袁麗文

（福建省地震局，福州 350000）

0 引言

在2016 年中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司開展的新一輪地震預(yù)測(cè)指標(biāo)體系清理和建設(shè)工作的統(tǒng)籌下安排下，華南6 省區(qū)（福建、江西、廣東、海南、廣西、湖南）開展了華南地區(qū)地震預(yù)測(cè)指標(biāo)體系清理和建設(shè)工作。通過對(duì)本區(qū)歷史中強(qiáng)震活動(dòng)規(guī)律梳理、1970 年以來地震活動(dòng)性異常和近20 余年以來前兆觀測(cè)異常提取，綜合利用華南地區(qū)歷史震例研究成果[1-6]和各學(xué)科（測(cè)震、流體、形變、電磁）推薦的技術(shù)方法[7-10]開展華南地區(qū)中、強(qiáng)震例的回溯性檢驗(yàn)，初步構(gòu)建了華南地區(qū)用于中、強(qiáng)地震預(yù)測(cè)的指標(biāo)體系。下文梳理總結(jié)上述工作形成的預(yù)測(cè)指標(biāo)[11]，探索其應(yīng)用于華南地區(qū)地震危險(xiǎn)性綜合研判的技術(shù)思路。

1 華南地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境和中強(qiáng)地震活動(dòng)背景

華南地處歐亞大陸板塊東南隅，同時(shí)受到東側(cè)西太平洋板塊向西俯沖和西側(cè)印度洋板塊北向推擠的夾持作用。其中，印度洋板塊碰撞產(chǎn)生北向差異運(yùn)動(dòng)造成了中國(guó)大陸西部青藏高原的隆起，這一推擠作用通過側(cè)向滑移作用影響華南地區(qū)，影響力大為減弱，加之華南地區(qū)較軟的基底條件，導(dǎo)致華南地區(qū)整體地震活動(dòng)水平偏弱；西太平洋（菲律賓海）板塊向西的推擠作用在歐亞板塊邊界處的臺(tái)灣地區(qū)受到阻擋，且南海洋殼沿馬尼拉海溝向東俯沖到菲律賓海板塊之下，菲律賓海板塊在臺(tái)灣東北部海域沿琉球海溝向北西俯沖于歐亞板塊之下，臺(tái)灣島正好位于這兩個(gè)俯沖方向大致相對(duì)的俯沖體系的轉(zhuǎn)換位置，使得臺(tái)灣島及其附近海域發(fā)育了十分復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境，且板塊邊界處的動(dòng)力作用影響自西向東逐漸減弱。

在上述構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境下，華南地區(qū)發(fā)育了北東、北西和近東西向的多組斷裂。14 組北東向斷裂自西北內(nèi)陸至東南沿海，其斷裂帶附近最大歷史破壞性地震震級(jí)水平逐步上升；14 組北西向斷裂其斷裂帶附近最大歷史破壞性地震震級(jí)水平多為5、6 級(jí)，其中6 級(jí)以上地震大多位于北西與北東向斷裂帶交匯的沿海及近岸海域地區(qū)。上述歷史地震的分布格局顯示，華南地區(qū)地震活動(dòng)活動(dòng)水平最高為華南沿海地震帶地區(qū)，其中東段活動(dòng)水平大于西段，其次為右江地震帶地區(qū)，再次為華南內(nèi)陸的長(zhǎng)江中游地震帶。華南塊體東南側(cè)的臺(tái)灣地震帶，以中央山脈為界分為東、西兩帶，其中東帶受板塊邊界處強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的直接作用，6、7級(jí)地震頻發(fā)，歷史上最大震級(jí)水平達(dá)8級(jí)；西帶鄰近板塊碰撞邊界，地震活動(dòng)水平亦十分強(qiáng)烈，但頻次和強(qiáng)度水平不及東帶（圖1）。

圖1 華南地區(qū)地震構(gòu)造與歷史地震Fig.1 Seismotectonics and historical earthquakes in South China

2 華南預(yù)測(cè)指標(biāo)體系應(yīng)用

利用現(xiàn)有技術(shù)、方法，結(jié)合華南地區(qū)歷史震例的梳理，總結(jié)得到17 項(xiàng)地震活動(dòng)性和39 項(xiàng)地球物理觀測(cè)異常指標(biāo)（表1）。綜合上述預(yù)測(cè)指標(biāo)形成的指標(biāo)體系，從時(shí)、空、強(qiáng)三方面探索地震綜合預(yù)測(cè)的思路（圖2），現(xiàn)分述如下：

