四川盆地內部少震與弱震區MS≥4.5地震預測意義分析*

易桂喜，周龍泉，張浪平，龍 鋒，宮 悅

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國地震局監測預報司，北京 100086)

0 引言

最近10年的地震活動顯示，四川盆地MS≥4.5中等強度的地震發生后，其后1年內四川及鄰區常有MS≥6.0強震發生，典型的2個震例是2013年4月20日四川蘆山MS7.0和2014年8月3日云南魯甸MS6.5地震，分別在其震前2個月和震前5天，在四川盆地內部歷史少震與弱震區梓潼—三臺一帶發生了MS≥4.5地震。早在1981年，羅偉(1981)基于1958—1980年地震資料統計發現：四川盆地發生1次或多次4級以上地震后約1年，川西或川滇交界區域將發生1次MS≥6強震，但其所列出的四川盆地地震震級標度不明確，且部分4.0級地震實際目錄震級明顯低于ML4.0，四川盆地中等強度以上地震對周邊強震的預測指示意義還有待進一步研究。因此，2019年6月17日四川長寧MS6.0地震發生后，筆者針對四川盆地內部及盆地邊緣MS≥4.5地震的預測意義進行了專題研究和系統清理，通過設定的預測條件，對歷史地震進行預測效能評分R值檢驗，確定了四川盆地內部及盆地邊緣MS≥4.5地震的預測意義與預測規則。

1 四川盆地及盆地邊緣地震活動特點

四川盆地位于構造相對穩定、地震活動強度相對較弱的華南地塊內部(張培震等，2003)，其歷史地震記載始于公元前26年(國家地震局震害防御司，1995；中國地震局震害防御司，1999)。歷史地震資料顯示，四川盆地內部及盆地邊緣的地震活動強度遠低于北側的龍門山斷裂帶(易桂喜等，2016)和西側的馬邊—鹽津斷裂帶(易桂喜等，2010)。2019年以前，該區無MS≥6.0地震記錄(圖1、表1)，MS≥5.0地震活動頻次也較低，且復發時間長，尤其是四川盆地內部發生的MS≥5.5地震僅2次，分別為1896年2月14日富順MS5和1967年1月24日仁壽MS5.5級地震。有區域臺網記錄以來，四川盆地MS≥4.0歷史地震活動主要集中在盆地西側及南側的宜賓、自貢一帶，地處盆地邊緣盆山結合部位的宜賓地區地震相對活躍；而龍泉山斷裂帶以東、華鎣山斷裂帶以北的盆地內部在2008年汶川MS8.0地震前無MS≥4.5地震記錄(圖1)。

圖1 四川盆地及周邊MS≥4.5地震分布(B.C.26—2019)

然而，2008年汶川MS8.0地震發生后，四川盆地地震活動顯著增強，MS≥4.0地震頻繁，最突出的是在盆地內部歷史少震與弱震區相繼發生了一系列中等強度的地震，包括2010年1月31日四川遂寧與重慶潼南交界MS5.0(何玉林等，2010)、2013年2月19日四川三臺與鹽亭交界MS4.7，2014年7月29日四川梓潼MS4.9和三臺MS4.6地震(易桂喜等，2019)。前人研究表明，汶川地震對四川盆地具有應力加載作用(Parsonsetal，2008)，由此，推測上述地震活動可能與汶川地震的應力加載有關(易桂喜等，2019)。

由于汶川地震后四川盆地MS4.0地震頻次高，本文僅統計MS≥4.5地震。根據歷史地震記錄，四川盆地內部及盆地邊緣共發生MS≥4.5地震51次(表1)，其中23次發生在汶川地震后的2010—2019年。在空間上，遂寧、三臺、梓潼等歷史少震與弱震區呈現中等地震活動增強，同時，宜賓、自貢等歷史地震相對活躍區地震活動強度則不斷刷新歷史記錄，最高震級已達MS6.0(易桂喜等，2019)，突破了此前有關該區域的地震不會達到6.0級的認知。

2 四川盆地MS≥4.5地震活動與四川及鄰區MS≥6強震統計分析

2.1 四川盆地中等強度地震與四川及鄰區MS≥6.0強震統計分析

為了確定四川盆地MS≥4.5地震對四川及鄰區的強震是否具有預測指示意義，表1列出了四川盆地MS≥4.7歷史地震和最近10年MS≥4.5地震，同時列出了震后半年內、震后0.5～1年內四川及鄰區(25°～35°N，95°～110°E)發生的MS≥6.0強震信息(余震不參與統計，震群僅計1次)。

