跨断层形变的慢时变结构分析与异常识别初探

张 希 唐红涛 李瑞莎 巩守文 贾 鹏

（中国地震局第二监测中心，西安 710054）

甘肃及与青海、宁夏交界区布设有50 多处跨断层短水准观测场地，20 世纪80 年代末起测并基本于每年的3，7，11 月观测，2004～2008 年曾加密为每年6 期；控制了祁连山—海原—六盘山断裂带及西秦岭构造区；多数测线跨度数百米、个别测线达1 km 左右。其形变测值时序变化能直接反映所控制断层段的运动变化过程，具有强震预测的中短期前兆意义。

尽管如此，对跨断层形变前兆观测识别异常，仍是地震预报的难点。所谓“异常”，是对正常状态的某种程度背离、或者说“失稳”；而经常发生的、有规律可循的可视为正常。当观测曲线出现显著的加速、转折、突跳时，如果没有找到确定的干扰源，认定异常相对容易；但实际观测却常出现模棱两可的所谓“异常”，争议较大，异常识别具有人为性、经验性。以往提取的异常指标以统计学意义为主，如反映某两期变化相对正常变幅之比的形变强度比、增加正-逆断区别的特征强度等，作为基准的正常变幅基本为常量；而视变化量超出两倍均方差为异常也存在类似问题，与观测曲线可能分阶段（在趋势方向或幅度上）动态演变的实际情况有差异。即使构建动态基值线，也不能管得太久，距建模时段越远偏差越大，原因就是前兆系统本身的结构发生了变化。岩石力学实验显示，应力-应变曲线具有分段特性。在持续应力作用下，岩石从微观结构改变到宏观结构破坏的过程，必然伴随着物质属性和物理结构的变化；……