蘆山地震的預(yù)測*

胡 輝，曾佐勛，蘇有錦，付 虹，王 銳

(1. 中國科學(xué)院云南天文臺，云南 昆明 650011；2. 中國地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074；3. 云南省地震局，云南 昆明 650224)

CN 53-1189/P ISSN 1672-7673

蘆山地震的預(yù)測*

胡 輝1，曾佐勛2，蘇有錦3，付 虹3，王 銳1

(1. 中國科學(xué)院云南天文臺，云南 昆明 650011；2. 中國地質(zhì)大學(xué)，湖北 武漢 430074；3. 云南省地震局，云南 昆明 650224)

2013年4月20日中國四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了7.0級地震，對于這次地震發(fā)生的時間和地點，震前有不同程度的預(yù)測。為了推動地球科學(xué)發(fā)展，提高地震預(yù)測水平，以達(dá)到最大限度地減輕地震災(zāi)害損失，特對此作一小結(jié)。2011年3月11日日本東北部海域發(fā)生9級地震以后，利用可公度性原理，分析了近年來發(fā)生在世界各地的大地震，發(fā)現(xiàn)這些地震發(fā)生的時間具有可公度性，且它們基本上發(fā)生在其時間軸上的可公度值點上。根據(jù)對川滇塊體地震信息的可公度性分析，該研究區(qū)的可公度值是2.44年，因而2013.24年就是未來地震可能發(fā)生的時間點；根據(jù)衛(wèi)星重力異常反映的地殼密度異常變化圖，雅安西側(cè)與汶川具有兩個特征相同的獨立的衛(wèi)星重力局部高異常梯度突變區(qū)，2008年的汶川地震只是釋放了龍門山斷裂帶東北段的能量和應(yīng)力，這導(dǎo)致能量和應(yīng)力在龍門山斷裂帶南西段，特別是南西端與重力異常突變位置的疊加區(qū)加速積聚和集中，因此曾佐勛多次指出四川的下一個大震將在雅安與康定之間發(fā)生。這兩方面的分析都是震前的，可惜它們是彼此獨立的。如果事前能將這兩個方面的預(yù)測加以綜合分析，則可以達(dá)到短期預(yù)測的目的。這再一次表明，地震預(yù)測必須走綜合分析之路。

地震；可公度性；地殼密度

2013年4月20日8時02分(北京時間)，我國四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了7.0級地震，這是自2008年5月12日四川汶川8.0級地震以來，四川省發(fā)生的又一次破壞性大地震，地震發(fā)生后有關(guān)科技工作者已陸續(xù)對其展開研究。本著不斷總結(jié)經(jīng)驗、教訓(xùn)，以提高預(yù)測水平，本文從地震事件的可公度性和四川地殼密度測量兩方面的結(jié)果來看，如果當(dāng)時這兩者能夠很好地結(jié)合起來，就能夠準(zhǔn)確地預(yù)測這次地震發(fā)生的時間和地點。在2011年3月11日日本東北部海域發(fā)生9級地震以后，利用可公度性原理，分析了近年來發(fā)生在世界各地的大地震，發(fā)現(xiàn)這些地震發(fā)生的時間具有可公度性，且它們基本上發(fā)生在其時間軸的可公度值點上。

1 發(fā)震時間的預(yù)測

1.1 可公度性

可公度性是自然界的一種秩序，所以是一種信息系[1]?！翱晒刃浴?(Commensurability)一詞，最早由提丟斯和波特提出，他們注意到太陽系星體圍繞軌道運行天體的“平均運動”與其到軌道中心的主星的距離有關(guān)，并利用數(shù)學(xué)的數(shù)量給出“平均運動”的經(jīng)驗關(guān)系式，后成為著名的提丟斯-波特定則[2-3]。

(1)

這里an是行星n到太陽的距離，單位是天文單位，n是行星離太陽由近到遠(yuǎn)的編號。對于水星n不是1，而是取 ∞，β就是可公度值。

我國著名地球物理學(xué)家翁文波研究了提丟斯-波特定則，并首先指出，地震發(fā)生的時間具有可公度性，把這一首先是由天文學(xué)家提出的可公度原理應(yīng)用于重大自然災(zāi)害的預(yù)測，使之發(fā)展成為一種已被國內(nèi)外學(xué)者在自然災(zāi)害預(yù)測中廣泛使用的理論[4]?？晒纫部啥x：

(2)

Xi和Xi+Δi是數(shù)據(jù)集{Xi}的任意兩元素，且Xi和Xi+Δi∈{Xi}，若K=1,2,3,……成立，則稱{Xi}為具有可公度序列，ΔX是信息數(shù)據(jù)集的可公度數(shù)據(jù)，若K恒等于1，則ΔX即是{Xi}的周期。