圖2 地震預(yù)測(cè)思路流程圖Fig.2 Flow chart of earthquake prediction

表1 華南地震預(yù)測(cè)指標(biāo)Table 1 The prediction index of South China

（接表1）

2.1 時(shí)間預(yù)測(cè)

華南預(yù)測(cè)指標(biāo)的預(yù)測(cè)時(shí)間特征主要表現(xiàn)為：地震活動(dòng)性指標(biāo)均為中、長(zhǎng)期預(yù)測(cè)指標(biāo)；地球物理觀測(cè)預(yù)測(cè)指標(biāo)以中、短期預(yù)測(cè)指標(biāo)為主。均未提取到具有明確臨震預(yù)測(cè)意義的預(yù)測(cè)指標(biāo)。利用現(xiàn)有預(yù)測(cè)指標(biāo)開展目標(biāo)地震的發(fā)震時(shí)間預(yù)測(cè)，遵循長(zhǎng)、中、短、臨的逼近式預(yù)測(cè)工作思路，主要預(yù)測(cè)流程如下：

（1）在長(zhǎng)期時(shí)間預(yù)測(cè)尺度上，重點(diǎn)關(guān)注地震活動(dòng)性（指標(biāo)1～4）和流體異常指標(biāo)（指標(biāo)41、54～56）。其中地震活動(dòng)性指標(biāo)顯示：一方面需關(guān)注構(gòu)造區(qū)域自身因能量積累—釋放而形成的地震期幕活動(dòng)（指標(biāo)2）和地震活動(dòng)空間異常（指標(biāo)3、4）；另一方面需關(guān)注構(gòu)造區(qū)周邊，尤其是動(dòng)力邊界處強(qiáng)震影響（指標(biāo)1、13）。地震活動(dòng)性長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)指標(biāo)主要表現(xiàn)為：華南沿海地震帶其自身地震活動(dòng)周期存在平靜、活躍交替的特征，根據(jù)平靜幕、活躍幕持續(xù)時(shí)間、地震活動(dòng)強(qiáng)度特征等，可從長(zhǎng)時(shí)間尺度上判定區(qū)域地震活動(dòng)趨勢(shì)；在華南沿海地震帶中強(qiáng)震前的孕震時(shí)段，出現(xiàn)ML3地震空區(qū)和ML3地震集中增強(qiáng)的空間活動(dòng)形態(tài)，在較長(zhǎng)時(shí)間尺度上關(guān)注發(fā)生中強(qiáng)震的危險(xiǎn)；華南沿海地震帶特別是東段地區(qū)，因其毗鄰臺(tái)灣強(qiáng)震區(qū)，從地震活動(dòng)相關(guān)性角度顯示臺(tái)灣7級(jí)以上地震持續(xù)平靜異常（超6年）的中后期是華南5.5 級(jí)以上地震活躍幕的早期時(shí)段；華南西部的右江地震帶區(qū)域，受南北地震中南段6.5 強(qiáng)震影響，在長(zhǎng)期時(shí)間尺度右江地震帶出現(xiàn)4.8 級(jí)以上地震持續(xù)活躍現(xiàn)象。流體學(xué)科長(zhǎng)時(shí)間預(yù)測(cè)指標(biāo)（指標(biāo)41、54～56）顯示，多井水位同震階升區(qū)域（指標(biāo)41）或某一斷裂構(gòu)造帶區(qū)域多井水位準(zhǔn)同步趨勢(shì)上升區(qū)域（指標(biāo)54～56），是應(yīng)力水平較高區(qū)域，具備發(fā)生地震的應(yīng)力積累背景。

（2）在中期時(shí)間預(yù)測(cè)尺度上，重點(diǎn)關(guān)注地震活動(dòng)性異常指標(biāo)（指標(biāo)5～10、11～12、14～15），顯示華南地區(qū)中強(qiáng)地震之前存在高應(yīng)力背景（指標(biāo)5、11、15）、異常平靜（指標(biāo)6、8、12）、小震異常增強(qiáng)活動(dòng)（指標(biāo)7、9、14）和地震活動(dòng)相關(guān)性增強(qiáng)（指標(biāo)10）等地震活動(dòng)異?，F(xiàn)象；重點(diǎn)關(guān)注地球物理觀測(cè)的形變類（指標(biāo)18～22、32～34）、地磁類（指標(biāo)36、38～39）和流體（指標(biāo)42、44～50）異常指標(biāo)，顯示在華南地區(qū)中強(qiáng)地震前在中期時(shí)間尺度上出現(xiàn)形變破年變、重力累積或同步大幅變化、地磁測(cè)深視電阻率、地磁加卸載響應(yīng)比、地磁逐日比、水氡和氣氡高值、水位破年變和多項(xiàng)水化測(cè)項(xiàng)同步變化等異常變化。

