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余震序列分三种:主震型、震群型与孤立型

主震过去,人心稍定,地面却还隔几分钟抖一下。这些后续震动不是新的地震,而是主震撕开的断层面在重新找平衡,位置集中在破裂面附近,深度也大体相近,只是规模小得多。

主震型最常见,能量几乎一次放完

主震-余震型序列里,主震释放的能量占全序列的绝大部分,之后震级逐步下降,频次按幂律衰减。绝大多数构造地震属于这一类,序列长短从几天到几年不等,取决于破裂面的大小。

大森定律描述这个衰减:余震频次与主震后时间的幂次成反比,指数通常在 0.9 到 1.5 之间。震后第一天最多,一个月后降到十分之一以下,曲线画在双对数纸上是条直线。

震群型没有主震,最大的几次差不多大

震群型序列里没有突出的主震,最大几次震级相差不到半级,活动持续几个月到几年。火山地区、地热区、流体活动区常见这种序列,震源集中在一个不大的体积里,地面因此长期处在小震不断的紧张状态。

孤立型则几乎不留余震。主震之后只有零星几次小震,能量释放集中在一个很小的体积里,常对应规模不大的断层或强度很高的完整岩体,序列很快安静下来。

最大余震比主震小约 1.2 级,有经验范围

统计给出约 1.2 级的差值:主震 6.5 级,最大余震多在 5.3 级上下,差到两级以上就属于少见,需要重新核对震源参数,看是不是把两次独立地震并成了一个序列。

震级与数目的关系由另一条经验给出:震级每降一级,数目约增十倍。所以四级余震会比五级多十倍,这条关系在余震序列里同样成立,人能感觉到的只是其中很小一部分,仪器记录才是全貌。

序列类型要等衰减曲线走完才能定

头几天的数据分不清主震型与震群型。主震型也可能先来一次较小的前震,震群型也可能在几天后蹦出一个更大的,判型至少要等到频次明显衰减,曲线走出稳定斜率。

余震区的大小与主震破裂面相当。7 级地震的余震区长约 50 千米、宽十几千米,把余震点画出来,能看出断层的倾向与倾角,也能看出破裂往哪一端扩展得多。

关键数据

  • 余震频次按时间幂律衰减,指数约 0.9–1.5
  • 最大余震通常比主震小约 1.2 级
  • 震级降 1 级,余震数目约增 10 倍
  • 震群型的最大震级差常小于 0.5 级
  • 7 级地震的余震区长约 50 千米
  • 余震活动可持续数月至数年

数据不全时,序列判型必然出错

台网限幅会漏掉小余震。近台在强震后几小时常因仪器饱和漏记,频次曲线出现假低谷,用这段数据外推会把余震总量低估一半以上,序列类型的判断也跟着偏,前段数据几乎不能用来判型。

余震与后续独立地震难以区分。相隔几十千米、机制解不同的震动,可能是另一条断层的独立事件,硬算进同一序列会拉长衰减时间,也会把余震区画得过大。

早期报出的「主震」可能只是前震。少数强震序列在正式定名前出现过更大的后续事件,此时序列名称与主震都要重新认定,先前发布的震级、位置和序列类型都得改。

参考文献

  • Omori F. On the After-shocks of Earthquakes. Journal of the College of Science, Imperial University of Tokyo, 1894. —— 余震衰减的原始表述。
  • Utsu T. A statistical study on the occurrence of aftershocks. Geophysical Magazine, 1961. —— 大森定律的修正形式。
  • Bath M. Lateral inhomogeneities in the upper mantle. Tectonophysics, 1965. —— 最大余震与主震的差值。
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文章名称:余震序列分三种:主震型、震群型与孤立型
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