郭培蘭，黃惠寧，李 莎，蘇 珊

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧 530022）

0 引言

震群是地震活動(dòng)的一種形式，震群類型或性質(zhì)的判定，即科學(xué)地識(shí)別前兆震群，是地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的重要內(nèi)容之一，國(guó)內(nèi)外對(duì)震群的性質(zhì)或類型判別方法及其相關(guān)研究已有大量的成果，主要有三方面：一是震群序列類型判別的地震活動(dòng)圖像方法研究；二是基于數(shù)字化地震波形的震群序列判別方法研究；三是震群序列形成機(jī)理的研究等。在上述針對(duì)單個(gè)震群的各種研究基礎(chǔ)上，還可以開(kāi)展研究較大區(qū)域范圍內(nèi)震群時(shí)間演化的群體特征，尋找與強(qiáng)震孕育和發(fā)生的時(shí)間關(guān)系，區(qū)域震群活動(dòng)的時(shí)間變化表明了震群活動(dòng)和大震發(fā)生之間有顯著的關(guān)系，姜秀娥等[1-4]研究認(rèn)為強(qiáng)震前的區(qū)域震群活動(dòng)增強(qiáng)可能是一個(gè)共性特征。同時(shí)也開(kāi)展研究震群空間演化的群體特征，尋找震群的空間分布與強(qiáng)震位置的關(guān)系，將陸續(xù)發(fā)生的震群或序列標(biāo)在震中分布圖上，看是否成條帶狀分布，如果呈條帶分布，則未來(lái)主震可能發(fā)生的部位是：條帶上震群時(shí)間集中活動(dòng)頻繁的一端；兩條帶的相交之處；條帶的兩端等處[5]。薛艷等[4]認(rèn)為大范圍區(qū)域內(nèi)的多個(gè)小震群活動(dòng)是強(qiáng)震（一組強(qiáng)震）的一種“場(chǎng)兆”，這是由于在大區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)增強(qiáng)時(shí)，某些對(duì)應(yīng)力場(chǎng)擾動(dòng)敏感的特殊區(qū)域，容易形成應(yīng)力集中點(diǎn)，且以頻繁的小震活動(dòng)來(lái)釋放應(yīng)變能，從而形成多點(diǎn)震群活動(dòng)。本文作者在日常震情跟蹤工作中積累了2010—2021 年華南地區(qū)西部（20°～27°N，104°～113°E）的震群資料，應(yīng)用震群頻次的起伏變化預(yù)測(cè)該區(qū)中強(qiáng)以上地震，應(yīng)用震群有序分布的特征尋找發(fā)震地點(diǎn)。本文將系統(tǒng)研究區(qū)域震群活動(dòng)與中強(qiáng)以上地震的關(guān)系，同時(shí)提煉震群預(yù)測(cè)指標(biāo)，為震情跟蹤提供判定依據(jù)。

1 華南西部地區(qū) 2010 年至 2021 年地震目錄最小完整性震級(jí)

地震目錄是進(jìn)行地震活動(dòng)性研究的基礎(chǔ)資料，完整的地震目錄是地震活動(dòng)性研究結(jié)果可靠性的保證。1973 年 1 月至 1973 年 8 月ML2.6 地震基本完整[6]；1973 年 9 月后至 2001 年 12 月，監(jiān)控能力逐漸提高，2002年1月至2007年5月，柳州數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)及南寧數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)相繼建成，ML2.1 地震基本完整，2007年6月后，廣西數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)通過(guò)驗(yàn)收，并與廣東、海南、貴州、云南、湖南等省份進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，發(fā)展成擁有75 個(gè)臺(tái)站的測(cè)震臺(tái)網(wǎng)，ML1.8 地震基本完整；至2010 年，又增建了較多地震臺(tái)站，使得地震觀測(cè)技術(shù)有了重要進(jìn)步，大大加強(qiáng)了地震觀測(cè)的靈活性和可靠性，ML1.0 地震基本完整[7]。

