长。这可能也是发生5级地震的一些