2023年甘肅積石山6.2級地震前測震學異常特征分析

摘要：結合甘肅及其鄰區地震活動特征，經系統梳理，發現在2023年12月18日積石山6.2級地震前出現的4項測震學異常：（1）甘東南地區4級地震平靜;（2）祁連山地震帶中段ML2.0以上地震活動連續三個月增強;（3）甘肅夏河至內蒙古鄂托克前旗3級地震條帶的出現；（4）甘青川交界3級地震空區。通過震例回溯，總結此次地震異常指標的預測意義。分析認為，地震平靜、空區、條帶3項異常對本次地震的發震位置具有較好的指示；祁連山地震帶中段ML2.0以上地震活動連續三個月增強對本次地震的發震時間具有較好的指示，具有短期預測意義。

關鍵詞：積石山6.2級地震; 地震空區; 地震條帶; 測震學異常

中圖分類號： P315.5文獻標志碼：A文章編號： 1000-0844（2024）04-0899-09

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240228003

Characteristics of seismometric anomalies before the

Jishishan， Gansu MS6.2 earthquake in 2023ZHANG Zenghuan， ZHANG Bo， CHEN Yuxin， ZHANG Jinpeng

（Gansu Earthquake Agency， Lanzhou 730000， Gansu， China）Abstract：

Based on the characteristics of the seismic activity in and around the Gansu region， this paper systematically organizes the seismometric anomalies before the MS6.2 Jishishan earthquake， which occurred on December 18， 2023. These anomalies were as follows： seismic quiescence （MS≥4.0） in southeastern Gansu， constant enhancement of seismicity （ML≥2.0） in the central Qilian Mountain seismic zone for more than three months， seismic band of MS3.0 earthquakes between Xiahe in Gansu and Otog Qianqi in Inner Mongolia， and a seismic gap of MS≥3.0 earthquakes in the bordering region of Gansu， Qinghai， and Sichuan. Through the retrospection of these earthquakes， the prediction meaning of the abnormal indexes was summarized. It is considered that factors such as seismic quiescence， seismic gap， and seismic band are good indicators of the location of the Jishishan MS6.2 earthquake and the continuous enhancement of seismicity （ML≥2.0） in the central part of the Qilian Mountain seismic zone is a good indicator of the occurrence time of this earthquake. A comprehensive analysis of the seismometric anomalies can provide an effective judgment basis for earthquake predictions.

Keywords：Jishishan MS6.2 earthquake; seismic gap; seismic belt; seismometric anomalies

0引言

地震預報一直是全世界關注的問題，但其可行性一直受到人們的質疑。多次中強地震的研究表明：在地震孕育的不同時段，往往會出現不同的前兆異常。國內外地震研究人員針對地震孕育機理、孕育過程以及地震預測等方面提出了一些理論模型，如活動斷裂的運動方式、斷層的分段與強震活動的關系、大震復發規律、地震概率預測等，這些都對地震預報的發展有一定的促進作用［1-2］。目前，地震預報仍然以經驗預測和概率模型預測為主，學者們針對模型的建立與檢驗做了許多研究［3］。例如，2016年青海門源6.4級地震前存在較為顯著的中、長期測震學異常，主要有不同范圍的地震平靜與平靜打破;對2021年瑪多7.4級地震前測震學異常特征回溯，發現震前測震學異常由大范圍遠距離異常演變為近距離小震活躍與前兆震群活躍;2021年云南漾濞6.4級地震前存在顯著的地震平靜、地震條帶等圖像類異常，且震前的小震活動顯著增強，形成前震特征［4-7］。這些研究表明：測震學異常在多次強震危險判定中具有較好的指示作用，利用其跟蹤研判未來的強震危險區是可信的。

據中國地震臺網正式測定，2023年12月18日甘肅積石山（35.7°N，102.59°E）發生6.2級地震（下文簡稱積石山6.2級地震），震源深度約10 km（https：//10.5.160.18/console/index.action）。本次地震發震斷層為拉脊山斷裂帶，該斷裂帶有歷史記載以來中強度及以上地震活動較頻繁。有正式記錄以來，拉脊山斷裂帶發生過20余次5級左右地震，其中，5級以上地震達9次；發生過的最大地震為1936年甘肅臨夏州康樂縣6.7級地震［8-9］。

積石山6.2級地震前，多項測震學異常指示甘東南與祁連山地震帶東段區域存在發生6級左右地震的可能。為了進一步認識積石山地震前測震學異常特征，完善甘肅地區的測震學指標體系，本文對積石山6.2級地震前的測震學異常進行了回顧與分析，以便為后續震情研判提供參考。