2 資料

采用2010 至2021 年廣西地震臺(tái)網(wǎng)記錄的資料，在參考陸遠(yuǎn)忠等[8]、宋俊高等[9]對(duì)震群的定義的同時(shí)，充分考慮廣西地區(qū)中小地震活動(dòng)特點(diǎn)，將廣西地區(qū)的震群統(tǒng)計(jì)約定為：地震序列的震中分布在20×20 km 的矩形區(qū)域內(nèi)，與外圍地震有較明顯的分界線；序列總次數(shù)ML≥1.0地震不少于8或序列總次數(shù)ML≥2.0地震不少于3；序列中最大震級(jí)滿足2.0≤ML≤4.0，且最大震震級(jí)與次大震級(jí)之差≤1.1；序列開(kāi)始前與結(jié)束后連續(xù)15 天內(nèi)未記錄到ML≥1.0 地震，則以第1 個(gè)地震開(kāi)始日為震群序列的起始日，以最后1 個(gè)地震所在日為該序列的終止日。根據(jù)以上震群統(tǒng)計(jì)約定，選取2010 至2021 年來(lái)發(fā)生在華南西部地區(qū)的記錄相對(duì)較完整的25 次震群序列，各震群序列的具體情況詳見(jiàn)表1。選取的25次震群空間分布主要集中在桂東南與桂西北地區(qū)。表 2 是 2010 年至 2021 年廣西地區(qū)Ms≥4.5 地震，分析中強(qiáng)地震與震群活動(dòng)在時(shí)間空間上的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

表2 廣西地區(qū)MS≥4.5級(jí)地震目錄(2010—2021)Table 2 Earthquake catalogue with MS≥4.5 in Guangxi from 2010 to 2021

3 震群特征

3.1 統(tǒng)計(jì)特征

由表1 可見(jiàn)，震群中最大地震的震級(jí)較低，3級(jí)左右，沒(méi)有超過(guò)4級(jí)。地震頻次不豐富，最大地震的震級(jí)越大，相應(yīng)地2 至3 級(jí)地震頻次也較多，最大地震震級(jí)與地震頻次沒(méi)有正比關(guān)系。震群的持續(xù)活動(dòng)時(shí)間較短，一般20 d以內(nèi)。

表1 2010年至2021年華南西部地區(qū)震群序列基本信息Table 1 Basic information of earthquake swarm sequence in western South China from 2010 to 2021

3.2 前兆震群識(shí)別

使用前兆震群定量判定指標(biāo)U值、K值、ρ值、h值、b值判定震群的前兆性質(zhì)，判定前兆震群?jiǎn)雾?xiàng)指標(biāo)規(guī)定為：U＞0.5；K＞0.7；ρ＜0.55；b＞0.65；h＜1.0，凡滿足其中一項(xiàng)，即判斷該震群為前兆震群[10-11]，利用多項(xiàng)指標(biāo)判定前兆震群的效果一般要優(yōu)于單項(xiàng)指標(biāo)。典型的UKρ型前兆震群只有 4 次占 19%，UK、Uρ 型前兆震群 5 次占 24%，單項(xiàng)指標(biāo)前兆震群只有11 次占52%，不能計(jì)算參數(shù)的震群序列2 次5%，為2015 年8 月都安震群與2019年6月上思震群，華南西部地區(qū)震群一般是單項(xiàng)指標(biāo)前兆震群（表3）。

表3 華南西部地區(qū)震群參數(shù)表Table 3 Parameters of earthquake swarm in western South China

4 震群與主震的時(shí)間關(guān)系

4.1 地震活動(dòng)增強(qiáng)后有震群活動(dòng)