由于歷史原因，僅能保證汶川地震之后的四川地區MS≥4.5地震目錄的完整、可靠，因此，為獲得較為客觀的統計結果，以2008年汶川地震為界，進行分時段統計。

(1)汶川地震前(公元前26年—2008年5月11日)，四川及鄰區共記錄MS≥6.0地震193次(圖2)，如果不考慮余震、震群按1次計算，則地震總數為164次，包括95次MS≥6.5地震。該時段發生在四川盆地的MS≥4.5地震共28次(即表1中No.1～28)，15次地震后1年內在四川及鄰區發生了MS≥6.0地震(共對應19次強震)，占比約為54%。其中半年內發生MS≥6.0地震有9次(共對應10次強震)，占比32%，盡管對應地震比例不低，但超過88%的MS≥6.0強震前四川盆地無MS≥4.5地震活動，漏報率高。95次MS≥6.5地震中，12次震前1年內四川盆地有MS≥4.5地震活動，有震對應率為43%，但超過87%的MS≥6.5地震前四川盆地無MS≥4.5地震活動。

表1 四川盆地有記錄以來MS≥4.5地震與四川及鄰區后續MS≥6.0強震統計

續表1

(2)汶川地震后(2010—2019年)，四川盆地共發生MS≥4.5地震23次(表1中No.29～51)，12次地震后1年內四川及鄰區發生了MS≥6.0強震(不包括玉樹地震的1次MS≥6.0余震)，占比近52%，且有10次為半年內發震，占比約為43%；8次盆地地震后1年內四川及鄰區發生了MS≥6.5地震，占比約35%，其中有7次為半年內發震，占比近30%。同時期四川及鄰區共發生MS≥6.0強震10次(不包括余震)(圖2中紅色圓)，分別為：2010年4月14日青海玉樹M7.1，2013年4月20日四川蘆山MS7.0、7月22日甘肅岷縣—漳縣MS6.6和8月12日西藏左貢MS6.1，2014年5月30日云南盈江MS6.1、8月3日云南魯甸MS6.5和11月22日四川康定MS6.3，2017年8月8日四川九寨溝MS7.0和11月18日西藏米林MS6.9以及2019年6月17日四川長寧MS6.0地震。其中，9次強震前四川盆地有MS≥4.5地震活動，僅2014年云南盈江MS6.1地震例外；該時段6次MS≥6.5地震之前四川盆地均有MS≥4.5地震活動，且其中5次出現在震前半年內，僅2017年11月18日西藏米林MS6.9地震例外。可見，汶川地震后四川盆地MS≥4.5地震對四川及鄰區MS≥6強震活動具有一定的指示意義。

2.2 四川盆地MS≥4.5地震預測意義效能檢驗

2008年汶川地震之前，四川及鄰區多數強震前四川盆地無對應MS≥4.5地震活動，因此，本文僅針對2010—2019年四川盆地MS≥4.5地震與四川及鄰區強震活動對應情況，進行預測效能評分R值檢驗(國家地震局科技監測司，1990)，R=報對地震數/應報地震數-預測占用時間/統計時段總長度，其中，應報地震數為發生在給定統計區域、給定統計時段內滿足震級條件的強震總數(不包含余震，震群僅計1次)；報對地震數為統計區預測時間內發生的強震總數，一次異常可能對應多次強震，也可能多次異常對應同一個強震，地震次數不重復統計；預測占用時間為所有異常預測時間總和，當預測時間重疊時，時間不重復統計。只有當R>R0時，預測意義顯著，其中，R0表示考慮報準率和漏報率、置信度為97.5%時的最低R值(國家地震局科技監測司，1990)。

針對不同的預測規則，對四川盆地MS≥4.5地震預測意義進行內符檢驗：

(1)預測規則1：四川盆地MS≥4.5地震發生后，未來1年內，四川及鄰區將發生MS≥6.0地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發生MS≥4.5地震23個，預測23次。根據預測規則1，每次預測1年時間，時間不重復統計，因此，23次預測占用時間2 433天，四川及鄰區實際發生MS≥6.0地震10次，報對強震9次，漏報強震1次，虛報2次，R值評分為：

R=9/10-2 433/3 650=0.233

(1)

R0=0.345

R

(2)預測規則2：四川盆地MS≥4.5地震發生后，未來1年內，四川及鄰區將發生MS≥6.5地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發生MS≥4.5地震23個，預測23次，根據預測規則2，預測占用時間2 433天，四川及鄰區實際發生MS≥6.5地震6次，報對強震6次，漏報0次，虛報3次，R值評分為：

