華北地區(qū)5級(jí)地震平靜現(xiàn)象研究

李棟梁，翟正宏，管延新

（濰坊市地震局，山東 濰坊 261041）

0 引言

2006年7月4日文安5.1級(jí)地震打破了1999年11月29日岫巖5.6級(jí)地震以來(lái)華北地區(qū)5級(jí)地震持續(xù)79個(gè)月的平靜期，而后至2012年12月底華北地區(qū)又有79個(gè)月沒(méi)有發(fā)生5級(jí)以上地震。當(dāng)前華北地區(qū)5級(jí)地震平靜還可能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，是地震活動(dòng)趨勢(shì)研究需要解決的問(wèn)題之一。

1 資料及方法

本文所指的華北地區(qū)為34～42°N、108～124°E地區(qū)，這是華北地區(qū)地震區(qū)的主體地區(qū)，主要包括北北東向郯廬地震帶、華北平原地震帶、汾渭地震帶以及與它們復(fù)合交匯的北西向燕山—渤海地震帶。使用《中國(guó)歷史強(qiáng)震目錄（公元前23世紀(jì)—1911年）》［2］、《中國(guó)近代地震目錄（公元1912—1990年，MS≥4.7）》［3］和國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)共享中心的目錄提供的1990年后的數(shù)據(jù)，選取1484年以來(lái)M≥5級(jí)地震，剔除其中大震的直接余震。圖1給出華北地區(qū)公元1980年1月—2013年1月M≥5級(jí)地震的M-t圖，這是本文分析的基礎(chǔ)資料。

圖1 1980.1.1-2013.1.31華北地區(qū)M-t圖（34°—42°N、108°—124°E，M≥5級(jí)）Fig.1 M-t map of North China from Jan.1，1980 to Jan.31，2013.（34°—42°N、108°—124°E，M≥5）

按地震發(fā)生自然順序，依次求取M≥5級(jí)地震的時(shí)間間隔，按地震活動(dòng)期、平靜期分別分析其平均時(shí)間間隔和最大時(shí)間間隔。由于華北地區(qū)地震活動(dòng)期內(nèi)又可以進(jìn)一步劃分為地震活動(dòng)幕和平靜幕［4］，為深入探討地震幕之間地震時(shí)間分布的細(xì)節(jié)，對(duì)活動(dòng)期中每個(gè)地震活動(dòng)幕最后一次M≥5級(jí)地震與隨后一個(gè)地震活動(dòng)幕的第一次M≥5級(jí)地震（含平靜幕里發(fā)生的地震）的時(shí)間間隔（以下簡(jiǎn)稱幕間地震時(shí)間間隔）也進(jìn)行了計(jì)算分析?？紤]歷史地震資料的時(shí)間記載精度和地震活動(dòng)趨勢(shì)的需要，時(shí)間間隔單位取為月。

2 華北地區(qū)5級(jí)以上地震的時(shí)間間隔特征

2.1 華北地區(qū)5級(jí)以上地震時(shí)間間隔特征

華北地區(qū)M≥5級(jí)地震時(shí)間間隔計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。

（1）1484—1730年（即華北地區(qū)第三活動(dòng)期），首發(fā)M≥5級(jí)地震為1484年2月7日北京居庸關(guān)一帶級(jí)地震，最后一次M≥5級(jí)地震為1730年山東鄒平東5級(jí)地震，期間所有M≥5級(jí)地震的平均時(shí)間間隔為21.2個(gè)月。最大時(shí)間間隔為146.5個(gè)月，其相鄰的2次M≥5級(jí)地震是1642年6月30日山西安邑6級(jí)地震及1654年9月15日山東莘縣級(jí)地震。該活動(dòng)期中活動(dòng)幕的幕間地震平均時(shí)間間隔為90.3個(gè)月。

（2）1731—1814年（即華北地區(qū)第三活動(dòng)期與第四活動(dòng)期之間的平靜期），首發(fā)M≥5級(jí)地震為1736年12月25日北黃海5級(jí)地震，最后一次M≥5級(jí)地震為1814年2月4日河南湯陰、?？h級(jí)地震，期間所有M≥5級(jí)地震的平均時(shí)間間隔為59.3個(gè)月。M≥5.0級(jí)地震最大時(shí)間間隔為212.2個(gè)月，其相鄰的2次M≥5級(jí)地震是1772年3月1日河北靈壽5級(jí)地震及1789年11月7日陜西潼關(guān)5級(jí)地震。