不少震例表明，大震前出現(xiàn)地震活動(dòng)性增強(qiáng)，是人們觀測(cè)到的一種震前地震活動(dòng)異常變化的普遍現(xiàn)象。伴隨著地震活動(dòng)增強(qiáng)，地震活動(dòng)在時(shí)、空、強(qiáng)等方面將表現(xiàn)出一系列異常特征。如在空間分布上將可能出現(xiàn)孕震空區(qū)、異常地震條帶、中小地震集中分布、區(qū)域震群活動(dòng)以及地震空間集中度C值升高等[5]。利用震中分布圖、地震M-T圖、地震ΔT-T、蠕變曲線找出區(qū)域地震活動(dòng)開(kāi)始增強(qiáng)時(shí)間，區(qū)域地震活動(dòng)開(kāi)始增強(qiáng)后，首次發(fā)生的震群為第一次震群。表4 是第1 次震群與中強(qiáng)地震對(duì)應(yīng)表，通過(guò)對(duì)2010年至2021年我區(qū)的M4.5以上地震進(jìn)行分析，地震活動(dòng)平靜時(shí)段，較少震群發(fā)生，我區(qū)中強(qiáng)震的活動(dòng)方式是3.0 級(jí)地震活動(dòng)逐漸增強(qiáng)過(guò)程中，發(fā)生多次小震群活動(dòng)后，然后發(fā)生中強(qiáng)地震[12]。

表4 第1次震群時(shí)間與中強(qiáng)地震對(duì)應(yīng)表Table 4 Correspondence table between the time of the first earthquake swarm and moderate-strong earthquakes

4.2 震群活動(dòng)的群體性

2011 年 6 月至 2013 年 2 月廣西及鄰區(qū)出現(xiàn) 3 級(jí)地震異常增強(qiáng)，發(fā)生了3次震群，2013年2月20日平果4.5地震后震群頻次下降（圖1），2014年7月至2016 年7 月廣西及鄰區(qū)出現(xiàn)3 級(jí)地震異常增強(qiáng)，發(fā)生了 6 次震群[13]，2016 年 7 月 31 日蒼梧 5.4 地震后震群頻次下降。2018 年1 月至2019 年10 月廣西及鄰區(qū)出現(xiàn)3 級(jí)地震異常增強(qiáng)，發(fā)生了10 次震群[14]，震群發(fā)生在粵桂交界地區(qū)，2019 年10 月12 日發(fā)生北流 5.2 地震，2019 年 11 月 25 日靖西 5.2 級(jí)地震前半年內(nèi)在靖西附近發(fā)生4次震群活動(dòng)，分別為2019年6月上思震群、2019年7月龍州震群、2019年10月貴州安龍震群、2019 年11 月靖西震群。2020 年4 月至2021 年8 月廣西及鄰區(qū)出現(xiàn)3 級(jí)地震異常增強(qiáng)，發(fā)生了4 次震群，均在桂西地區(qū)附近。分析廣西地區(qū)震群進(jìn)行頻次（月頻次半年滑動(dòng)）異常，震群頻次超閾值2 為異常（圖1）。表5 是廣西地區(qū)震群頻次異常與中強(qiáng)地震對(duì)應(yīng)表。

表5 華南西部地區(qū)震群頻次異常與中強(qiáng)地震對(duì)應(yīng)表Table 5 Correspondence table of earthquake swarm frequency anomalies and moderate-strong earthquakes in western South China

圖1 華南西部地區(qū)震群頻次（月頻次半年滑動(dòng)）Fig.1 Earthquake swarm frequency in western South China(monthly frequency sliding half a year)

判別震群頻次異常是否具有統(tǒng)計(jì)上的預(yù)測(cè)意義，必須嚴(yán)格遵循一定的預(yù)測(cè)規(guī)則，進(jìn)行預(yù)測(cè)評(píng)分R檢驗(yàn)。預(yù)測(cè)評(píng)分通常采用內(nèi)符檢驗(yàn)方法，即利用已有震例進(jìn)行評(píng)價(jià)。2010 年1 月至2021 年12 月共132 個(gè)月內(nèi)，出現(xiàn)4 次震群頻次異常，華南地區(qū)西部共發(fā)生M≥4.5 地震5 次，4 次異常全部對(duì)應(yīng)了地震，漏報(bào)1 次地震。預(yù)測(cè)時(shí)間為1 年，4 次異常占用時(shí)間48個(gè)月，異常研究時(shí)間132個(gè)月。