1資料選取與方法簡介

本文所使用的地震目錄為：中國地震臺網發布的3級以上正式目錄和甘肅地震臺網正式目錄。其中，平靜類異常與條帶異常圖像的繪制所使用的目錄為中國地震臺網正式目錄；增強類異常采用的小震目錄為甘肅地震臺網正式目錄。近年來，隨著甘肅省臺網的不斷改造，最小完整性震級（MC）的記錄 逐步降低，甘肅及鄰區的最小完整性震級記錄可以達到ML1.8［10］。本文所使用的目錄最小震級為ML2.0，可以認為目錄是完整的。文中描述地震的“級”指面波震級（MS）;ML代表近震震級，多用于測量小震。

文中所用的方法為測震學的地震活動圖像方法，該方法是地震預測、預報中非常重要的分析方法之一。地震活動圖像指的是在一定區域內地震活動所呈現的時間、空間展布方式，包括地震活動增強、地震平靜、地震條帶、地震圍空等，是目前中強地震預測的重要技術指標。強震發生前，常存在不同震級檔、不同時間與空間的地震空區，同時也可能存在地震活動增強的異常現象［11］。對于地震的中短期及短臨期預報來說，地震平靜是強震或者中強震前出現的地震弱活動現象，它是一種重要的地震活動性前兆。我國不少學者通過震例研究發現，多數震例存在區域地震活動性增強并不延續到主震發生時，而是在一段時間內存在明顯的地震平靜［12-13］。當地震平靜發生，且在平靜區外圍逐漸發生中小地震，形成外圍活躍而內部缺少中小地震的現象，國外通常稱該現象為“地震平靜”，國內稱為“孕震空區”。地震活動圖像異常對未來中強地震的預測具有較好的指示意義，尤其是地震活動增強后的平靜、地震條帶的形成、地震空區的形成與打破以及顯著的震群活動等［14］。

2平靜類異常

2.1甘東南4級地震大范圍平靜

統計了甘東南4級地震的活動情況，發現該區域自1970年以來4級地震的發震間隔一般不超過1年。然而，2020年7月12日四川若爾蓋4級地震發生后，平靜區域范圍如圖1所示，甘東南4級以上地震進入平靜期（圖2）。截至2023年4月18日，平靜時長已達1 010 d，對比該區域以往地震活動，認為此次平靜時長非常突出（圖2）。鑒于此，筆者對甘東南區域以往平靜后對應中強震的情況進行了統計分析，發現1970年至2023年期間，該區域4級

地震平靜超過400 d以上共12次（表1）。由表1可知，甘東南4級地震平靜較長時間后往往有強震發生，表中打破后發震的時間間隔為打破地震與對應強震的時間差。其中，2008年3月30日肅南5.0級地震前4級地震平靜了586 d;2013年7月22日岷縣—漳縣6.6級地震前甘東南區域4級地震平靜達437 d;2017年8月8日九寨溝7.0級地震前甘東南4級地震平靜時間長達502 d;積石山6.2級地震，直接打破了甘東南區域4級地震長達1 253 d的平靜。結合圖1、圖2可以看出，異常對應的地震均位于平靜區內部，即異常的預測范圍與平靜范圍基本相同。由表1可知，平靜時長與對應的震級大小無相關性，平靜可能直接被5級以上地震打破，且隨著平靜時長的增加，平靜區域發生中強地震的可能性進一步增大。甘東南4級平靜異常提出的8個月后，平靜區內部發生了積石山6.2級地震。

R值是平靜類異常預測效能有效的檢驗方法，其表達式為：

R=報對的地震次數/應報對的地震次數-預報占用時間/預報研究的總時間

通過計算，甘東南4級地震平靜超400 d的R值為0.025。R＞0，表明通過預測效能檢驗，因此以400 d為閾值追蹤甘東南4級地震平靜具有預測意義。

2.2甘青川交界3級地震圍空

甘肅、青海、四川交界地區地質構造復雜，頻繁發生小地震。然而，自2022年6月10日馬爾康震群發生后，甘青川交界區域3級以上地震出現平靜，平靜區外圍的地震相對活躍。據筆者統計，截至2023年10月10日，平靜區外圍共發生3級以上地震11次，形成以102.23°E、34.56°N為中心點的地震空區（圖3）。該地震空區走向呈NE，長軸半徑約為278 km，短軸半徑約為154 km，空區最大方位角小于120°，符合傳統意義上的地震空區［15-16］。由表2可知，甘肅及鄰區8次5.5級以上地震前存在地震空區，地震發生的位置為空區內部與邊緣。地震圍空形成至主震發生的時間，最短約為1個月，最長約為21個月，時長為12個月左右占比最高。可認為，孕震空區形成后，未來半年至一年時間，空區及周邊發生6級左右地震的可能性較大。同由表2可知，空區內部如果發生打破地震，則可以縮短預測時間，且后續對應的地震發生在空區內部的可能性更大。2023年10月21日甘肅臨潭3級地震打破了甘青川地區3級地震平靜，58 d后，空區的內部發生了積石山6.2級地震，這與依據震例回溯確定的預測規則較為吻合（圖4）。

