強震大尺度有序圖像預測法及其應用研究

摘要：在系統總結汶川8.0級、玉樹7.1級等地震前大尺度有序圖像演化過程的基礎上，系統研究1952年以來青藏塊體大尺度有序圖像的特征及其與區域7級地震或地震組的關系，得出大尺度有序圖像是一種具有動力學含義的地震活動圖像，在青藏塊體7級地震或地震組前普遍存在，對7級地震或地震組以及5級以上地震活動主體地區的判定具有中期預測意義，可進一步總結并提煉強震大尺度有序圖像預測法。以2021年青海瑪多7.4級地震前青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像的演化過程為例，檢驗和驗證上述結論及大尺度有序圖像預測法的有效性。

關鍵詞：大尺度有序圖像預測法; 瑪多7.4級地震; 有效性驗證

中圖分類號： P315文獻標志碼：A文章編號： 1000-0844（2024）04-0949-06

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240208003

Large-scale ordered image prediction method for

strong earthquakes and its applicationYANG Liming LIU Wenbang LI Weijie

（1. The Second Monitoring and Application Center， CEA， Xi'an 710054， Shanxi， China;

2. Qinghai Earthquake Agency， Xining 810001， Qinghai， China）Abstract：

The characteristics of large-scale ordered images of the Qinghai-Xizang block since 1952 and their relationship with regional earthquakes and seismic groups with magnitude 7 were systematically analyzed based on a systematic summary. The analysis was based on data gathered from the evolution process of large-scale ordered images before the Wenchuan MS8.0 and Yushu MS7.1 earthquakes. It was observed that the large-scale ordered image is a type of seismic activity image with a dynamic meaning， and it can often be seen before earthquakes or seismic groups with magnitudes of 7 in the Qinghai-Xizang block. This is of medium-term predictive significance for earthquakes or seismic groups with magnitude 7 and for determining a region with seismic activity of M ≥5. By taking the evolution process of large-scale ordered images of M≥5 earthquakes in the Qinghai-Xizang block prior to the 2021 Maduo MS7.4 earthquake as an example， these conclusions were tested and verified along with the effectiveness of the large-scale ordered image prediction method.Keywords：

large-scale ordered image prediction method; Maduo MS7.4 earthquake; validation

0引言

作為我國構造運動與地震活動最強烈的地區，青藏塊體動力學及其地震活動歷來受到廣泛的關注［1-9］。在地震活動的演化過程中，青藏塊體7級地震或地震組發生前常常出現跨構造、大尺度、長距離的5級以上地震有序分布現象，這種現象可能與區域構造運動、應力場演化有關，具有明顯的動力學背景。為深入研究這一現象，作者在多年震情跟蹤實踐的基礎上［10-13］楊立明.“十一五”國家科技支撐計劃專題“區域強震預測預警技術研究”（2006BAC01B03-04），2009.，對1952年以來青藏塊體類似現象進行了全時空研究，探討其中蘊含的預測意義，并以2021年青海瑪多7.4級地震前呈現的大尺度有序圖像為例，檢驗其有效性。為了分析的方便，以下將這種跨構造、大尺度、長距離的5級以上地震有序分布現象稱之為“大尺度有序圖像”，基于這種“大尺度有序圖像”的預測方法稱之為“大尺度有序圖像預測法”。

1大尺度有序圖像預測法

1.1汶川8.0級、玉樹7.1級地震前大尺度有序圖像演化的基本事實和現象

震情跟蹤實踐表明，2008年5月12日四川汶川8.0級、2010年4月14日青海玉樹7.1級地震前青藏塊體5級以上地震經歷了四個較為清晰的演化過程（圖1）：（1）第一階段，2004年12月26日—2006年2月25日，青藏塊體5級以上地震集中分布在西藏南部喜馬拉雅地震帶至云南地區，近似呈EW向帶狀分布［圖1（a）］。（2）第二階段，2006年2月26日—2007年2月25日，地震活動逐步向青藏塊體內部遷移，相對集中分布于第二弧形帶附近或青藏塊體中部地區，呈近EW向帶狀分布，其他區域只有個別5級以上地震活動［圖1（b）］。（3）第三階段，2007年2月26日—2008年8月19日，地震活動逐步南移，主要分布在西藏北部至青藏交界地區，呈EW向帶狀分布;較第二階段呈現較明顯的由北往南移動的跡象。3月21日于田7.3級、5月12日汶川8.0級地震分別位于該EW向大尺度有序圖像的兩端，其他區域只有個別5級以上地震活動［圖1（c）］。（4）第四階段，2008年8月20日—2010年3月23日，除汶川地震余震區、德令哈地區地震活動外，從2008年8月21日盈江5.9級地震開始，在西藏南部—云南一帶形成了一個新的大尺度有序圖像，其中包括了8月25日仲巴6.8級、10月6日當雄6.6級等相繼發生的地震，還有多次中強地震［圖1（d）］;隨著2010年3月24日西藏聶榮5.7、5.4級地震脫離了第四階段大尺度有序圖像，意味著該階段狀態發生轉折，活動趨于結束，其后20天發生了玉樹7.1級地震。

