一種新的地震預測方法在華南沿海地震帶的檢驗與應(yīng)用*

周 斌，閻春恒，李 蕾，陸麗娟，甘延鋒，文 翔

(1.廣西壯族自治區(qū)地震局，廣西南寧530022;2.廣西防震減災與緊急救援辦公室，廣西南寧530022)

0 引言

構(gòu)造地震特別是板內(nèi)構(gòu)造地震是地殼介質(zhì)在應(yīng)力場作用下破裂錯動或已有斷裂重新(破裂)錯動的結(jié)果(榮代潞等，2006)。盡管國內(nèi)外已提出了不少孕震理論與預測方法(傅承義，1963;McCann et al，1979;Sobolev et al，1991;Rundle et al，2000;Migna et al，2007)，但大多與巖石破裂力學過程脫節(jié)(秦四清等，2010a)。因此，基于巖石破裂失穩(wěn)演化機理開展地震預測新理論和新方法的研究，是一種有益的探索。秦四清等(2010a)通過對孕震斷層中鎖固段的臨界破壞—斷裂力學及其蠕變過程的研究，提出了孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論及包括地震震級、臨界應(yīng)變(對應(yīng)發(fā)震時間)等預測方法。大量震例驗證表明，應(yīng)用該理論方法對強震構(gòu)造區(qū)典型大震的回溯性預測中取得令人滿意的結(jié)果(秦四清等，2010a～f，2011)。但該新的理論方法能否適用于中等—弱震構(gòu)造區(qū)的地震預測，尚需進一步檢驗和討論。

華南地區(qū)在新構(gòu)造運動上屬于比較穩(wěn)定的塊體，內(nèi)部不發(fā)育明顯的活動斷裂和褶皺，只在沿海一帶發(fā)育了少量的晚更新世活動斷裂(張培震等，2002)，形成一條大致與海岸線平行的相對狹長的地震帶，稱之為華南沿海地震帶。該地震帶雖然發(fā)生過1604年福建泉州海外7級、1605年海南瓊山72級強震，但從頻度看，對比于華北、西南、西北等地區(qū)，仍屬少震區(qū)(魏柏林等，2001)。本文以華南沿海地震帶為研究區(qū)，重點針對孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論方法應(yīng)用于中等—弱震構(gòu)造區(qū)地震預測的適宜性問題進行了回溯性檢驗，并對各孕震空間區(qū)域未來的地震趨勢進行了預測。本文研究成果不僅可為華南沿海地震帶地震趨勢研判提供重要的參考，而且對其它中等—弱震構(gòu)造區(qū)的地震預測研究也具有借鑒意義。

1 孕震斷層的多鎖固段脆性破裂理論簡介

地震源自于沿斷層的滑動。Lei(2003)研究發(fā)現(xiàn)，斷層的運動模式和地震活動性受斷層中一個或多個鎖固段所控制。鎖固段(如斷層中巖橋、障礙體或凸起體)可定義為在斷層面上具有較高強度且在地震中釋放較大地震矩的部位，一旦鎖固段被突破，地震將不可避免地發(fā)生。

秦四清等(2010a)應(yīng)用重正化群理論推導了鎖固體在其體積膨脹起點的臨界破壞概率，并基于材料脆性破壞的Weibull分布模型給出了單鎖固體斷裂點(地震發(fā)生)與體積膨脹起點位移或應(yīng)變的表達式為

式中:Sf和Sc分別為對應(yīng)鎖固體斷裂點與膨脹起點的應(yīng)變或位移值;ξ為鎖固體斷裂點與膨脹起點的應(yīng)變或位移值之比，其大小與孕震體的均勻性有關(guān)，秦四清等(2010a)認為，在室內(nèi)緩慢加載試驗條件下，ξ的平均值為1.48。鎖固體變形到膨脹點時，微破裂會向未來的主破裂面叢集，在蠕變位移—時間曲線上表現(xiàn)為位移加速現(xiàn)象，因此Sc容易從蠕變位移—時間觀測曲線上確定。由于沿斷層面的深部滑動位移不能直接測量，累積Benioff應(yīng)變可作為深部滑動位移的替代量(Steven，Lynn，1999)。