（3）在短期時(shí)間預(yù)測(cè)尺度上，均為地球物理觀測(cè)異常指標(biāo)，其中形變類以潮汐畸變、速率改變、趨勢(shì)轉(zhuǎn)折、大幅波動(dòng)和重力相鄰兩期期差大幅變化為主要變化特征（指標(biāo)23～31）；地磁類以地點(diǎn)位移異常為主（指標(biāo)40）；流體類以水氡與氣溫變化不同步、氣氡與氣溫不同步趨勢(shì)上升和水氡高值超限異常為主要變化特征（指標(biāo)51～53）。

2.2 空間預(yù)測(cè)

根據(jù)華南預(yù)測(cè)指標(biāo)的空間預(yù)測(cè)意義顯示，測(cè)震學(xué)類指標(biāo)以指示華南地區(qū)不同斷裂構(gòu)造區(qū)的大范圍指示意義為主，部分地震活動(dòng)在一定區(qū)域范圍內(nèi)的增強(qiáng)、平靜異?？梢赃M(jìn)一步縮小預(yù)測(cè)范圍；地球物理類預(yù)測(cè)指標(biāo)，其空間指示意義相對(duì)較強(qiáng)，主要指示類別包括異常臺(tái)項(xiàng)周邊一定空間范圍、異常測(cè)值空間分布區(qū)及其構(gòu)造相關(guān)區(qū)域、異常閾值線及鄰近地區(qū)等。利用現(xiàn)有預(yù)測(cè)指標(biāo)，對(duì)華南不同構(gòu)造區(qū)開展目標(biāo)地震的危險(xiǎn)區(qū)空間范圍預(yù)測(cè)，按照空間預(yù)測(cè)尺度由大到小進(jìn)行梳理，主要預(yù)測(cè)思路如下：

（1）基于地震活動(dòng)性異常的大范圍空間尺度預(yù)測(cè)

華南沿海地震帶存在活躍-平靜交替的期幕活動(dòng)特征，關(guān)注活躍幕時(shí)段該區(qū)作為5.5 級(jí)以上地震危險(xiǎn)區(qū)的可能性（指標(biāo)2）；根據(jù)低b值反應(yīng)的高應(yīng)力特征，關(guān)注華南不同斷裂構(gòu)造區(qū)在高應(yīng)力背景下作為中強(qiáng)地震危險(xiǎn)區(qū)的可能性（指標(biāo)5、11、15）；根據(jù)華南鄰近構(gòu)造強(qiáng)震區(qū)強(qiáng)震相關(guān)性影響，關(guān)注華南沿海地震帶東段和右江地震帶作為中強(qiáng)地震危險(xiǎn)區(qū)的可能性（指標(biāo)10、13）；對(duì)華南不同構(gòu)造分區(qū)地震活動(dòng)背景水平差異性分析的基礎(chǔ)上，提取中、小地震的平靜、活躍等異常特征，關(guān)注相應(yīng)構(gòu)造區(qū)域發(fā)生中強(qiáng)地震的危險(xiǎn)性（指標(biāo)6-9、12、14）。

（2）基于地球物理觀測(cè)異常臺(tái)項(xiàng)的空間尺度預(yù)測(cè)

根據(jù)華南地區(qū)地球物理觀測(cè)的預(yù)測(cè)指標(biāo)梳理，需關(guān)注華南沿海地震帶異常臺(tái)項(xiàng)周邊200～300 km空間范圍，右江地震帶異常臺(tái)項(xiàng)200～500 km 范圍中強(qiáng)地震的危險(xiǎn)性。

（3）基于地震活動(dòng)和地球物理觀測(cè)空間異常的空間尺度預(yù)測(cè)