這種空間演化過程，可能與2004年12月26日蘇門答臘8.7級地震引起的應力調整或動力擾動有關。該次地震發生在安達曼弧上，與緬甸弧相連，共同構成了印度板塊的東部邊界，而喜馬拉雅弧則是印度板塊的北部邊界。蘇門答臘8.7級地震引起的巨大動力擾動或作用，沿印度板塊東部、北部邊界傳遞，猶如巨大的應力波動，經由喜馬拉雅弧及緬甸弧向內陸傳遞。受此影響，喜馬拉雅地震帶至云南一帶率先受到波及，地震活動表現出第一階段的空間分布特征;隨著動力作用向大陸內部傳遞，地震活動呈現出第二階段的空間分布特征，且隨著向北傳遞距離的增大，這種傳遞的動力作用開始減弱，最北端影響到達青海西北部地區，其標志性的事件是2007年2月3日青海海西5.5級地震。該次地震發生后，地震空間分布開始由第二階段向第三階段轉變，并進一步向第四階段逐步轉變，猶如波浪退潮，動力波動影響進一步弱化。上述四個階段的地震活動，生動地呈現出這種動力作用的影響過程。

類似的現象也出現在2017年8月8日九寨溝7.0級地震前。2015年4月15日—2017年6月3日期間，青藏塊體5級以上地震呈現明顯的NE向大尺度有序圖像，其空間分布如圖2所示。該大尺度有序圖像的形成，應該與2015年4月25日尼泊爾8.1級地震引起的應力調整或動力擾動向大陸內部傳遞有關。

1.21952年以來青藏塊體大尺度有序圖像研究

為了進一步探索青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像與區域7級地震或地震組的關系，采用相同的思路，作者進一步對大尺度有序圖像進行全時空的分析研究，得出1952—2018年間青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像演化現象及其與青藏塊體7級地震或地震組對應關系（表1）。需要說明的是，有關大尺度有序圖像的形成和結束判斷，主要依據5級以上地震的空間演化過程。當5級以上地震活動在空間上相對分散、隨機分布時，一般是正常的地震活動;如果在較短的時間內，相繼發生的5級以上地震沿某個方向呈現大尺度有序分布，而周圍地區地震活動水平相對較低，意味著大尺度有序圖像開始形成。此時，以該有序圖像輪廓開始呈現作為大尺度有序圖像分布的開始時間，繼續動態監視大尺度有序圖像的發展演化過程，當5級以上地震活動偏離該大尺度有序圖像時，以最早偏離的地震發生時間作為有序圖像的結束時間。

由表1可以看出：

（1） 1952—2018年期間，青藏塊體先后出現過9次（組）大尺度有序圖像，其后在青藏塊體均發生了7級地震或地震組，對應率100%;同時，在此期間發生在青藏塊體的20次7級地震或地震組，除2013年蘆山7級地震外，震前均存在類似的大尺度有序圖像。若以單次7級地震來分析，則對應率約為95%。因此，青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像在7級地震或地震組前具有普遍性。

（2） 若以大尺度有序圖像形成時間算起，距離其后首個7級地震發生，時間間隔平均約為24月（最短6月，最長40月）。

（3） 大尺度有序圖像形成后發生的7級地震，其空間位置一般位于大尺度有序圖像內部、端部、交匯部位或附近區域;若以單次7級地震來看，則78.9%的7級地震空間位置滿足這種特征（19次7級地震中，孟連7.3級、麗江7.0級、共和7.0級、玉樹7.1級等地震不滿足以上空間特征）。

（4） 大尺度有序圖像一旦形成，就具有一定的穩定性，其持續時間最短7個月，最長48月，平均約18月。在該時段內，青藏塊體發生的5級以上地震一般位于該有序圖像上。因此，該有序圖像及附近就構成了該階段5級以上地震活動的主體地區。

1.3大尺度有序圖像預測法

根據以上分析不難看出，大尺度有序圖像對青藏塊體發生7級地震或地震組具有中期預測意義，對區域5級以上地震活動主體地區的判定也具有中期預測意義。因此，可以將大尺度有序圖像作為青藏塊體發生7級地震或地震組的預測指標，也可以作為判定青藏塊體5級以上地震活動主體地區的預測指標。