根據(jù)地震預(yù)報(bào)清理攻關(guān)研究所提出的地震預(yù)報(bào)能力評(píng)分公式[15]：

對(duì)震群頻次異常與中強(qiáng)地震關(guān)系預(yù)測(cè)效果進(jìn)行內(nèi)符檢驗(yàn)[16]。預(yù)測(cè)評(píng)分R值為：R=4/5-48/132=0.4095，R＜R0=0.453，未通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。但是5 次4.5 級(jí)以上地震，4 次地震前均出現(xiàn)震群頻次異常，出現(xiàn)異常至發(fā)生中強(qiáng)地震時(shí)間在16 個(gè)月以內(nèi)，地震對(duì)應(yīng)率80%，對(duì)應(yīng)率較高，對(duì)1 年半時(shí)間的中期預(yù)測(cè)還是可以參考使用。

5 震群與主震的空間關(guān)系

5.1 震群成條帶狀分布

2010—2021年，華南西部地區(qū)發(fā)生了M≥4.5地震 5 次，分別為 2013 年 2 月平果 4.5、2016 年 7 月廣西蒼梧 5.4、2019 年 10 月北流 5.2、2019 年 11 月靖西 5.2、2021 年 8 月德保 4.8 級(jí)地震。5 次地震前均出現(xiàn)小震群活動(dòng)，隨著區(qū)域應(yīng)力增強(qiáng)，震群的分布呈現(xiàn)有序條帶狀分布[5]，中強(qiáng)地震發(fā)生在震群條帶上，震群的空間分布對(duì)地震危險(xiǎn)區(qū)具有指示意義。2014年7月至2016年7月廣西及鄰區(qū)地震活動(dòng)增強(qiáng)，發(fā)生6次震群活動(dòng)，呈近東西向條帶狀分布（圖 2），2016 年 7 月 31 日蒼梧 5.4 級(jí)地震發(fā)生在震群條帶。2018 年1 月至2019 年10 月廣西及鄰區(qū)地震活動(dòng)增強(qiáng)，發(fā)生10 次震群活動(dòng)，呈北西向條帶狀分布（圖 3），2019 年 10 月 12 日北流 5.2 級(jí)地震發(fā)生在震群條帶端部。2018 年3 月至2019 年11 月廣西及鄰區(qū)地震活動(dòng)增強(qiáng)，發(fā)生4次震群活動(dòng)，震群空間分布呈北北西向，靖西5.2 級(jí)地震發(fā)生在北北西向震群條帶中部（圖 4）。2021 年 3 月 18 日至2021 年10 月25 日，廣西及鄰區(qū)發(fā)生了4 次震群活動(dòng)，分別為2020 年4 月北部灣震群、2021 年3 月18 日貴州安龍、2021 年4 月17 日貴州安龍、2021年7 月廣西崇左震群，4 次震群均發(fā)生在桂西地區(qū)與北部灣地區(qū)，4 次震群呈北北西帶狀分布，2021年8月德保4.8級(jí)地震發(fā)生在震群連線中部（圖5）。

圖2 2014年8月至2016年7月震群分布圖Fig.2 Earthquake swarm distribution from August 2014 to July 2016

圖3 2018年8月至2019年10月震群分布圖Fig.3 Earthquake swarm distribution from August 2018 to October 2019

圖5 2020年4月至2021年10月震群分布圖Fig.5 Earthquake swarm distribution from April 2020 to October 2021