實際上一個孕震斷層可能含多個鎖固段。在式(1)的基礎(chǔ)上，秦四清等(2010a)推導出適用于孕震斷層中多鎖固段破裂的臨界應(yīng)變的表達式，即

式中:Sf(k)為第k個鎖固段斷裂點的臨界應(yīng)變值(即將發(fā)生中強地震)，Sc為鎖固體膨脹起點的應(yīng)變值;ξ為每個鎖固段斷裂點與鎖固體加速應(yīng)變能釋放起點的累積Benioff應(yīng)變之比。式(2)表明，失穩(wěn)點的臨界應(yīng)變與加速應(yīng)變起點和鎖固段的數(shù)目有關(guān)，而與鎖固段的尺寸和強度無關(guān)。

需注意的是，Benioff應(yīng)變計算依賴于一個地震周期內(nèi)完整且準確的地震目錄以及對孕震區(qū)域的準確識別，故觀測和計算誤差不可避免。為此秦四清等(2010a)提出一種估算Benioff應(yīng)變誤差的方法。若考慮應(yīng)變誤差Δ，那么加速應(yīng)變起點和第一個鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變值分別為Sc+Δ和Sf(1)+Δ，其中Sc和Sf(1)為觀測值。由式(3)可求得誤差的表達式為

利用式(3)可對加速應(yīng)變起點和各鎖固段斷裂點的應(yīng)變觀測值進行誤差改正，得到其實際的應(yīng)變值，以提高預測的精度。

2 研究方法

2.1 孕震空間區(qū)域的劃分

應(yīng)用孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論方法對特定區(qū)域進行中強地震回溯性預測檢驗時，合理確定孕震空間區(qū)域至關(guān)重要，它涉及到地震目錄建立、累計Benioff應(yīng)變計算的邊界范圍等一系列問題。不同的劃分方案，其結(jié)果會有所差異，甚至相去甚遠，最終會影響到回溯性預測檢驗的效果。秦四清等(2010b)從潛在震源區(qū)劃分的層次提出了確定孕震空間區(qū)域的原則，此原則應(yīng)用于強震構(gòu)造區(qū)是可行的，但對于華南沿海，若仍按照此原則確定孕震空間區(qū)域，難以滿足地震統(tǒng)計樣本量的需求，也難以滿足孕震空間區(qū)域內(nèi)震級分布合理性的要求。實際上，任何強震孕震空間的形成都不能完全歸屬于某一條活動斷裂，即便該斷裂或斷裂的某一段是明確的控震構(gòu)造，也必須由若干次級斷裂和無數(shù)中小斷裂的空間組合才能形成孕震體(王晉南，王華林，1998)。因此，針對中等或弱震構(gòu)造區(qū)，孕震空間區(qū)域應(yīng)該是指受一條大的活動構(gòu)造帶或一組現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力條件和變形條件相似的構(gòu)造帶所控制，具有相同的地震活動周期，大致相同的孕育發(fā)展過程，空間上連接成帶或相對集中的區(qū)域，同時該區(qū)域應(yīng)滿足地震統(tǒng)計樣本量和震級分布合理性的要求。

