Charlevoix地震带地球物理研究的十二年(一)

摘要

在Charlevoix地震带进行综合地球物理监测始于1974年。历史记录和1925年发生的一次大地震说明,这个地震带很可能成为将来破坏性地震(比如,M>5.5)的孕震区,监测的目的是提高预报破坏性地震的能力。研究的参数有:微震活动性、地震波走时、电阻抗、垂直运动、水平运动、地倾斜、重力变化以及地下水位变化引起的应变。观测期间,尽管在大地震(M=5.0)前几个月内没有发现明显的前兆,但这些研究为我们了解这个活动区的构造机制提供了新的信息。几百个定位较好的微震观测结果使我们已可能对受强水平压力作用的古老裂谷断层进行一番描绘,地震带的地理范围是由发生在跨越圣·劳伦斯河(St.Lawrence River)的35kin×80km区域里的微震圈定的。自精确计时的爆炸P波和地震S波的观测结果都支持地壳内充满平行裂隙的张性扩容各向异性(EDA)假说,用这些资料也可以估计该地区(N30°E)裂隙的密度和主压应力方向。该区设有6个大地电磁台站,其中5个台站都观测到了电性参数数目到数年的周期性变化。大地电磁场偏振角的变化与算出的测区累计地下水位密切相关(7年的期限内),台站间电阻抗的变化没有明显的相关性,但各个台站的电阻抗的变化似乎与P波走时异常有关,与1976年中旬到1977年中旬M=2—3的地震次数出现异常时,重力负异常的消失有关。有人认为,这些相关变化可能与无震应力的重新分布以及1979年发生m=5.0的地震前两年左右,流体沿着NE走向的一个裂谷断层的流动有关。在Charlevoix地球物理观测台,我们以单台进行了地倾斜(地面和井下)和井水水位的连续监测。虽然我们对某些地震前两、三天内近地表达到固体潮振幅量级的地倾斜还做不出解释,但它们或许在空间上彼此不相干,或是与倾斜仪地下室里的微小温度变化有关。在1—3μrad(RMS)噪声背景上的近地表倾斜的观测结果和50—100m深处的0.2—0.3μrad(RMS)噪声背景上的井下倾斜测量结果上,没有发现中期(一星期至一年)前兆。用井下倾斜仪时,可检测的潮汐倾斜导纳变化的阈值降低到2%,但仍没有发现明显的变化。我们观测到了井孔内4个同震水位的变化,它们比弹性位错现论预测的要大得多,有人认为,用震源周围扩容带的塌陷或附近活动断层触发的无震移动可以解释这些变化。1980年到1986年间观测到的井孔水位的潮汐幅度和相位都有明显的变化,这些变化可能是附近构造中物质的弹性性质随时间发生变化的结果。倾斜仪、水准测量及水平测量结果表明:某些约束条件是CSZ的长期形变造成的。1976—1986年由水准测量台阵观测到的数据表明,观测台站对长期倾斜速率的观测极限是054μrad/a;1983—1986年期间井下倾斜测量结果给出的另一个极限是0.1μrad/a;1965年、1978年、1980年和1982年,由水准测量仪测得的圣·劳伦斯河西北部的重直移动极限是2cm;1912—1919年、1965年、1978年和1983年,跨越CSZ进行的水平控制测量没有发现明显的偏应变(90%的置信度);1919—1983年,CSZ的长期应变速率的最大容许值是0.16μstrain/a。