地震活動(dòng)在空間上的平靜、活躍異常（指標(biāo)3、4）指示需關(guān)注地震空區(qū)和增強(qiáng)區(qū)及周邊區(qū)域發(fā)生地震為危險(xiǎn)性；重力觀測(cè)提示相鄰兩期段差超限區(qū)域、多點(diǎn)累積重力超限區(qū)域和同步大幅變化區(qū)域需作為中強(qiáng)地震危險(xiǎn)區(qū)予以關(guān)注（指標(biāo)31～34）；地磁的異常線或異常閾值線附近地區(qū)需予以關(guān)注（指標(biāo)38～40）；流體的多井水位同震階升區(qū)（指標(biāo)41）和多井水位準(zhǔn)同步上升區(qū)域（指標(biāo)54～56）需作為中等地震危險(xiǎn)區(qū)予以關(guān)注。

（4）小區(qū)域范圍空間尺度預(yù)測(cè)

華南的東源地區(qū)和平果地區(qū)，作為歷史上發(fā)生過中強(qiáng)地震且現(xiàn)今仍持續(xù)較為密集小震活動(dòng)的地區(qū)，當(dāng)東源地區(qū)出現(xiàn)河源短水準(zhǔn)破年變（指標(biāo)18）和河源黃子洞水氡高值（指標(biāo)42、53）、平果地區(qū)出現(xiàn)開窗活動(dòng)（指標(biāo)14）時(shí)，需關(guān)注相應(yīng)區(qū)域發(fā)生地震的危險(xiǎn)性。

2.3 強(qiáng)度預(yù)測(cè)

根據(jù)現(xiàn)有華南預(yù)測(cè)指標(biāo)梳理成果，按照目標(biāo)地震震級(jí)水平由強(qiáng)至弱，梳理預(yù)測(cè)工作的思路如下：

（1）基于不同構(gòu)造分區(qū)地震活動(dòng)背景強(qiáng)度的震級(jí)水平預(yù)測(cè)

根據(jù)歷史地震活動(dòng)水平分析顯示，華南不同構(gòu)造分區(qū)其地震活動(dòng)背景水平存在一定的差異性。華南沿海地震帶地震活動(dòng)水平高于右江地震帶，且華南沿海地震帶東段高于西段。就華南沿海地震帶本身而言，需關(guān)注其在地震幕劃分背景下活躍幕時(shí)段發(fā)生5.5 級(jí)以上，平靜幕時(shí)段發(fā)生5 級(jí)以上地震的可能。同時(shí)，考慮華南地區(qū)與鄰近構(gòu)造區(qū)中強(qiáng)以上地震的相關(guān)性，華南沿海地區(qū)需關(guān)注臺(tái)灣7級(jí)以上強(qiáng)震影響下發(fā)生5.5級(jí)以上地震可能，右江地震帶需關(guān)注南北地震帶中南段6.5 級(jí)以上地震影響下發(fā)生4.8級(jí)以上地震的可能。

（2）基于地震活動(dòng)性異常的震級(jí)水平預(yù)測(cè)

根據(jù)華南地區(qū)地震活動(dòng)性預(yù)測(cè)指標(biāo)的梳理顯示，其對(duì)華南地區(qū)的預(yù)測(cè)強(qiáng)度水平多為5級(jí)左右及以上，主要關(guān)注以下異常：華南沿海地震空區(qū)、華南陸域3 級(jí)以上集中增強(qiáng)、低b值（東段小于0.72，西段小于0.75，右江地震帶小于0.85）、地震平靜、地震窗ML≥3地震高頻次異常等。

（3）基于地球物理觀測(cè)的震級(jí)水平預(yù)測(cè)

華南地區(qū)預(yù)測(cè)指標(biāo)顯示，地球物理觀測(cè)異常對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)震級(jí)水平大多在4級(jí)以上，其中形變類以破年變、趨勢(shì)轉(zhuǎn)折、潮汐畸變、速率改變、大幅波動(dòng)異常為主；重力以相鄰兩期段差變化超限、多點(diǎn)點(diǎn)值趨勢(shì)上升和同步大幅變化為主；地磁以磁測(cè)深視電阻率、加卸載響應(yīng)比、逐日比和低點(diǎn)位移異常為主；流體以水位同震階升、多井水位趨勢(shì)上升、水氡、氣氡、水化、水氡和氣氡與氣溫變化不同步異常為主。