華南沿海地震帶在大地構(gòu)造上屬加里東褶皺帶，該帶晚古生代以來大部分為相對隆起區(qū)，中生代構(gòu)造運動強烈，以斷裂和斷塊活動為主，新生代以來斷裂繼續(xù)活動，形成一些斷陷盆地。該帶主要發(fā)育北東、北西和近東西向三組活動斷裂，北東向活動斷裂為主要的控震構(gòu)造(任鎮(zhèn)寰，羅振暖，1998)，中等強度以上地震一般發(fā)生在兩組或三組斷裂的交匯部位或新生代斷陷盆地的邊緣部位。華南沿海地震帶在呈現(xiàn)出上述地震構(gòu)造背景和地震活動特征相對一致性的同時，帶內(nèi)不同地區(qū)又表現(xiàn)出一定的差異性。首先，華南沿海地震帶在地球動力環(huán)境上主要受菲律賓海板塊北北西向俯沖擠壓作用的影響，由于臺灣附近歐亞大陸板塊的逆向俯沖作用，致使菲律賓海板塊傳遞的推力向華南內(nèi)陸隨著距離的增大而迅速減弱;其次，自燕山運動晚期以來，華南沿海地區(qū)發(fā)生了多期火山活動和巖漿侵入，現(xiàn)代構(gòu)造運動比較強烈，最新一組北西向斷裂也大多分布于沿海地區(qū)，而內(nèi)陸地區(qū)則相對穩(wěn)定;第三，華南沿海地震帶地震活動強度和水平從沿海往內(nèi)陸由強變?nèi)酰诘赜蛏现饕性跂|段的閩粵贛交界及近海地區(qū)和西段的粵桂瓊交界及近海地區(qū)。因此，結(jié)合地震構(gòu)造和地震活動性的差異性，并參考黃瑋瓊等(1998)的研究成果，本文采用了兩種不同的孕震空間區(qū)域劃分方案:(1)以三饒—陸豐斷裂接蓮花山斷裂南段、珠外坳陷北緣穿越北部灣為界，把華南沿海地震帶分為內(nèi)、外兩帶;(2)以廣東省陽山—從化—惠陽一線為界，把華南沿海地震帶分為東、西兩段。兩種劃分方案均能滿足地震統(tǒng)計樣本量和震級分布相對合理的要求。如圖1所示，黑色實線所圍范圍為華南沿海地震帶;藍色虛線為華南沿海地震帶內(nèi)、外帶分界線;紅色虛線為華南沿海地震帶東、西段分界線。

圖1 華南沿海地震帶孕震空間區(qū)域劃分方案Fig.1 Area partition scheme of earthquake preparation space in the coastal seismic belt of Southern China

2.2 孕震周期起點及起算震級的確定

計算特定孕震空間區(qū)域的累計Benioff應(yīng)變時，需要確定合理的孕震周期時間起點及起算震級。華南沿海地震帶地震活動具有低潮期和高潮期交替出現(xiàn)的周期性特征，1400年以來的地震活動可劃分為兩個活動周期:1400～1710年為第一活動周期;1711年至今為第二活動周期，目前仍處于剩余釋放階段。由于歷史原因，1400年以前的地震記載很少，難以劃分更早的地震活動周期的時間界限，第一活動周期的起始時間是參照它與第二活動周期的界限而大體確定的(魏柏林等，2001)。因此，選用第二活動周期的起始時間作為累計Benioff應(yīng)變的時間起點較為合理。前人研究結(jié)果表明，華南沿海地震帶自1500年以后M≥43/4地震記載臻于完整(楊智嫻等，1991;黃瑋瓊等，1994)。由lgN－M曲線可以看出，1711年以來華南沿海地震帶M≥4.7地震相對完整、可靠，可以作為累計Benioff應(yīng)變計算的震級下限(圖2)。

圖2 1711年以來華南沿海地震帶lgN－M曲線Fig.2 The lgN－M curve of the coastal seismic belt of Southern China since 1711

2.3 回溯性預測檢驗方法

孕震斷層多鎖固段脆性破裂預測理論包含兩方面的核心內(nèi)容:一是對于含多個鎖固段的孕震斷層，每個鎖固段斷裂點與加速應(yīng)變能釋放起點的累積Benioff應(yīng)變之比，有著依賴于鎖固段個數(shù)的指數(shù)律關(guān)系，這是普適性的規(guī)律;二是對于不同地區(qū)而言，指數(shù)函數(shù)的底數(shù)均可取1.48。因此，運用該理論對華南沿海地震帶進行回溯性預測檢驗時，指數(shù)律關(guān)系和指數(shù)函數(shù)底數(shù)值1.48的普適性應(yīng)該是檢驗的重點。本文在秦四清等(2010a～f，2011)提出的預測思路的基礎(chǔ)上，進行了適當?shù)母倪M，采用如下方法進行回溯性預測檢驗。