1.2 川滇塊體地震信息的可公度性

在2011年3月11日日本東北部海域發(fā)生9級地震以后，利用可公度性原理，分析了近年來發(fā)生在世界各地的大地震，發(fā)現(xiàn)這些地震發(fā)生的時間具有可公度性，且它們基本上都發(fā)生在其時間軸的可公度值點上[5]。在該文中，分析了20世紀(jì)以來川滇塊體信息的可公度性(見表1)。

在表1中，ΔX是可公度值，第1列是序號，第2列是用年月日表示的地震發(fā)生的日期，第3列是用年和年的小數(shù)表示的地震發(fā)生的時間，第4列是相鄰兩次地震Xi+1與Xi之間的時間間隔，第5列K是該兩次地震之間相距的可公度值的倍數(shù)，第6列是K與可公度值ΔX的乘積，第7列是第4列與第6列的差，即根據(jù)可公度性得到的預(yù)測誤差。

為了便于理解，本文給出了圖1，在圖1中，地震發(fā)生的日期(年×10 000+月×100+日)在括號內(nèi)，帶有箭頭橫線上的數(shù)字就是該相鄰兩次地震間的時間間隔，其下面是K的數(shù)值，即根據(jù)可公度性預(yù)測，后一次地震應(yīng)該是發(fā)生在它的時間軸上距前一次地震K倍的可公度點上。

圖1 自1 900.0以來川滇塊體地震信息的可公度性

Fig.1 A figure showing the commensurability of earthquakes in the Sichuan-Yunnan block since 1900.0

從表1可以看出，川滇塊體地震可公度值等于2.44年，當(dāng)K=2時，則可得：

2013-04-20=2008.36+2.44×2=2013y3m29d+22天，

這與2014年4月20日蘆山地震相差22天，它的絕對誤差為22天，相對誤差為0.03。所以，從可公度性來看，這次地震的發(fā)生是必然的，也是可以預(yù)測的。

2 發(fā)震地點的預(yù)測

根據(jù)衛(wèi)星重力異常反映的地殼密度異常變化圖，自2009年以來，曾佐勛曾經(jīng)多次在給博士生講授地震監(jiān)測預(yù)測課程內(nèi)容時提出四川下一個大震在雅安與康定之間的預(yù)測。2012年11月25日在北京工業(yè)大學(xué)地震研究所召開的中國地球物理學(xué)會天災(zāi)預(yù)測專業(yè)委員會議上，討論中國西南地區(qū)中期預(yù)測地點時，他再次重申了這一觀點(見圖2)①，并且在2012年6月26日回復(fù)張建國的電子郵件中具體指出預(yù)測位置是雅安與康定之間的瀘定北東附近(私人電子郵件)。

表1 自1900.0以來川滇塊體地震信息的可公度性

這一震中位置預(yù)測主要依據(jù)兩方面的分析：

(1)雅安西側(cè)與汶川兩地，具有兩個特征相同的獨立的衛(wèi)星重力局部高異常梯度突變區(qū)間(圖2)，都是處于中地殼高導(dǎo)低速層的邊緣靠四川盆地一側(cè)(即剖面上的尖端位置)。

(2)汶川(Ms8.0)巨震只是釋放了龍門山斷裂帶北東段的能量和應(yīng)力，這導(dǎo)致能量和應(yīng)力在龍門山斷裂帶南西段，特別是南西端與重力異常突變疊加區(qū)(即中上地殼密度突變區(qū))的加速積累和集中。

圖2 雅安地震震中，預(yù)測震中，汶川地震震中，龍門山斷裂帶及其與2～360階衛(wèi)星重力異常的關(guān)系 (引自曾佐勛, 王杰(2013)[6]，衛(wèi)星重力異常資料據(jù)費琪[6-7])

Fig.2 A map showing the locations of the actual epicenter and the predicted epicenter of the Ya’an earthquake. The epicenter of the Wenchuan earthquake, the Longmenshan fault zone, and gravity anomalies with orders from 2 to 360 from satellite measurements are also plotted to show their relationships to the Ya’an earthquake. The epicenter locations are adapted from Zeng Zuoxun and Wang Jie, 2013[6]. The data of gravity anomalies are from Fei Qi[6-7]

3 關(guān)于震級

本文的表1，實際上采用的是龍小霞等人于2006年用五元可公度式預(yù)測汶川地震所用的地震目錄[8]，所以有少數(shù)地震小于7.0的。實際上，在引潮力與全球大地震等文[9-10]中早已指出，根據(jù)恩達(dá)爾的分析，大于等于7.0以上的地震目錄才是可靠的[11]，而大于8.0的地震又太少了，小于7.0的地震又由人類活動所誘發(fā)，所以，討論和分析基本上是針對大于等于7.0的地震，所預(yù)測的也就必然是大于等于7.0的地震。曾佐勛預(yù)測的雅安大震，就是指大于7級而小于8級的地震(大于8級稱為巨震)，其依據(jù)是雅安的衛(wèi)星重力異常梯度次于汶川的衛(wèi)星重力異常梯度(圖2)。