3 結(jié)論與討論

（1）根據(jù)華南預(yù)測(cè)指標(biāo)的時(shí)間預(yù)測(cè)效能來看，地震活動(dòng)性類預(yù)測(cè)指標(biāo)以中、長(zhǎng)期為主，缺少明確的短臨預(yù)測(cè)指標(biāo)；地球物理觀測(cè)類指標(biāo)以中期為主，存在少量短期指標(biāo)，缺少臨震指標(biāo)。在對(duì)可能發(fā)生的目標(biāo)地震預(yù)測(cè)工作中，應(yīng)以地震活動(dòng)性異常確定其長(zhǎng)時(shí)間尺度的危險(xiǎn)性，重點(diǎn)關(guān)注異常長(zhǎng)時(shí)間演化背景下的轉(zhuǎn)折變化特征，例如鄰近中強(qiáng)地震構(gòu)造區(qū)的活躍程度及其影響、空區(qū)平靜打破等，關(guān)注地震活動(dòng)性預(yù)測(cè)由長(zhǎng)期向中期過渡的變化特征，并綜合地球物理觀測(cè)類等中、短期預(yù)測(cè)指標(biāo)，逼近目標(biāo)地震的發(fā)震時(shí)間。

（2）華南預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)發(fā)震地點(diǎn)的預(yù)測(cè)，主要基于對(duì)歷史震例的回溯性檢驗(yàn)獲得。其中，地震活動(dòng)性類預(yù)測(cè)指標(biāo)既包含對(duì)統(tǒng)計(jì)區(qū)地震活動(dòng)特征（活躍幕、地震相關(guān)性、低b值、顯著平靜）得到大范圍地震危險(xiǎn)區(qū)的判定指標(biāo)，也包含地震活動(dòng)空間異常（地震空區(qū)、集中增強(qiáng)）所指示的相對(duì)較小范圍的地震危險(xiǎn)區(qū)判定指標(biāo)，還包含一些地震活動(dòng)窗口區(qū)域（廣西平果、廣東東源）的小范圍地震危險(xiǎn)區(qū)的判定指標(biāo)。地球物理觀測(cè)預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)空間的指示意義，主要包括異常臺(tái)項(xiàng)周邊一定范圍（華南沿海東段200～300 km 范圍，西段300～500 km范圍）、異?？臻g分布及其構(gòu)造相關(guān)區(qū)域、異常閾值線及鄰近區(qū)域和小區(qū)域范圍（東源地區(qū)），總體上地球物理預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)空間的預(yù)測(cè)范圍較多數(shù)地震活動(dòng)性類預(yù)測(cè)范圍更小，但其大多是針對(duì)某一特定臺(tái)項(xiàng)總結(jié)得出，相同測(cè)項(xiàng)在不同臺(tái)站的普適性不強(qiáng)。

（3）華南預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)地震強(qiáng)度的預(yù)測(cè)，地震活動(dòng)性預(yù)測(cè)指標(biāo)多對(duì)應(yīng)震級(jí)水平較大的中強(qiáng)（5.0級(jí)以上）地震，地球物理觀測(cè)多對(duì)應(yīng)震級(jí)水平較小的中等強(qiáng)度（4.0 級(jí)以上）地震。造成這種差異的主要原因是受限于統(tǒng)計(jì)樣本的差異性，其中地震活動(dòng)性觀測(cè)資料累積時(shí)間長(zhǎng)、用于提取指標(biāo)的歷史震例較為豐富，中強(qiáng)震例樣本較多，使得預(yù)測(cè)指標(biāo)提取的發(fā)震水平普遍較高，特別是臺(tái)灣強(qiáng)震活躍區(qū)，1900 年以來積累了較為完整的強(qiáng)震目錄；而地球物理觀測(cè)資料累積時(shí)段較短（最早始于二十世紀(jì)七八十年代，但當(dāng)時(shí)觀測(cè)臺(tái)項(xiàng)偏少，最后經(jīng)不斷建設(shè)與數(shù)字化改造，在2000 年前后各學(xué)科才逐步形成覆蓋面較為完善的觀測(cè)體系），且觀測(cè)時(shí)段發(fā)生的中強(qiáng)地震偏少或中強(qiáng)地震發(fā)生在地球物理監(jiān)測(cè)能力的弱區(qū)或盲區(qū)（華南沿海地震帶和右江地震帶區(qū)域自1970 年以來73%的5 級(jí)以上地震和100%的6 級(jí)以上地震發(fā)生在上述區(qū)域），在地球物理預(yù)測(cè)指標(biāo)提取過程中結(jié)合實(shí)際觀測(cè)所得的異常，只能適當(dāng)降低預(yù)測(cè)震級(jí)水平下限開展震例總結(jié)，最終使得地球物理觀測(cè)指標(biāo)的預(yù)測(cè)震級(jí)水平普遍偏小。