(1)根據(jù)中國地震局監(jiān)測預報司預報管理處最新整編的《中國地震目錄》(公元前23世紀～2010年5月)①中國地震局監(jiān)測預報司預報管理處.2010.《中國地震目錄》(公元前23世紀—2010年5月).、2010年6月以來中國地震臺網(wǎng)中心地震目錄和部分越南歷史地震目錄②廣東省地震局測震研究室.1986.瓊北及其影響區(qū)地震活動性研究.，編制了1711年以來華南沿海地震帶M≥4.7地震目錄。為保證地震事件的相對獨立性，同時考慮強余震對累積Benioff應(yīng)變的影響，刪除弱余震，保留M≥6強余震。并結(jié)合上述孕震空間區(qū)域劃分方案，將地震目錄分解成華南沿海地震帶內(nèi)、外帶和東、西段4個特定孕震空間區(qū)域的地震目錄。

(2)對每個特定的孕震空間區(qū)域，分別計算其累積Benioff應(yīng)變曲線，并結(jié)合中強地震和震群事件發(fā)生的情況，判識孕震斷層應(yīng)變能加速釋放起點和各鎖固段斷裂點。

(3)確定ξ的取值(初步試算取1.48，后續(xù)計算取第(5)步中的修正值)，利用(3)式求解累計Benioff應(yīng)變誤差(或稱背景誤差)Δ，對加速應(yīng)變起點Sc和各鎖固段斷裂點Sf(k)的應(yīng)變觀測值進行誤差改正，得到其實際的應(yīng)變值Sc+Δ和Sf(k)+Δ。

(4)由于加速應(yīng)變起點和第一個鎖固段斷裂點的累計Benioff應(yīng)變值已經(jīng)自然滿足指數(shù)律關(guān)系，因此可以從第一個鎖固段斷裂點開始，利用下式對后續(xù)鎖固段斷裂點進行回溯性預測檢驗:

(5)若第(4)步回溯性預測檢驗過程中，大部分被檢驗鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變觀測值與實際應(yīng)變預測值之間的相對誤差γ＞5%，則重新修正ξ值，重復(3)、(4)步。若絕大部分鎖固段斷裂點通過相對誤差γ≤5%置信水平的檢驗，則直接跳到第(7)步。

(6)若經(jīng)反復試算絕大部分鎖固段斷裂點仍未通過相對誤差γ≤5%置信水平的檢驗，則重新判識孕震斷層應(yīng)變能加速釋放的起點和各鎖固段斷裂點，重復(2)至(5)步。

(7)利用特定孕震空間區(qū)域的累計Benioff應(yīng)變趨勢擬合曲線，結(jié)合當前累計Benioff應(yīng)變值，對未來可能發(fā)生的中強地震進行預測。

3 檢驗結(jié)果與預測應(yīng)用

華南沿海地震帶是華南地區(qū)中強地震活動的主體，歷史上幾乎所有的M≥6地震都集中在該區(qū)域。自1711年以來，華南沿海地震帶共記載(記錄)M≥4.7地震92次，其中4.7～4.9級32次，5.0～5.9級43次，6.0～6.9級15次，7.0～7.9級2次，最大地震為1918年2月13日廣東南澳7.3級和1994年9月16日南海東沙群島7.3級地震(圖1)。本文利用以上地震目錄，對華南沿海地震帶4個孕震空間區(qū)域的中強地震活動進行了回溯性預測檢驗。經(jīng)過多輪計算結(jié)果的對比分析，確定了各孕震空間區(qū)域的ξ值和累積Benioff應(yīng)變誤差Δ(表1)。為便于表述，后文均使用經(jīng)過誤差校正后的累積Benioff應(yīng)變進行分析討論，即:Sc表示經(jīng)過誤差校正后加速應(yīng)變能釋放起點的實際應(yīng)變值，相當于前文中的Sc+Δ;(k)表示經(jīng)過誤差校正后第k個鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變值，相當于前文中的(k)表示經(jīng)過誤差校正后第k個鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變預測值，相當于前文中的(k)+Δ。