在實際應用中，可以大尺度有序圖像作為預測指標，動態跟蹤青藏塊體5級以上地震活動空間分布。當大尺度有序圖像形成，則可判斷青藏塊體存在發生7級地震或地震組的可能;其時間預測判據為24月（最短6月，最長40月）;空間預測判據為大尺度有序圖像內部、端部、交匯部位或附近區域的可能性較大;且可進一步判定該大尺度有序圖像及附近地區是區域5級以上地震活動的主體地區，其持續活躍時間可能為18月（最短7個月，最長48月）。

2大尺度有序圖像預測法在瑪多7.4級地震震情判定中的應用

2021年5月21日瑪多7.4級地震前，從2019年12月17日開始，在青藏塊體中部逐步形成了一條EW向大尺度有序圖像，如圖3所示。期間青藏塊體發生的2020年6月26日于田6.4級、2020年7月23日尼瑪6.6級、2021年3月19日比如6.1級等3次6級地震及2020年1月25日西藏丁青5.1級等6次5級以上地震均位于該圖像上。值得指出的是，2019年12月17日—2021年4月27日，在長達16個月的時間內，青藏塊體其他區域幾乎沒有發生5級以上地震（僅2020年3月20日西藏定日5.9級地震例外）。

該大尺度有序圖像形成16個月后，在其附近發生了2021年5月21日瑪多7.4級地震，符合前述預測指標、時間預測判據、空間預測判據。同時，前述3次6級地震、6次5級地震均位于該大尺度有序圖像上，這意味著該大尺度有序圖像及附近地區構成了該時段青藏塊體5級以上地震活動的主體地區。

3討論與結論

（1） 大尺度有序圖像的預測意義。由前面的分析可以看出，大尺度有序圖像在青藏塊體7級地震或地震組發生前具有普遍性，對7級地震或地震組發生具有中期預測意義;大尺度有序圖像可穩定持續一段時間的特征，對期間青藏塊體5級以上地震活動主體地區判定具有中期預測意義。

（2） 大尺度有序圖像預測法。依據大尺度有序圖像，可初步總結形成大尺度有序圖像預測法，即以大尺度有序圖像作為預測指標，動態監視跟蹤青藏塊體5級以上地震活動空間分布。若5級以上地震形成大尺度有序圖像，則可判斷青藏塊體存在發生7級地震或地震組的可能，預測平均發震時間為大尺度有序圖像形成后的24月（最短6月，最長43月），預測發震位置為大尺度有序圖像的內部、端部、交匯部位或附近區域的可能性較大。同時，可進一步判定該大尺度有序圖像及其附近地區是區域5級以上地震活動的主體地區，其持續活動時間可能為18月（最短7個月，最長48月）。

2021年瑪多7.4級地震前青藏塊體形成長達16個月的近EW向大尺度有序圖像，且期間發生的3次6級地震、6次5級地震均發生在該大尺度有序圖像上，檢驗和驗證了大尺度有序圖像預測法的有效性。當然，該預測法及其預測指標有待更多震例的檢驗和完善。

（3） 大尺度有序圖像的表現形式及可能機理分析。由表1可以看出，大尺度有序圖像的表現形式比較復雜，既包括類似汶川8.0級、玉樹7.1級、瑪多7.4級等強震前的近EW向大尺度有序圖像，也包括類似九寨溝7.0級地震前NE向大尺度有序圖像，還可能包括NW向、近NS向等有序分布圖像。這些方向各異、持續時間差異明顯的特征，可能意味著印度板塊對青藏塊體動力作用及其向大陸內部傳遞方式十分復雜，既可能存在長期穩定的持續動力作用，也可能存在短時間擾動式的動力作用形式;既可能存在直接碰撞、推擠作用的方式，也可能存在深部俯沖并通過深淺構造相互作用的方式。這些不同的動力作用及其向大陸內部傳遞并與青藏塊體潛在的孕育成熟的震源相互作用，導致中強地震頻繁發生，并形成跨構造、大尺度、長距離的有序空間分布圖像，即大尺度有序圖像。 因此，大尺度有序圖像可能是一種具有動力學含義的地震活動圖像，其發生、發展及演變過程可能與印度板塊動力作用及其向大陸內部傳遞方式有關，可能是這種動力作用與大陸內部構造應力場及孕震震源相互影響、相互作用的外在表現形式。

（4） 有關問題說明。①鑒于青藏塊體空間尺度巨大、區內構造十分復雜，在形成大尺度有序圖像的同時，其他區域也會有個別或少量地震發生，也就是說，大尺度有序圖像不能囊括青藏高原同期發生的所有5級以上地震;②本文研究中，有關汶川8.0級、玉樹7.1級、九寨溝7.0級、瑪多7.4級等強震前的大尺度有序圖像，是作者多年震情跟蹤實踐的結果，不是震后做的震例總結，其中的部分結果的有效性也已為實際震情所驗證。

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（本文編輯：張向紅）