表1 華北地區(qū)M≥5級(jí)地震時(shí)間間隔表

應(yīng)當(dāng)說(shuō)明，在這個(gè)地震平靜期內(nèi)，華北地區(qū)地震時(shí)序有一個(gè)發(fā)展過(guò)程，在1731—1805年期間，華北地區(qū)僅發(fā)生10次M≥5級(jí)地震，最大地震只有級(jí)，平均90.1個(gè)月才發(fā)生1次5級(jí)地震，但在平靜期的后期，即1805年至1815年10月23日山西平陸地震前的10年里，華北地區(qū)5級(jí)地震出現(xiàn)明顯的活化現(xiàn)象，發(fā)生級(jí)地震7次，地震平均時(shí)間間隔僅為18.9月，已達(dá)地震活躍期的水平。這一現(xiàn)象似乎意味著，如果在地震平靜持續(xù)數(shù)十年后出現(xiàn)5級(jí)地震活化現(xiàn)象，特別要注意發(fā)生6級(jí)以上地震的可能，并預(yù)示新一輪活動(dòng)期即將開始。

因此，以90.1個(gè)月作為該地震平靜期M≥5級(jí)地震的平均時(shí)間間隔才是比較合理的。

（3）1815—2012年，華北地區(qū)第四活動(dòng)期內(nèi)，首發(fā)M≥5級(jí)地震為1815年8月5日天津5級(jí)地震，最后一次M≥5級(jí)地震為2006年7月4日河北文安5級(jí)地震，期間所有M≥5.0級(jí)地震的平均時(shí)間間隔為14.5個(gè)月。M≥5.0級(jí)地震最大時(shí)間間隔為209.4個(gè)月，其相鄰的2次M≥5級(jí)地震是1835年6月6日山東平陰5級(jí)地震及1852年11月17日山東沂水東北5級(jí)地震。該活動(dòng)期中活動(dòng)幕的幕間地震平均時(shí)間間隔為81.9個(gè)月。

（4）如果考慮華北地區(qū)500多年來(lái)總體情況，在1484—2012年的529年期間，華北地區(qū)所有M≥5.0級(jí)地震的平均時(shí)間間隔為19.9個(gè)月，比華北地區(qū)第三活動(dòng)期略短，較第四活動(dòng)期稍長(zhǎng)，這是華北地區(qū)500多年來(lái)M≥5.0級(jí)地震頻次的總體平均水平，但在1484—1730年、1815—2012年2個(gè)地震活動(dòng)期的M≥5.0級(jí)地震的平均時(shí)間間隔為17.8個(gè)月。

2.2 時(shí)間間隔的分析與討論

（1）在1484年以來(lái)的500多年分時(shí)段的M≥5地震的平均時(shí)間間隔有明顯差異，其中1731—1814年平靜期期間的M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（90.1個(gè)月）約是1484年以來(lái)2個(gè)地震活動(dòng)期M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（17.8個(gè)月）的5.1倍。說(shuō)明華北地區(qū)5級(jí)以上地震確實(shí)存在三百年左右尺度的活動(dòng)—平靜、強(qiáng)弱起伏輪回韻律性。

（2）在同一活動(dòng)期中，活動(dòng)幕的幕間M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（86.4個(gè)月）約是2個(gè)地震活動(dòng)期M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（17.8個(gè)月）的4.9倍，說(shuō)明在同一活動(dòng)期中，華北地區(qū)M≥5級(jí)地震也不是平穩(wěn)發(fā)生的，確實(shí)還存在次一級(jí)的約一二十年左右尺度的強(qiáng)弱起伏的輪回韻律性，也就是地震幕式活動(dòng)。2個(gè)活動(dòng)期中活動(dòng)幕的幕間地震平均時(shí)間間隔（86.4個(gè)月）是地震平靜幕大體的平均時(shí)間。