表1 華南沿海地震帶中強地震回溯性預測檢驗參數(shù)Tab.1 Parameters used in retrospective prediction and test for medium-strong earthquakes in the coastal seismic belt of Southern China

3.1 華南沿海地震帶內(nèi)帶

華南沿海地震帶內(nèi)帶的整體地震活動水平較低，自1711年以來，共記載(記錄)M≥4.7地震52次，其中4.7～4.9級24次，5.0～5.9級22次，6.0～6.9級6次，最大為1936年4月1日廣西靈山63/4級地震，此次地震也是華南內(nèi)陸有歷史記載以來最大的地震?；厮菪灶A測檢驗結(jié)果顯示:以1778年10月29日廣西北流5級地震作為加速應(yīng)變能釋放的起點Sc(累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.306×108J1/2)，依次可預測各鎖固段斷裂點(1)、S*f(2)、(3)、(4)、(5)的累計Benioff應(yīng)變分別為0.419×108J1/2、0.587×108J1/2、0.821×108J1/2、1.150 ×108J1/2、1.610 ×108J1/2，實際上在累計 Benioff應(yīng)變分別為 0.419×108J1/2、0.590×108J1/2、0.824 ×108J1/2、1.147 ×108J1/2、1.617×108J1/2時發(fā)生了1806年1月11日江西會昌6級、1890年8月29日廣西陸川6級、1921年3月19日廣東南澳西北6級、1936年4月1日廣西靈山63/4級和1969年7月26日廣東陽江6.4級地震。5個被檢驗鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變觀測值與實際應(yīng)變預測值的相對誤差γ平均為0.32%、最大為0.58%，全部通過γ≤5%置信水平的檢驗。進一步預測下一個鎖固段斷裂點(6)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.254×108J1/2，目前已經(jīng)累積了1.755×108J1/2，還差0.499×108J1/2(相當于1次7.0級地震)，據(jù)擬合趨勢外推結(jié)果估計，華南沿海地震帶內(nèi)帶可能在2035年左右達到新的鎖固段斷裂條件(圖3a)。

3.2 華南沿海地震帶外帶

華南沿海地震帶外帶是華南及近海地震活動水平最高的地區(qū)，自1711年以來，共記載(記錄)M≥4.7地震40次，其中4.7～4.9級8次，5.0～5.9級21次，6.0～6.9級9次，7.0～7.9級2次，最大為1918年2月13日廣東南澳7.3級地震和1994年9月16日南海東沙群島7.3級地震?；厮菪灶A測檢驗結(jié)果顯示:以1874年6月23日廣東擔桿島53/4級地震作為加速應(yīng)變能釋放的起點Sc(累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.765×108J1/2)，依次預測鎖固段斷裂點(1)、(2)的累計Benioff應(yīng)變值分別為1.033×108J1/2、1.395×108J1/2，在其實際應(yīng)變預測值附近分別發(fā)生了2組6級地震，一組是1878年11月23日福建東山海外62級和1881年6月18日臺灣海峽6級地震，另一組是1906年3月28日福建廈門海外6級地震和1911年5月15日廣東海豐6級地震;繼續(xù)預測鎖固段斷裂點S*f(3)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.883×108J1/2，而實際上在累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.151×108J1/2時發(fā)生1918年2月13日廣東南澳7.3級地震，由于實際應(yīng)變觀測值與應(yīng)變預測值之間的相對誤差γ＞5%，因此認為第3個鎖固段斷裂點未通過檢驗。以(3)實際斷裂點作為新一輪加速應(yīng)變能釋放的