4 結(jié)束語

(1)地震預(yù)測必須走多手段綜合分析預(yù)測之路，如果震前能夠很好地將川滇塊體的可公度性分析與該地區(qū)的衛(wèi)星重力異常分析結(jié)果結(jié)合起來，就能有效地預(yù)測這次地震。

(2) 地震的發(fā)生似乎是偶然的，其實不然，它是必然性寓于偶然性中。就本例而言，從川滇塊體的可公度性分析，將有一大地震發(fā)生于2013年；而從地殼密度分布圖分析，將有一大地震發(fā)生于雅安市西側(cè)，所以無論從時間還是地點來講，這個地震的發(fā)生是必然的。

(3)人類的歷史就是從必然王國向自由王國發(fā)展的歷史，只要能夠堅持不斷地總結(jié)經(jīng)驗和教訓(xùn)，就會有所發(fā)現(xiàn)，有所前進(jìn)，地震預(yù)測這個世界性的科學(xué)難題[12-13]，最終必將被人們攻克。

致謝：中國地球物理學(xué)會天災(zāi)預(yù)測專業(yè)委員會顧問、英籍華人陳一文博士給予了很多幫助，對此表示衷心感謝。

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On the Forecasts of the Lushan Earthquake in 2013

Hu Hui1, Zeng Zuoxun2, Su Youjin3, Fu Hong3, Wang Rui1

(1. Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650011, China; 2. University of Geosciencesof China, Wuhan 430074, China, Email: zuoxun.zeng@126.com; 3. Seismological Bureauof the Yunnan Province, Kunming 650224, China)

A magnitude 7.0 earthquake occurred at the Lushan County, Ya’an City, Sichuan Province, China in April 20, 2013. We had various forecasts of the time and location of this earthquake. In order to advance development of geosciences and improve accuracies of forecasts of earthquakes, which, should help to minimize damages from earthquakes, we summarize these forecasts in this paper. After a magnitude 9 earthquake occurred off the northeastern coast of Japan on March 11, 2011, we used the method of commensurability to analyze the earthquakes in recent years in the world and found that the dates of these earthquakes are all at commensurable points. According to our analyses dates (in units of years from the A.D.) of earthquakes in the Sichuan-Yunnan block follow a law of commensurability as 2.44K+b with K an integer numbering between 0 and 5. From this law we predicted an earthquake to occur at the time 2013. 24 A.D. in the block, which is consistent with the Ya’an (Lushan) earthquake. We further checked a map of gravity anomalies from satellite measurements, which actually reflects the distribution of crust-density anomalies. From the map we found that there were two highly abnormal regions of local abrupt changes of gravity gradients on the west side of the Ya’an and at the Wenchuan County, respectively. The two regions have common characteristics. The 2008 Wenchuan earthquake only released the energy and stress in the northeastern section of the Longmenshan fault zone. In the southwestern section of the fault zone, particularly in the regions of gravity anomalies there, the energy and stress became more concentrated due to the Wenchuan earthquake. Prior to the Ya’an earthquake one of us (Zeng Zuoxun) had noticed the pattern of gravity anomalies and repeatedly pointed out that the next high-magnitude earthquake in the Sichuan Basin after the Wenchuan earthquake was about to happen between Ya’an and Kangding. It is unfortunate that the studies of commensurability and gravity anomalies were carried out by different authors without communications about the studies. If the two studies were combined before the Ya’an earthquake, a short-term forecast of the earthquake could have been realized. This once again shows that earthquake forecasts need to take synthetic approaches.

Earthquake; Commensurability; Crust density

中國科技部攻關(guān)項目 (2012BAK19B01-07) 和國家“985”創(chuàng)新平臺建設(shè)項目 (長江三峽庫區(qū)地質(zhì)災(zāi)害研究) 資助.

2014-07-25；修定日期：2014-09-15 作者簡介：胡 輝，男，研究員. 研究方向：天文與地震等重大自然災(zāi)害的相關(guān)研究. Email: huhui@mail.ynao.ac.cn 通訊作者：曾佐勛，男，教授. 研究方向：地震地質(zhì). Email: zuoxun.zeng@126.com

P313.75

A

1672-7673(2015)02-0247-06

, 王杰, 2013. 雅安地震：一個成功的中期預(yù)測案例，

時間：2013-05-03