基于應變能釋放的大華北地震活動預測

潘潔 張偉峰 孫亮亮 肖攀 李露露

摘? 要：震情窗是指某些能以微震活動形勢靈敏反映區域應力場變化的特殊部位。特定時間段和空間范圍內地震活動的應變能釋放給了我們了解該時空域內地殼應力的變化和地震危險性預測提供了可靠的依據，近年來得到了地震分析預報等相關人員的特別關注。應變能與地震能量釋放密切相關，應變能這一指標作為閾值使物理意義更加的明確，預測效能高于頻次指標，對應地震空間分布更符合區域應力窗口的動力學背景，利用地震窗應變能參數研究霍山地區小震活動狀態，在地震趨勢判定上可能會有一定的優勢，在一定程度上可以改變先前偏重從事地震活動性角度研究的片面性，對深化“窗口”效應對地震趨勢判斷的物理基礎提供幫助。

關鍵詞：應變能? 震情窗? 大華北? 地震活動預測

Abstract： Seismic information window refers to some special parts that can sensitively reflect changes in regional stress field with micro seismic activity. The release of strain energy from seismic activity within a certain time and space provides important information for people to understand the crustal stress changes in the time and space and to predict earthquake risk， which has attracted the attention of earthquake analysis and forecasters. Strain energy is closely related to seismic energy release. Strain energy index is used as a threshold to make the physical meaning more clear. The prediction efficiency is higher than the frequency index. The corresponding seismic spatial distribution is more in line with the dynamic background of the regional stress window. The seismic window strain energy parameter is used to study the Huoshan area. The activity state of small earthquakes may have certain advantages in determining the seismic trend， which can improve the one-sidedness of the previous focus on seismic activity research， and further deepen the physical basis of the "window" effect in determining the seismic trend.

Key Words： Strain energy; Seismic information window; Great North China; Seismic activity prediction

該文對海城余震窗（39°～41°N ;121.5°～123.5°E）、唐山余震窗（39°～40.5°N;117.5° ～119.5°E）、邢臺余震窗（36.2°～38.5°N;114° ～116°E）、霍山余震窗（31°～31.9°N ;115.7°～116.5°E）、長島余震窗（以37.95°N;120.73°E為中心點，30 km為半徑）開展綜合分析方法研究，探討大華北地區中等及中等以上地震的對應關系，為該地區中等及中等以上的地震預測提供一定的幫助[1]。

經過統計，自1970年以來發生在大華北地區的地震，符合該次研究條件的共有107次（余震除外），進一步篩選發現有73次地震在發震前1年的時間內“震情窗”出現了頻次超限的異常現象，再從頻次超限異常發生到地震發生來看，有31次地震發生在頻次超限異常期間，42次地震發生在頻次超限異常結束的半年之內[2]。所以從提高預報效能方面來選擇，選取的 “震情窗”頻次超限預報有效期為半年最為合適，下面通過具體實例對地震預報性能進行檢驗。

自1970年至今，發生在大華北地區，符合此次研究條件的地震共有107次，并且在頻次超限異常及預報有效期內發生的地震共有73次，因此可以算出有震報準率c=n/N=73/107=68.2%。

經過統計分析，預報占用時間（頻次超限異常持續時間與預報有效期時間的總和）為134個月，由此可以算出空報率b=158/573=0.276。

因此，地震預報效能：R=c-b=0.737-0.276=0.461，通過查詢表格可以得出，97.5%置信水平的R0=0.249，地震預報效能R>置信水平R0，因此可以得出，“震情窗”3月累計一月滑動頻次超限異常對霍山窗周邊地區中等及以上地震活動的預測作用有一定的效果[3]。

同時可以利用古登堡-李希特r的簡化經驗公式根據震級計算地震釋放出來的能量（能量單位：J）。

通過對“大華北震情窗”3月累計應變值進行時間掃描可以得出，地震發生次數的多少可以用頻次指標來表示，但是該指標對震級的大小和地震能量的釋放方面卻沒有太多的指示意義[4]。同時在地震分析預報過程中，震情形勢是嚴峻復雜并且很異常多變的，頻次指標也無法更好地對“震級低頻次高”“震級高頻次低”等實際情況進行辨認和分別，因此在映震效能評估上效果不是很明顯。

拿霍山窗為例，霍山窗的3月累計應變能指標能很好地對應地震的規律性頻次指標，該窗所對應的地震均處于郯廬斷裂帶附近區域，并且該地區符合該類條件的地震均無漏報和誤報現象。由97.5%置信水平的R0，比較R和R0的大小，判斷各窗口3月累計應變值對霍山地區中強震是否有較好的指示意義[5]。應變指標作為閾值的優勢在于物理意義明確，預測效能高于頻次指標，對應地震空間分布更符合區域應力窗口的動力學背景[6]。

綜合上述分析認為，以霍山窗開窗條件來判定，3月累計應變值可以代替3月累計頻次，由3月累計應變值超出閾值就可以判定“唐山余震窗”“霍山窗”“長島余震窗”“邢臺余震窗”“海城余震窗”目前均處于閉窗狀態。處于開窗的地區，未來1年內有發生Ms5.0以上地震的可能。處于閉窗的地區未來1年發生Ms5.0可能性不大，但是不排除發生Ms3.0左右地震的可能[7]。

參考文獻

[1] 王霞，宋美琴.大同地震活動頻次和應變能特征[J].中國地震，2017，33（2）：328-337.

[2] 常明，羅龍，羅國富.2015年4月15日內蒙古阿拉善左旗5.8級地震前地震活動度S值時空掃描計算[J].防災減災學報，2019，35（4）：31-35.

[3] 劉文兵，張磊.巴顏喀拉塊體強震間的時空關聯特征研究[J].地震，2016，36（1）：24-31.

[4] 張帆，韓曉明，李娟，等.內蒙古烏拉特后旗——臨河地區地震活動的預測效能評估[J].華北地震科學，2018，36（3）：35-39.

[5] 繆鵬.基于動力學背景的“霍山震情窗”綜合分析研究[D].中國科學技術大學，2010.

[6] 郭培蘭，謝夜玉.平果地震窗異常與地震的關系研究[J].高原地震，2018，30（4）：1-5.

[7] 郭增建，郭安寧，任棟.“源線模式”與地震預測[J].地球物理學進展，2018，33（6）：2228-2233.