（3）華北地區(qū)第三、第四活動(dòng)期中活動(dòng)幕的幕間M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（86.4個(gè)月）與1731—1814年平靜期里單次M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（90.1個(gè)月）非常接近。本文認(rèn)為，90個(gè)月可以作為華北地區(qū)M≥5級(jí)地震異常平靜的標(biāo)志性時(shí)間，即如果華北地區(qū)地震異常平靜達(dá)到或接近90個(gè)月，則在未來(lái)數(shù)年內(nèi)可能出現(xiàn)新一輪的持續(xù)一二十年的M≥5級(jí)地震活動(dòng)。

但是，需要指出，2個(gè)活動(dòng)期的相鄰2次地震間最大時(shí)間間隔分別為146.5、209.4個(gè)月，在1731—1814年的平靜期里相鄰2次地震間最大時(shí)間間隔為212.2個(gè)月，則差異并不明顯，顯示地震時(shí)序的復(fù)雜性，說(shuō)明以M≥5級(jí)地震異常平靜進(jìn)行未來(lái)地震趨勢(shì)預(yù)測(cè)具有不確定性。

3 當(dāng)前華北地區(qū)地震趨勢(shì)分析

根據(jù)以上華北地區(qū)500多年來(lái)包括2個(gè)地震活動(dòng)期和其間地震平靜期的M≥5級(jí)地震時(shí)間間隔特征，試從當(dāng)前華北地區(qū)5級(jí)地震的持續(xù)平靜現(xiàn)象入手，對(duì)華北地區(qū)的地震趨勢(shì)做初步分析。

（1）目前，華北地區(qū)M≥5級(jí)地震平靜時(shí)間（79個(gè)月）明顯超過(guò)1484—1730年和1815年以來(lái)2個(gè)地震活動(dòng)期所有M≥5級(jí)地震的平均時(shí)間間隔（分別為21.2、14.5個(gè)月）。這意味著，華北地區(qū)目前發(fā)生5級(jí)以上地震的可能性已經(jīng)很大。

（2）但是目前華北地區(qū)M≥5級(jí)地震平靜時(shí)間，尚明顯低于1484年以來(lái)2個(gè)地震活動(dòng)期和1個(gè)地震平靜期M≥5級(jí)地震的最大時(shí)間間隔（分別為146.5、209.4、212.2個(gè)月），因此，華北地區(qū)目前M≥5級(jí)地震平靜也有延續(xù)的可能。

（3）華北地區(qū)當(dāng)前M≥5級(jí)地震的平靜時(shí)間已接近華北地區(qū)M≥5級(jí)地震異常平靜的標(biāo)志性時(shí)間（90個(gè)月），因此當(dāng)前地震平靜幕已經(jīng)處于后期，未來(lái)數(shù)年內(nèi)有可能進(jìn)入新一輪的地震活動(dòng)幕，在一二十年內(nèi)發(fā)生數(shù)次或多次M≥5級(jí)地震。

（4）在本文完成后，2013年1月23日在遼寧省遼陽(yáng)市燈塔市和沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)交界地區(qū)發(fā)生5.1級(jí)地震。為了探討這次地震的預(yù)測(cè)含義，選取1960年1月以來(lái)有儀器記錄的地震資料作分析（圖2）。

圖2 1960.1—2013.1華北地區(qū)M-t圖（34～42°N、108～124°E，M≥5級(jí)）Fig.2 M-t map of North China from January，1960 to January，2013（34～42°N、108～124°E，M≥5）

這次地震距離上次地震（2006年7月4日河北文安5.1級(jí)地震）79.6個(gè)月，符合500多年來(lái)經(jīng)歷2個(gè)活動(dòng)期的華北地區(qū)M≥5級(jí)地震時(shí)間間隔統(tǒng)計(jì)特征，屬于時(shí)間間隔較長(zhǎng)的情況。而2006年7月4日河北文安5.1級(jí)地震距離上次地震（1999年11月29日遼寧岫巖5.6級(jí)地震）79.2個(gè)月，雖然2者時(shí)間間隔近似相等，但對(duì)未來(lái)地震趨勢(shì)估計(jì)的指示意義可能有差別。

