汶川地震前四川地震的时空演化规律

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1、2005-2007年四川地震的时空演化特征分析收稿日期：2008-8-12项目：中国科学院科技政策与管理科学研究所青年科研基金项目(编号：0700481Q01),中国科学院资源与环境信息系统国家重点实验室开放研究基金资助(编号：A0704)宋敦江(1979-)，男，博士，主要从事空间统计、社会经济系统时空模拟研究。E-mail：songdj@casipm.ac.cn宋敦江1，赵作权1,钟少波2(1中国科学院科技政策与管理科学究所，北京，100190)(2清华大学工程物理系，北京，100084)摘要：对2005

2、-2007年四川省内发生的262次地震(震级为3级至5级)进行空间分布统计分析，发现这些地震的时空演化具有一定的内在规律。对逐年的地震数据进分析发现，3年来地震的重心一直在向东南方向移动;将3年的数据综合为4个季度进行分析发现，第1季度至第3季度一直向东南移动，第4季度则突然跳回到西北处;将3年的数据按12个季度来进行分析，发现地震重心在前2年的8个季度中具有年周期的逆时针旋转规律，在2007年的前3个季度中，地震的重心仍逆时针旋转，第4个季度出现较大异常。本文最后以512汶川震中(30.986N，103.3

3、64E)为中心，分析了2005-2007年四川地震的空间分布的统计规律曲线。本文的研究方法与研究结果可以为地震的预报预测研究提供参考。关键词：四川;小地震；空间统计；空间分布；重心；时空演化中图分类号P237文献标识码A文章编号0.引言汶川地震前三年，四川共发生262次小地震。这些小地震和汶川大地震有关系吗？事实上，利用小地震预测大地震，分析小地震的时空分布是否有规律可循，小地震与大地震是否存在时空关联等等问题已经引起很多学者的关注与探索。马宗晋(2000)[1]提出“地震迁移”的观点，即“地震中间两头跳”，

4、按地震发生时间的先后关系对地震的纬度进行分析，发现地震符合等速、定向的运动规律，用该方法来分析中国的南北地震带，发现中国地震呈现规则的由南而北等速迁移的规律。国外学者(1999)[2]利用小地震的空间分布来预测大地震的空间分布，正确预测15-100公里内的大地震的概率在60％以上，作者还认为，如果预测不准确，极有可能是小地震数据不完整。薛艳等(1999)[3]通过研究发现唐山大震前6～7年，华北地区震群活动出现波浪式起伏增强特点，震群逐渐形成条带分布，震群活动显示出一定的迁移性，而且发现符合一定条件的前兆震群

5、在7.8级主震周围大量出现；于泳等(2003)[4]发现，近100年来全球特大地震的时空演化过程表现为环太平洋带与近纬向活动带两种强震分布规律,以20年左右的时间段交替出现；盛菊琴等(2004)[5]认为，震前地震在时间、空间分布上有明显的集中过程；安镇文(2000)[6]应用分形理论研究地震的时空丛集，揭示了孕震动力系统的物理机理和激变前的某些不稳定性;马瑾(1995)[7]通过将地震比拟为岩石变形，研究了地震前的扰动场应力，雷建成(2003)[8]建立了西南地区地震活动的时间和空间特征的因子与实际地震发生

6、的统计关系，并进行概率预报，吴立新(2008)[9]分析了汶川地震前卫星热红外异常与云异常现象，发现震前20天，青藏高原东缘出现了源于印度板块、紧邻汶川的北东向近3000km长的条带状高温异常。综上所述，很多研究已经表明，地震的空间分布一般都不是随机的，而是具有一定的空间分布规律，大地震与小地震之间存在一定的空间关系。由于到目前为止，没有从空间分布统计、特别是从全局空间分布统计学的角度来研究地震的空间分布规律方面相关的工作，为此，利用2005年至2007年的四川地震数据目录，本文将从这个角度来研究汶川地震前的

7、地震时空演化规律，为中国的地震预测预报研究提供参考。1.方法与数据1.1.空间分布统计方法空间分布统计学主要研究空间分布整体性特征的统计描述、预测、估计和检验[10]7。空间分布整体性特征是指空间分布的重心、地理范围、空间密集度、方位和形状。有关这五个整体性特征的描述指标将一个二维的空间分布转换成五个一维的但具有二维空间特性的可计量的维度，这样对待一个空间分布的统计分析，如空间分布动力学及时空随机过程，就可以像对待一个非空间变量一样。本文的研究主要利用空间分布统计学的重心与地理范围这两个方法，本文将该方法应用

8、到球面的情况下，下面将对它们进行简单的介绍。球面重心计算方法：设为观测数据样本或研究对象的离散球面坐标，为点的密度，那么该样本的球面重心可以表达为：(1)其中表示将经纬度地理坐标转换为球心直角坐标系下的坐标，表示将积分求得的处于球内的点延伸至球面上，是的反函数，表示将球心直角坐标系下的坐标转换为经纬度地理坐标，以下是详细说明：过程说明：设为地球表面上的任意点，设地球的半径为千米，假设的球面坐标为，其