3.3 華南沿海地震帶西段

華南沿海地震帶西段自1711年以來，共記載(記錄)M≥4.7地震35次，其中4.7～4.9級11次，5.0～5.9級18次，6.0～6.9級6次，最大為1936年4月1日廣西靈山63/4級地震?；厮菪灶A測檢驗結(jié)果顯示:以1871年6月26日瓊州海峽5級地震作為加速應(yīng)變能釋放的起點Sc(累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.129×108J1/2)，依次預測鎖固段斷裂點(1)、(2)、(3)的累計Benioff應(yīng)變值分別為0.180×108J1/2、0.252×108J1/2、0.353×108J1/2，在實際累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.180×108J1/2、0.260×108J1/2時發(fā)生了1874年6月23日廣東省擔桿島53/4級地震和1890年8月29日廣西陸川6級地震，在實際累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.340×108J1/2附近，集中發(fā)生了1899年廣西武宣5級、1903年越南榮市5.2級、1905年廣東澳門外海5級、1911年廣西貴港5級和1913年海南省瓊山5級共5次M≥5地震。繼續(xù)預測鎖固段斷裂點(4)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.484×108J1/2，而實際上在累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.676×108J1/2時發(fā)生1931年9月21日南海63/4級地震，由于實際應(yīng)變觀測值與應(yīng)變預測值之間的相對誤差γ＞5%，因此認為該鎖固段斷裂點未通過檢驗。繼續(xù)以第4個鎖固段斷裂點做為新一輪加速應(yīng)變能釋放的起點，預測鎖固段斷裂點(5)、(6)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.946×108J1/2、1.324×108J1/2，實際累計Benioff應(yīng)變分別為0.975×108J1/2、1.364 ×108J1/2時發(fā)生了1936年4月1日廣西靈山63/4級地震和1994年12月31日北部灣6.1級地震。6個鎖固段斷裂點中有5個通過相對誤差γ≤5%置信水平的回溯性預測檢驗，5個通過檢驗點的相對誤差γ平均為2.53%、最大為3.65%。進一步預測下一個鎖固段斷裂點(7)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.854×108J1/2，目前已經(jīng)累積了1.508×108J1/2，還差0.346×108J1/2(相當于1次6.9級地震)，據(jù)擬合趨勢外推結(jié)果估計，華南沿海地震帶西段可能在2020年左右達到新的鎖固段斷裂條件(圖3c)。

3.4 華南沿海地震帶東段

華南沿海地震帶東段自1711年以來，共記載(記錄)M≥4.7地震57次，其中4.7～4.9級21次，5.0～5.9級25次，6.0～6.9級9次，7.0～7.9級2次，最大為1918年2月13日廣東南澳7.3級地震和1994年9月16日南海東沙群島7.3級地震?；厮菪灶A測檢驗結(jié)果顯示:以1806年1月11日江西會昌6級地震作為加速應(yīng)變能釋放的起點Sc(累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.031×108J1/2)，依次預測鎖固段斷裂點(1)、(2)的累計Benioff應(yīng)變值為1.341×108J1/2、1.743 ×108J1/2，在其實際應(yīng)變預測值附近分別發(fā)生了2組6級地震，一組是1878年11月23日福建東山海外62級和1881年6月18日臺灣海峽6級地震，另一組是1906年3月28日福建廈門海外6級地震和1911年5月15日廣東海豐6級地震。繼續(xù)預測鎖固段斷裂點(3)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.267×108J1/2，在實際累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.467×108J1/2時發(fā)生1918年2月13日廣東南澳7.3級地震，由于實際應(yīng)變觀測值與應(yīng)變預測值之間的相對誤差γ＞5%，因此認為該鎖固段斷裂點未通過檢驗。繼續(xù)以第3個鎖固段斷裂點做為新一輪加速應(yīng)變能釋放的起點，預測鎖固段斷裂點(4)、(5)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?.201×108J1/2、4.169×108J1/2，在實際累計Benioff應(yīng)變分別為3.184×108J1/2、4.167×108J1/2時發(fā)生了1962年3月19日廣東河源6.1級地震和1994年9月16日南海東沙群島7.3級地震。5個鎖固段斷裂點中有4個通過相對誤差γ≤5%置信水平的回溯性預測檢驗，4個通過檢驗點的相對誤差平均為0.76%、最大為2.30%。進一步預測下一個鎖固段斷裂點(6)的累計Benioff應(yīng)變?yōu)?5.420×108J1/2，目前已經(jīng)累積了4.296×108J1/2，還差1.124×108J1/2(相當于1次7.5級地震)，據(jù)擬合趨勢外推結(jié)果估計，華南沿海地震帶東段可能在2027年左右達到新的鎖固段斷裂條件(圖3d)。