多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，1966年以來(lái)，華北地區(qū)經(jīng)歷1966—1983、1989—1999的活動(dòng)幕，二者之間（1984—1988）為平靜幕。1989年11月19日山西大同6.1級(jí)地震是華北地區(qū)上一輪活動(dòng)幕開始的地震，其最后一次M≥5級(jí)地震是1999年11月29日岫巖5.6級(jí)地震，之后又進(jìn)入平靜幕。2006年文安5.1級(jí)地震屬于平靜幕中偶然發(fā)生的中強(qiáng)地震，是在華北地區(qū)3、4級(jí)中小地震偏低的背景下發(fā)生的。2013年1月23日發(fā)生的遼陽(yáng)市燈塔市和沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)交界地區(qū)5.1級(jí)地震，則是在2008年汶川8.0級(jí)地震和2011年日本東北部海域9.0級(jí)地震后，華北地區(qū)3、4級(jí)中小地震活動(dòng)增強(qiáng)的背景上發(fā)生的，例如，此前于2012年5月28日在唐山7.8級(jí)老震區(qū)發(fā)生了4.8級(jí)地震即是標(biāo)志性事件。如果從算起，至2013年1月23日遼陽(yáng)市燈塔市和沈陽(yáng)市蘇家屯區(qū)交界地區(qū)5.1級(jí)地震，當(dāng)前的平靜幕已經(jīng)持續(xù)了169.2個(gè)月，已超過(guò)華北地區(qū)地震活動(dòng)期中平靜幕的平均持續(xù)時(shí)間（151.9個(gè)月），所以這次地震后，華北進(jìn)入新的地震活動(dòng)幕的可能性增大。

地震主體活動(dòng)區(qū)域具有一定的相對(duì)穩(wěn)定性，鑒于本活動(dòng)期華北地區(qū)的地震主體活動(dòng)區(qū)域在其中北部地區(qū)，因此仍應(yīng)特別注意在燕山—渤海地震帶以及郯廬地震帶、華北平原地震帶、汾渭地震帶中北部新的5、6級(jí)地震發(fā)生的可能。

4 基本結(jié)論

（1）華北地區(qū)1484以來(lái)平靜期內(nèi)單次M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔是地震活動(dòng)期中所有M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔的4.8倍，同時(shí)，地震活動(dòng)期里活動(dòng)幕的幕間M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔約是地震活動(dòng)期M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔的4.6倍。因此，華北地區(qū)三百年時(shí)間尺度和一二十年時(shí)間尺度的地震起伏活動(dòng)的韻律性是客觀存在的。

（2）華北地區(qū)500多年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，活動(dòng)期中活動(dòng)幕的幕間M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（86.4個(gè)月）與平靜期里單次M≥5級(jí)地震平均時(shí)間間隔（90.1個(gè)月）非常接近。因此，以90個(gè)月作為華北地區(qū)M≥5級(jí)地震異常平靜的標(biāo)志性時(shí)間是合理可行的。

（3）近期，華北地區(qū)M≥5級(jí)地震平靜時(shí)間已連續(xù)2次達(dá)79個(gè)月，而自1999年11月29日遼寧岫巖5.6級(jí)地震至今，華北地區(qū)地震平靜幕已經(jīng)超過(guò)其平均持續(xù)時(shí)間，華北地區(qū)開始進(jìn)入新的地震活動(dòng)幕的可能性較大，尤其應(yīng)注意中北部地震相繼發(fā)生5、6級(jí)地震的可能。

［1］黃瑋瓊，李文香，曹學(xué)鋒.中國(guó)大陸地震資料完整性研究之一——以華北地區(qū)為例［J］.地震學(xué)報(bào)，1994，16（3）：273-280.

［2］國(guó)家地震局震害防御司.中國(guó)歷史強(qiáng)震目錄［Z］.北京：地震出版社，1995.

［3］中國(guó)地震局震害防御司.中國(guó)近代地震目錄［Z］.北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1999.

［4］馬宗晉，傅征祥，張郢珍，等.1966-1976年中國(guó)九大地震［M］.北京：地震出版社，1982，189-204.