14.3.3.1 嘉峪关水管倾斜EW分量
距离安西台仅有260 km 的嘉峪关西沟水管倾斜EW 分量,在2016 年6 月10 日开始出现低值破年变异常[图3-14-15(a)中红色圈部分],已持续22 个月,目前仍在继续下降(西倾);从图3-14-15(b)年比较曲线图可以看出,2016 和2017 年下降速率相当,2018 年下降速率加快。
图3-14-15 嘉峪关水管倾斜EW分量日均值(a)和年比较(b)曲线图
(数据起止:2008-01-01—2018-04-03)
14.3.3.2 红柳峡跨断层形变
从图3-14-16 中可以看出,距离安西台130 km 的红柳峡场地的跨断层形变在2016 年也出现大幅度变化,最近一期观测结果,出现-0.2 mm 和-0.3 mm 的变化。最新观测结果表明,该区域断层活动幅度较大(图件引自王庆良教授PPT)。嘉峪关水管倾斜和红柳峡跨断层形变的同期巨幅变化,说明该区域中某条断层可能已经在滑动,这种黏滑信号是地震强凹凸体的典型中-短临前兆异常信号。
图3-14-16 红柳峡场地断层形变变化曲线图(www.xing528.com)
14.3.3.3 S变换高频分析
S 变换方法原理:S 变换是在短时傅立叶变换和小波变换相结合的基础上发展起来的时频分析方法。短时傅立叶变换利用短窗口时有较高的时间分辨率,但频率分辨率能力差;当利用长窗口时有较高的频率分辨率,但时间分辨率较弱。而小波变换能够对不同频率可以用不同尺度进行分析,达到比较好的时间精度。因此,S变换综合傅立叶变换和小波变换的特点,在时间和频率分辨率上都能达到较好精度。其一维连续正变换为:
式中,h(t)为原始的一维观测数据时间序列,f 为频率,τ 为高斯窗在时间轴上的位置,S(τ,f)为相应的S正变换结果,t为观测时间。
据刘琦等2011 年和2014 年研究结果表明,在强震前都存在高能量异常现象,异常形态不尽相同,对定点形变原始观测资料中震前频繁出现的“脉冲”和潮汐畸变也得到了很好的解释。其利用S变换的方法对距离汶川震中1500 km 范围内的20个四分量钻孔应变台站数据进行处理后,使其畸变信号得到相对放大,畸变的变化过程清晰地展现出来,发现姑咱台的四分量应变仪震前异常较为明显;其对2013年芦山MS7.0地震做了相应的研究,发现异常形态与汶川地震前并不相同,震前出现两簇高频异常,并且随着地震临近,异常越来越突出。
同理,利用S 变换方法对本次异常测项安西水管倾斜EW 分量数据进行处理后,以地震发生日期为中心,15天作为窗长,并未发现在2017年四川九寨沟MS7.0地震和2018年3月3日甘肃酒泉阿克塞MS3.1地震前出现短临高频异常。图3-14-17为安西水管倾斜EW 分量的S变换结果图。
图3-14-17 安西水管倾斜EW分量的S变换结果图
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