武安緒

摘要：利用1966—2017年中國(guó)大陸地區(qū)發(fā)生的28次MS≥7.0地震資料，在僅考慮科氏力在斷層面外法線方向的投影分量Fn的基礎(chǔ)上分析了余震與受到的科氏力之間的關(guān)系。Fn>0表明科氏力使斷層面松弛，將減小斷層面上的摩擦力，有利于斷層面錯(cuò)動(dòng)并釋放能量，余震的強(qiáng)度較小;反之，余震的強(qiáng)度較大。結(jié)果表明：15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8，占93.3%;而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級(jí)差ΔM<0.8，占38.46%。根據(jù)符號(hào)檢驗(yàn)法可知，當(dāng)Fn>0時(shí)，發(fā)生地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗(yàn)。因此，在實(shí)際地震趨勢(shì)判定工作中，利用Fn>0對(duì)地震的余震進(jìn)行判定將更為可靠。

關(guān)鍵詞：中國(guó)大陸地區(qū);科氏力;強(qiáng)余震

中圖分類號(hào)：P315.72文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2019）01-0020-04

0引言

由于地球自轉(zhuǎn)，在地表運(yùn)動(dòng)的物體會(huì)受到科氏力的作用。強(qiáng)震發(fā)生時(shí)，斷層面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，兩側(cè)的巖體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的巖體也會(huì)受到科氏力的作用?？剖狭Φ淖饔每梢允箶鄬用嫠沙?，減小斷層面上的摩擦力，使斷層面變得容易錯(cuò)動(dòng)，有利于能量釋放;也可以使斷層面壓緊，增加斷層面上的摩擦力，使斷層面不容易錯(cuò)動(dòng)，不利于能量釋放。

基于此，郭增建等（1992）將科氏力應(yīng)用于強(qiáng)余震的預(yù)測(cè)，之后雖然開展了一些研究（陳榮華，劉杰，2005;郭安寧，陳家超，1998a，b，c;郭安寧等，2015;郭增建等，1992;郭增建，吳謹(jǐn)冰，2001;郭增建，郭安寧，2009;郭增建，2012a，b，c，d;李少梅，2013;呂堅(jiān)等，2003，2006;盛書中等，2009），但是對(duì)于中國(guó)大陸地區(qū)發(fā)生的MS≥7.0地震，其余震的強(qiáng)度是否與主震發(fā)生時(shí)所受到的科氏力有關(guān)，仍然沒有定論，本文使用1966—2017年中國(guó)大陸地區(qū)發(fā)生的28次MS≥7.0地震，分析科氏力對(duì)其強(qiáng)余震的影響。

1研究方法與資料

1.1方法

以速度v運(yùn)動(dòng)的物體受到的科氏力F為：

式中：m為物體的質(zhì)量;ω為地球自轉(zhuǎn)角速度。

在地震斷層面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的情況下，取如下直角坐標(biāo)系：x軸指向東，y軸指向北，z軸垂直地面向上，且相應(yīng)的單位矢量分別為i，j和k。

若地震震中緯度為φ，則

式中：ω0為ω的大小。

設(shè)斷層面的走向?yàn)棣?，傾角為δ，滑動(dòng)角為λ，則有：

根據(jù)式（1），（2）和（3），可以得到地震導(dǎo)致斷層面發(fā)生錯(cuò)動(dòng)時(shí)受到的科氏力F。由于目前尚無(wú)法準(zhǔn)確地得到質(zhì)量m和速度v（即使利用某些經(jīng)驗(yàn)方法得到了它們，其結(jié)果也是不準(zhǔn)確的，有時(shí)可能與真實(shí)情況相差較大），為此我們只考慮科氏力對(duì)地震斷層錯(cuò)動(dòng)的定性影響。將科氏力F投影到斷層面的外法線方向，如果所得到的外法線方向的分量大于0，則表明科氏力使斷層面松弛，將減小斷層面上的摩擦力，有利于斷層面錯(cuò)動(dòng)并釋放能量，余震的強(qiáng)度較小;反之，余震的強(qiáng)度較大。

斷層面外法線方向的單位矢量n為：

將F投影到n方向上，可得到：

1.2資料

本文利用中國(guó)大陸地區(qū)1966—2017年發(fā)生的共28次MS≥7.0地震（表1），根據(jù)其發(fā)震斷層面參數(shù)，分析科氏力對(duì)其余震的影響。

