地震大形勢預測方法的預測效能與應用研究

李琳

摘要：文章采用地震非均勻度預測方法，通過GPS觀測結果、室內巖石破裂實驗以及回溯性檢驗研究三種途徑對地震非均勻度預測方法的效能進行了評價。效能評價結果表明：地震非均勻度能夠準確的反映巖石失穩前，由于破裂成核導致的聲發射活動在時間分布上的變化狀況，該狀態變化與地震發生存在密切的聯系。文章采用的地震非均勻度預測方法，能夠比較準確的預測我國強地震的主活動區，希望能夠為地震預測工作提供可靠的參考。

關鍵詞：地震大形勢預測方法；預測能效；應用

1.前言

我國位于歐亞板塊東南部，受到菲律賓板塊、太平洋板塊、歐亞板塊以及印度板塊的擠壓，這種復雜的構造活動以及地球動力學環境，導致我國成為世界上地震活動最多的國家之一，并且地震具有地震類型多、復發周期長、震源淺、頻度高、強度大、分布廣等眾多特點。當地震發生之后，將會造成嚴重的經濟損失以及大量的人員傷亡。地震物理預測方法、地震大形勢預測方法對于降低地震災害具有非常重要的作用，尤其是地震大形勢預測方法，文章基于地震非均勻度預測方法，并對該預測方法的預測效能進行了分析和評價，旨在為我國地震預報提供可靠的參考。

2.研究思路

我國是世界上地震活動最多、最強烈的國家之一，地震發生具有時空分布不均勻的特點，在空間分布上具有“東部弱、西部強”的特點，在時間分布上具有“平靜與叢集”的特點。因此，文章采用地震非均勻度預測方法，基于對該預測方法效能的分析與評價，對我國5級以上地震的時空活動不均勻性進行了分析與研究，并根據計算結果，能夠比較準確的預測我國未來一段時期強地震的主活動區。

3.預測方法

根據李志雄等[3]統計學方法，基于時間序列不均勻性，提出了地震非均勻度，并進行地震預測，地震非均勻度的公式表現為：

公式中GL表示地震非均勻度；f表示自由度。當GL小于1時，該時段均勻活動過程和地震時間存在顯著差異，為一個不穩定的過程，因此該時段受到某種因素的制約，該地區地震活動呈現非均勻的特點；當GL大于等于1時，表明該時段的地震活動是一個穩定的隨機過程，地震活動具有均勻特性。文章采用的地震非均勻度預測方法，能夠比較準確的預測我國強地震的主活動區，希望能夠為地震預測工作提供可靠的參考。

4.預測方法的效能分析與評價

4.1震例分析。筆者對我國Ms≥7.0地震的GL值進行了總結和分析，結果表明除了少數邊界附近的大地震之外，大多數7級大地震1-3年震中一定范圍內，5級以上地震活動在空間與時間上呈現明顯的均勻或者非均勻狀態變化，由此可見GL值與大地震預測具有緊密的關系。為了進一步了解GL預測方法與大地震的關系，筆者對1996年-2006年的全國范圍5級以上的地震GL值進行了空間掃描，結果表明中國西部地區GL值異常比較集中，因此在高值區選取了8個控制點，分別研究地區大地震發生與GL值變化的關系。計算結果如圖1所示。通過對1996年-2006年部分強地震的震例進行研究，初步認為地震均勻度與強地震發生之間存在密切的關聯，并且通過計算，能夠比較準確的現實強地震震前的區域地震活動狀態特征，即在揭示強地震發生前地震活動狀態特征變化方面具有非常好的效能。

4.2室內巖石破裂實驗。通過上述震例分析，筆者認為地震非均勻度在震前的顯著異常變化，可能與震源巖石破裂、地震孕育進行中期存在密切的關系，為了驗證上述推測，筆者進行了室內巖石破裂試驗，以此計算巖石標本聲發射序列的GL值以及變化狀況。以室內中尺度巖石標本變形破壞聲發射實驗為例，實驗在等位移速率加載、雙軸壓縮條件下進行，實驗標本類型包括Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層，三類實驗標本在受壓變形的過程中，其聲發射GL值都會在一定時間段內發生異常變化，通過對Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層聲發射時間GL值異常的物理含義進行分析，獲得了以下結論：利用地震非均勻度能夠有效的辨別三種實驗標本的聲發射序列的均勻-非均勻變化狀況；當出現GL值大于1時，標本受壓后巖石完全破壞，表明兩者之間存在密切的關系。

圖1

4.3GPS觀測結果佐證。通過中國地震臺網中心提供的中國Ms≥5地震目錄，對1996年-2006年的GL值進行了掃描，結果表明GL值高值主要集中在我國大陸西部。同時，對這些年的GL值異常分布區域進行分析，利用近似同期（1996-2006年）的GPS觀測資料計算的中國最大剪應變率高值分布區域GL值異常區分布狀況基本吻合，這在一定程度上表明地震非均勻度能夠比較準確、客觀的預測我國未來一段時期強地震的主活動區。

5.結論

結論一：通過震例分析表明，地震非均勻度預測方法的預測時間尺度為1-3年，并且具有非常好的震例對應效果。

結論二：通過巖石破裂實驗表明，Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層三類巖石在失穩之前，都發生了均勻-非均勻狀態變化，由此可見，巖石的均勻-非均勻狀態變化與巖石失穩存在緊密的關聯。

結論三：通過GPS觀測結果佐證，GL值能夠比較客觀、準確的反映地殼是否存在劇烈運動的現象，這在一定程度上表明地震非均勻度能夠比較準確、客觀的預測我國未來一段時期強地震的主活動區。

結論四：基于現有的基礎資料以及認識水平，很難改變目前地震大形勢預測的分析方法以及水平。今后，應該盡可能多的采用多學科觀測資料研究方法，同時不斷的提高統計分析的嚴謹性，在實踐的過程中不斷積累經驗，同時加強基礎觀測研究，從地球物理場動態變化角度，對地震的發展趨勢進行分析和判斷

參考文獻：

[1]李志雄，陶本藻，吳婷，路鵬等.地震大形勢預測方法的預測效能與應用研究[J].地震，2007，27（2）：17-28.

[2] 曹鳳娟，王亮，殷軼娜，楊牧萍等. 東北地區地震大形勢預測回溯性檢驗[J].地震工程學報，2014，36（2）：301-307.

[3] 李志雄，高旭.地震非均勻度的研究及在強震中期預報中的應用[J].地震，1994，14（6）：11-17.endprint