5.2 震群由遠(yuǎn)到近分布

通過(guò)對(duì)表1 的分析，可以看出：①平果地震前震群及地震序列主要有2011 年6 月廣西靖西2.5 震群（150 km），2012 年11 月柳州3.2 震群（200 km），平果地震前只記錄到2 個(gè)前兆震群，在位置變化上無(wú)法找出規(guī)律性，時(shí)間跨度超1 年，最遠(yuǎn)距離200 km，主震震級(jí)比震群高2.4 級(jí)；但在時(shí)間上和震級(jí)比例上符合規(guī)律。前兆震群可以發(fā)生在未來(lái)主震的周圍一定空間范圍或距主震有一定距離的地方；②蒼梧地震前震群有2014 年10 月廣西隆安3.1 震群（380 km），2015 年6 月廣西大化2.7 震群（370 km），2015 年 8 月廣西都安 2.6 震群（340 km），2015 年 9月廣西合山2.4 震群（270 km），2016 年1 月廣西合山1.6震群（270 km），2016年1月廣西靈川2.7震群（190 km），時(shí)間和地點(diǎn)都是由遠(yuǎn)到近，時(shí)間跨度超1 年，最遠(yuǎn)距離380 km，主震震級(jí)比震群高2.6級(jí)[17]；③北流地震前震群有2018 年2 月廣東陽(yáng)江4.2 震群（140 km），2018 年 6 月廣東茂名 2.9 震群（120 km），2018 年10 月廣東高州2.4 震群（60 km），2018 年 10 月廣東信宜 2.4 震群（40 km），2019 年 3月廣東高州3.0震群（60 km），2019年1月廣西陸川2.7震群（30 km），時(shí)間和地點(diǎn)都是由遠(yuǎn)到近，時(shí)間跨度超1年，最遠(yuǎn)距離140 km，主震震級(jí)比震群高2.4級(jí)；④靖西地震前有2019年6 月廣西上思3.3震群（160 km），2019 年 7 月廣西龍州 3.5 震群（50 km），2019 年 10 月貴州安龍 3.2 震群（300 km，水庫(kù)震群），2019 年 11 月22 日廣西靖西3.1 震群（50 km），時(shí)間和地點(diǎn)都是由遠(yuǎn)到近，時(shí)間跨度約1年，最遠(yuǎn)距離160 km，主震震級(jí)比震群高2.4 級(jí)，主震震級(jí)比震群高2.1 級(jí)；⑤德保地震前震群有2020 年4月北部灣3.0震群（360 km），2021年3月貴州安龍3.5震群（240 km），2021年4月貴州安龍ML3.2震群（240 km），2021 年 7 月廣西崇左ML2.9 震群 （130 km），時(shí)間和地點(diǎn)都是由遠(yuǎn)到近，時(shí)間跨度超1年，最遠(yuǎn)距離360 km，主震震級(jí)比震群高2.2級(jí)。

6 結(jié)論

（1）華南西部地區(qū)震群活動(dòng)與區(qū)域強(qiáng)震關(guān)系密切，小震群頻度的起伏可以反映區(qū)域地震活動(dòng)水平的強(qiáng)弱。華南西部地區(qū)震群主震震級(jí)3 級(jí)左右，震群的持續(xù)活動(dòng)時(shí)間較短，一般20天以內(nèi)。

（2）華南西部地區(qū)震群頻次（月頻次半年滑動(dòng)）超閾值2 為異常，計(jì)算得到R=0.4095，R＜R=0.453，未通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。但是地震對(duì)應(yīng)率80%，對(duì)應(yīng)率較高，對(duì)1 年半時(shí)間的中期預(yù)測(cè)還是可以參考使用。

（3）中強(qiáng)震前發(fā)生多次震群活動(dòng)，震群空間分布呈條帶狀分布，中強(qiáng)震發(fā)生在震群條帶，震群時(shí)間和地點(diǎn)距中強(qiáng)震都是由遠(yuǎn)到近，時(shí)間跨度超1年，最遠(yuǎn)距離380 km，主震震級(jí)比震群高2～3級(jí)；