3甘肅至內蒙古3級地震條帶

2022年6月，祁連山地震帶東段及附近地區3級以上地震活動次數明顯增多，區域內相繼發生6月4日沙坡頭3.0級、6月9日海原3.6級、6月16日蘭州3.2級等多次地震。筆者通過分析地震活動的空間分布發現，2021年1月14日至2022年6月22日，甘肅夏河至內蒙古鄂托克前旗之間發生的3.0級以上地震呈有序的NE向帶狀分布（圖5）。截至2022年6月22日，帶狀區域內已發生8次3級以上地震（gt;6次），其中，最大地震為2021年11月8日寧夏靈武4.0級地震（表3）。地震條帶長度約為540 km（gt;400 km），寬度約為70 km，長寬比為7.6（gt;4.0）;該條帶內部最大空段長度為150 km，約占條帶全長的27%（lt;1/3）;條帶內外地震頻次比為87.5%（gt;75%）。根據地震條帶的認定規則，甘肅夏河至內蒙古鄂托克前旗呈帶狀分布的地震可確認為地震條帶異常［14］。據劉蒲雄等［17］的研究結果可知，地震條帶的形成可能反映斷裂帶的構造活動異常，通常被認為在條帶內部及邊緣存在發生強震的可能。通過整理異常區域附近的震例，發現該區域形成條帶后可在短時間對應地震。然而，通過后續的跟蹤，本次異常未在短期內對應預期的地震。條帶異常提出后1年半，其西端發生了積石山6.2級地震（圖5），這與以往認知的可能發震位置較為吻合。

4祁連山地震帶中段ML≥2.0地震月頻度連續三個月增強

大震發生前往往存在明顯的區域小震活動增強現象，該現象是一種震前地震活動異常。利用中小地震的活動狀態判斷未來中強地震的可能性，在地震預測中取得了較好的預測經驗［18-19］。

根據甘肅地震臺網目錄，2023年9月至11月，祁連山地震帶中段出現ML≥2.0地震月頻度連續三個月增強的異常現象（圖6），增強區域如圖7所示。該異常為甘肅及鄰區重要的測震學短期指標，可指示祁連山地震帶及周邊地區在短期內發生5級以上地震。根據2010年以來祁連山地震帶中段ML≥2.0地震活動連續3個月增強對應中強地震的統計結果可知，異常與地震的對應率約為50%［20］。由表4可知，該異常對應的地震多為5～6級，對應區域為青藏高原東北緣地區。祁連山地震帶中段小震活動增強后，祁連帶及周邊地區發生中強以上地震共計12次，其中10次發生在異常后3個月內，4組發生于異常后一個月內。認為該異常多用于短期預測，異常出現后1～3個月發生地震的可能性最大。2023年11月，祁連山地震帶中段ML2.0的月頻度出現連續三個月增強，這使祁連山地震帶及附近發生中強地震的可能性進一步增大。積石山6.2級地震發生于異常提出后20 d，印證了該異常具有較好的短期預測意義。

5結論與討論

通過梳理積石山6.2級地震前甘肅地區出現的測震學異常，獲得以下結論：

（1） 積石山6.2級地震前，甘肅地區的測震學圖像類異常在發震位置判定方面發揮了較好的作用。據甘東南4級地震平靜的優勢預測范圍，認為甘東南地區存在發生6級以上地震的可能;依據之前甘肅地區先后出現3級地震條帶、3級地震空區及空區打破，認為異常交匯區域強震背景進一步增加，本次地震即發生于異常交匯區域。說明在具備強震背景的較大區域內，通過追蹤異常集中區域，可以在一定程度上縮小預測范圍。

（2） 短期預報階段測震學異常往往不多，積石山6.2級地震前僅出現一項，即祁連山地震帶中段ML2.0以上地震連續三個月增強。上述短期異常對預測地點指示較為寬泛，結合其他測震學異常可以確定本次震中區域及附近短期內將發生中強地震。因此，祁連山地震帶中段ML2.0以上地震連續三個月增強可用于短期預測。

（3） 據震前提出的測震學異常所做的趨勢判定，在較長時間、較大區域的震情趨勢判定上是準確的。可認為測震學多年來總結的經驗和使用的方法是可行的，但震前短期預報工作較難把握。針對本次積石山6.2級地震前存在的測震學異常特征分析，認為測震學異常需進行綜合分析，才能在震情跟蹤中能起到較好的作用，為甘肅及邊鄰地區的震情研判工作提供重要依據。

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（本文編輯：任棟）