2結(jié)果與分析

若f為F方向的單位矢量，則F=F0f，將其投影到n方向上，得到Fn。表1中給出了中國(guó)大陸地區(qū)28次MS≥7.0地震的Fn與F0的比值，同時(shí)還給出了發(fā)震斷層面參數(shù)、最大余震震級(jí)Ma、主震震級(jí)Mm與最大余震震級(jí)之差ΔM。

ΔM≥0.8的地震共22次。其中，F(xiàn)n<0的地震有8次，占36.36%，F(xiàn)n>0的地震有14次，占63.64%。因此，多數(shù)這種類型的地震發(fā)生時(shí)，其受到的科氏力在斷層面外法線方向的投影與外法線方向相同，使斷層面上的摩擦力減小。

ΔM<0.8的地震共6次。Fn<0的地震有5次，占83.33%，F(xiàn)n>0的地震有1次，占16.67%。因此，多數(shù)這種類型的地震發(fā)生時(shí)，其受到的科氏力在斷層面外法線方向的投影與外法線方向相反，使斷層面上的摩擦力增加。

28次地震中，有15次地震的Fn>0，13次地震的Fn<0，即Fn>0和Fn<0的地震幾乎各占一半。15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8，占93.3%。而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級(jí)差ΔM<0.8，占38.46%。根據(jù)符號(hào)檢驗(yàn)法可知，當(dāng)Fn>0時(shí)，發(fā)生地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗(yàn)。

綜上所述，F(xiàn)n>0時(shí)，發(fā)生地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8的可能性大，而當(dāng)主-余震震級(jí)差ΔM<0.8的地震發(fā)生時(shí)，往往Fn<0。由此可推斷，F(xiàn)n>0對(duì)地震的余震影響更明顯。

3結(jié)論

通過1966—2017年對(duì)中國(guó)大陸地區(qū)發(fā)生的28次MS≥7.0地震的余震與受到的科氏力之間的關(guān)系的分析，得到如下結(jié)論：28次MS≥7.0地震中，地震時(shí)科氏力使斷層面受到拉長(zhǎng)作用（Fn>0）和壓縮作用（Fn<0）的地震幾乎各占1半。在15次Fn>0的地震中，有14次地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8，占93.3%;而13次Fn<0的地震中，只有5次地震的主-余震震級(jí)差ΔM<0.8，占38.46%。根據(jù)符號(hào)檢驗(yàn)法可知，當(dāng)Fn>0時(shí)，發(fā)生地震的主-余震震級(jí)差ΔM≥0.8具有顯著性，在α=0.01顯著性水平下通過顯著性檢驗(yàn)。即，F(xiàn)n>0對(duì)地震的余震影響更明顯，因此，在實(shí)際地震趨勢(shì)判定工作中，利用Fn>0對(duì)地震的余震進(jìn)行判定將更為可靠。

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AbstractTherelationshipbetweentheoccurrenceof28MS≥7.0earthquakesintheChinaMainlandduringtheperiodfrom1966to2017andtheCoriolisforcecausedontheirfaultplaneswasanalyzed.ThenormalcomponentFnoftheCoriolisforceonthefaultplanewasonlyconsideredintheanalysis.WhenFn>0，itshowsthattheCoriolisforcewillmakethefaultplanerelax，andreducethefrictiononthefaultplane，beneficialtothedislocationandenergyreleaseofthefaultplane.Inthissituationthemagnitudeofaftershockcouldbeweaker.Otherwise，themagnitudeofaftershockcouldbestronger.Theresultsareasfollows：Amongthe28MS≥7.0earthquakes，thereare15eventsforFn>0and13eventsforFn<0.Furtheranalysisshowsthatamongthe15earthquakesforFn>0，thereare14eventsforthemagnitudedifferencebetweenmainshockandaftershockΔM≥0.8withapercentof93.3%，andamong13earthquakesforFn<0，thereareonly5eventsforthemagnitudedifferencebetweenmainshockandaftershockΔM<0.8withapercentof38.46%.Accordingtosigntest，fortheearthquakesthatoccurwhenFn>0，thepossibilityofΔM≥0.8couldbelargerwithasignificantcorrelation（α=0.01）.Therefore，itismorereliableinpracticetopredictthemaximummagnitudeofaftershockwhenFn>0.

Keywords：ChinaMainland;theCoriolisforce;strongaftershock