R=6/6-2 433/3 650=0.333

(2)

R0=0.459

R

(3)預測規則3：四川盆地MS≥4.5地震發生后，未來半年內，四川及鄰區將發生MS≥6.0地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發生MS≥4.5地震23個，預測23次，根據預測規則3，預測占用時間1 683天，四川及鄰區實際發生MS≥6.0地震10次，報對強震7次，漏報強震3次，虛報4次，R值評分為：

R=7/10-1 683/3 650=0.239

(3)

R0=0.352

R

(4)預測規則4：四川盆地MS≥4.5地震發生后，未來半年內，四川及鄰區將發生MS≥6.5地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發生MS≥4.5地震23次，預測23次，根據預測規則4，預測占用時間1 683天，四川及鄰區實際發生MS≥6.5地震6次，報對強震5次，漏報強震1次，虛報4次，R值評分為：

R=5/6-1 683/3 650=0.372

(4)

R0=0.475

R

(5)預測規則5：不考慮盆地邊緣和歷史地震活躍區，僅將四川盆地內部歷史少震與弱震區地震(即表1中的No.29，32，34～35地震)作為統計對象。四川盆地內部少震與弱震區MS≥4.5地震發生后，未來半年內，四川及鄰區將發生MS≥6.0地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，在四川盆地少震與弱震區(遂寧、三臺、梓潼)發生MS≥4.5地震4次，預測4次，根據預測規則5，預測占用時間共546天，該時段四川及鄰區實際發生MS≥6.0地震10次，報對強震6次，漏報強震4次，虛報0次，R值評分為：

R=6/10-546/3 650=0.450

(5)

R0=0.338

R>R0，通過統計檢驗，具有預測意義。

(6)預測規則6：不考慮盆地邊緣和歷史地震活躍區，僅將四川盆地內部歷史少震與弱震區地震(表1中No.29，32，34，35地震)作為統計對象。四川盆地內部少震與弱震區MS≥4.5地震發生后，未來半年內，四川及鄰區將發生MS≥6.5地震。

內符檢驗：最近10年(2010—2019年)，在四川盆地少震與弱震區(三臺、梓潼、遂寧)發生MS≥4.5地震4次，預測4次，根據預測規則6，預測占用總時間為546天，該時段四川及鄰區實際發生MS≥6.5地震6次，報對強震5次，漏報強震1次，虛報0次，R值評分為：

R=5/6-546/3 650=0.684

(6)

R0=0.475

R>R0，通過統計檢驗，具有預測意義。

上述內符檢驗預測效能評分R值計算結果顯示，預測規則6中四川盆地內部歷史少震與弱震區MS≥4.5地震發生后，預測未來半年內四川及鄰區MS≥6.5地震的預測效能評分R值最高，且能通過統計顯著性檢驗，具有中短期預測意義。

2.3 四川盆地內部少震與弱震區MS≥4.5地震預測強震的規則

上述不同預測規則下的預測效能統計檢驗R值評分中預測規則6的R值評分最高，因此，將預測規則6作為四川盆地內部少震與弱震區的判定標準及該區域MS≥4.5地震預測四川及鄰區MS≥6.5地震的規則：

(1)四川盆地內部少震與弱震區判別

位于四川盆地內部，不包含盆山轉換區域，震中30 km范圍內在汶川地震之前無MS≥4.0地震記錄，且自1970年有臺網記錄以來ML≥3.0地震頻次不超過2次，如三臺、梓潼等區域(圖3)。

圖3 四川三臺(a)、梓潼(b)有臺網記錄以來ML≥3.0地震M-T圖

(2)預測規則

當四川盆地內部少震與弱震區MS≥4.5地震發生后，未來半年內，四川及鄰區(25～35°N，95～110°E)將發生MS≥6.5地震。

3 結論

本文基于地震目錄的完整性，重點針對(2010—2019年)四川盆地內部和盆地邊緣發生的MS≥4.5地震及其與四川及鄰區MS≥6.0強震的對應關系，在給定不同預測規則的條件下，進行了預測效能評分R值檢驗。結果表明，僅四川盆地內部歷史少震與弱震區內發生的MS≥4.5地震對四川及鄰區未來半年內MS≥6.5地震具有顯著預測意義。

處于構造相對穩定區域的四川盆地內部歷史少震與弱震區MS≥4.5地震的預測機理是否有別于機理較明確的地震窗或老震區，尚有待進一步研究。