圖3 華南沿海地震帶內(nèi)帶(a)，外帶(b)，西段(c)，東段(d)累積Benioff應(yīng)變—時間曲線Fig.3 Cumulative Benioff strain-time curve of inner zone(a)，outer zone(b)，west segment(c)，east segment(d)in the coastal seismic belt of Southern China

4 結(jié)論與討論

(1)依據(jù)孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論及改進的回溯性預測檢驗方法，對華南沿海地震帶內(nèi)帶、外帶、西段、東段4個孕震空間區(qū)域進行了中強地震回溯性檢驗，21個鎖固段斷裂點中有18個通過了相對誤差γ≤5%置信水平的檢驗，通過率86%。特別是地震活動水平較弱的華南沿海地震帶內(nèi)帶，5個被檢驗鎖固段斷裂點的實際應(yīng)變觀測值均十分接近預測值，最大相對誤差為0.58%。這說明對于華南沿海地震帶這樣的中等—弱震構(gòu)造區(qū)，孕震斷層多鎖固段斷裂點與加速應(yīng)變能釋放起點的累積Benioff應(yīng)變之比，基本符合依賴于鎖固段個數(shù)的指數(shù)律關(guān)系，證實了對于特定孕震區(qū)內(nèi)的任何破裂都是有聯(lián)系的，任何事件都不是孤立發(fā)生的，都與鎖固體在不同變形階段的破裂過程密切相關(guān)。

(2)在中強地震回溯性檢驗的基礎(chǔ)上，給出了4個孕震空間區(qū)域未來強震的臨界應(yīng)變值、可能的發(fā)震時間和根據(jù)臨界Benioff應(yīng)變與當前Benioff應(yīng)變的差值估算的震級。在應(yīng)用于地震綜合預測時，還必須充分考慮研究區(qū)地震活動的時間不均勻性。未來百年內(nèi)，華南沿海地震帶將處在本活動期的剩余釋放階段和下一活動期的前期，各孕震空間區(qū)域可能不是以1次7級左右地震的形式集中釋放，而是以多次5～6級地震的形式釋放掉積累的能量。

(3)回溯性預測檢驗結(jié)果表明，華南沿海地震帶內(nèi)帶、外帶、西段、東段的ξ值分別取1.40、1.35、1.40和1.30時，才能使絕大部份鎖固段斷裂點通過相對誤差γ≤5%置信水平的檢驗。華南沿海地震帶的ξ值與秦四清等(2010a)推算的平均值1.48存在差別，可能與以下因素有關(guān):一是不同研究區(qū)地殼介質(zhì)均勻程度的差異。對于特定的孕震區(qū)域，ξ的大小取決于地殼介質(zhì)的均勻程度，介質(zhì)越均勻，ξ也就越高。華南沿海地震帶地質(zhì)歷史上遭受多期構(gòu)造運動的改造，地殼介質(zhì)比較破碎、均勻程度較差，故ξ較低。二是地質(zhì)環(huán)境與實驗室條件的差異。秦四清等(2010a)依據(jù)室內(nèi)緩慢加載試驗條件下得出的巖樣均勻性指標，推算出ξ的平均值為1.48，而實際上地震的演化過程是一個長期過程，可長達數(shù)百年乃至數(shù)千年，地殼巖石的加載速率遠低于室內(nèi)巖樣。三是地震目錄的缺失也可能對ξ產(chǎn)生影響。

(4)雖然本文以華南沿海地震帶為剖析的對象，針對孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論方法應(yīng)用于中等—弱震構(gòu)造區(qū)的適宜性問題進行了討論，也得到一些初步的認識，但由于研究對象比較單一，所以這些認識很可能是片面性的，能否推廣應(yīng)用到其他中等—弱震構(gòu)造區(qū)，還需進一步開展深入研究和應(yīng)用檢驗。

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