地震活動有何規(guī)律

孫士鋐

全球強(qiáng)震活動最顯著的特點是：強(qiáng)震活動在空間分布上的相對集中成帶性和在時間域具有活躍—平靜的交替出現(xiàn)過程

2016年的4月10日至17日，在短短8天時間內(nèi)，全球先后發(fā)生了多次地震：4月10日阿富汗7.1級地震，4月13日緬甸7.2級地震，4月16日日本7.3級地震，4月17日厄瓜多爾7.5級地震，另有數(shù)個地區(qū)還發(fā)生了多次5?6級的地震。其中，日本7.3級地震與厄瓜多爾7.5級地震給當(dāng)?shù)貛砹藝?yán)重的災(zāi)難。

上述一系列強(qiáng)震引起了社會公眾的關(guān)注。

活躍-平靜交替出現(xiàn)

近100年來的地震觀測資料顯示：全球平均每年發(fā)生7級以上地震約20次;6級以上地震100多次;5級以上地震1000多次;4級以上地震約1萬次;3級以上地震約10萬次。也就是5級多的地震平均每天有3～4次。

地震震級和能量的關(guān)系為：地震震級每提高一級，地震能量提高約31.6倍;地震震級每提高兩級，地震能量提高約1000倍。2011年3月11日日本發(fā)生的9.0級地震，其能量相當(dāng)于1000個7.0級地震。

全球強(qiáng)震活動最顯著的特點是：強(qiáng)震活動在空間分布上的相對集中成帶性和在時間域具有活躍平靜的交替出現(xiàn)過程。圖為印度尼西亞首都雅加達(dá)，一名地質(zhì)工作者查看地震波

全球強(qiáng)震活動最顯著的特點是：強(qiáng)震活動在空間分布上的相對集中成帶性和在時間域具有活躍—平靜的交替出現(xiàn)過程。

經(jīng)研究，全球強(qiáng)震活動主要集中在兩大地震活動帶：一是環(huán)太平洋地震帶，即太平洋的周邊地區(qū)，包括南北美洲的智利、秘魯、厄瓜多爾、危地馬拉、墨西哥、美國等國家的西海岸，阿留申群島、千島群島、日本列島、琉球群島以及菲律賓、印度尼西亞和新西蘭等國家和地區(qū)。這個地震帶是地震活動最強(qiáng)烈的地帶，全球約80%的地震都發(fā)生在這里。二是歐亞地震帶，從歐洲地中海經(jīng)希臘、土耳其、我國的西藏延伸到印度洋的東北邊界，也稱地中海-喜馬拉雅地震帶。這個地震帶的地震活動占全球地震的15%。

就中國大陸而言，東經(jīng)107°以西的中國大陸西部地區(qū)，由于直接受到印度板塊的強(qiáng)烈碰撞，地震活動的強(qiáng)度和頻度均大于中國大陸的東部地區(qū)。20世紀(jì)中國大陸發(fā)生7級以上淺源地震64次，其中東經(jīng)107°以西的中國大陸西部地區(qū)56次，占87.5%，且其釋放的地震能量占整個大陸的95%以上。

地震活動的活躍與平靜交替出現(xiàn)的現(xiàn)象，在時間上具有層次性，十年尺度的活躍與平靜交替分別稱為活躍幕與平靜幕;百年尺度的稱為活躍期與平靜期。自19世紀(jì)末以來，中國大陸7級以上地震大致經(jīng)歷了5個地震平靜和活躍幕交替的輪回。其中較為完整的輪回是4個（1907～1937;1938～1955;1956～1976;1977～2001），輪回的平均時間是25±5年;輪回中發(fā)生七級以上地震16±4次。其中平靜幕和活躍幕的持續(xù)時間平均分別為8±2年和17±6年; 平靜幕和活躍幕中每年發(fā)生7級地震平均分別為0.2±0.1次和1.0±0.3次。

地震的序列類型

研究地震的序列類型是分析判定地震形勢的一種重要途徑，對搶險救災(zāi)和應(yīng)急決策有至關(guān)重要的作用。

地震序列是指某一時間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生在同一震源體內(nèi)的一組按次序排列的地震。一個地震序列中最強(qiáng)的地震稱為主震;主震后在同一震區(qū)陸續(xù)發(fā)生的較小地震稱為余震;主震前在同一震區(qū)發(fā)生的較小地震稱為前震。

地震序列大致可分3種類型：（1）主震型。主震的震級高，很突出，主震釋放的能量占全地震序列的90%以上。又可分為“主震-余震型”和前震-主震-余震型”兩類;（2）震群型，沒有突出的主震，主要能量是通過多次震級相近的地震釋放出來的;（3）孤立型，其主要特點是幾乎沒有前震，也幾乎沒有余震。

專家對地震序列類型的判定，主要是依據(jù)已發(fā)生地震的運(yùn)動學(xué)參數(shù)與動力學(xué)參數(shù)的相關(guān)指標(biāo)，以及地震區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造等。

例如，統(tǒng)計1966～1992年中國MS≥5.5級的165次地震中，其中有前震群（前震序列）的占6%，有直接前震的占20.6%;在MS≥7.0的15次地震中有前震群的占20%，直接前震的占53%。

前震活動有可能從序列特征、震源機(jī)制、震源參數(shù)的演變、地震波的振幅比、輻射特性及頻譜等方面從正常地震活動中加以鑒別。例如，1975年遼寧海城7.3級地震之前發(fā)生過前震序列，該前震序列表現(xiàn)出震級不斷增大、頻度上升、震中位置集中和震源深度變化小等特點。

4月16日的日本7.3級地震為前震-主震-余震型序列，4月14日的6.5級地震為其前震。

強(qiáng)震之間的關(guān)聯(lián)性

強(qiáng)震之間的關(guān)聯(lián)性，表現(xiàn)為強(qiáng)地震活動地點或成組地震活動在地域變遷軌跡上有規(guī)律可循。

例如，在中國大陸西部，沿著祁連山斷裂帶上的1920年海原8.5級地震-1927年古浪8級地震-1932年昌馬7.6級地震，顯示出從東到西的定向遷移。另外，在土耳其北安納托利亞斷裂上，自東向西的1939年埃爾津詹8.0級大地震-1943年拉迪克7.5級地震-1944年蓋拉特7.2級地震-1957年阿班特7.0級地震-1999年伊茲米特7.4級大地震的定向遷移，是全球典型的大地震沿著斷裂帶遷移的圖像。再例如，我國華北地區(qū)1966年邢臺7.2級地震、1969年渤海7.4級地震、1975年海城7.3級地震及1976年唐山7.8級地震，11年間構(gòu)成了一個7級地震的逆時針旋轉(zhuǎn)的遷移圖像。

至于在較短的時間內(nèi)，相距幾百公里，數(shù)千上萬公里的一組地震之間是否具有關(guān)聯(lián)性？從地殼運(yùn)動的動力源角度是具有關(guān)聯(lián)性。無論是地幔對流的動力、板塊運(yùn)動的動力、地球自轉(zhuǎn)的動力、還是太陽和月球?qū)Φ厍虻囊?，地球?nèi)部構(gòu)造運(yùn)動引起的地震是與地球整體運(yùn)動有關(guān)。但目前認(rèn)為，如4月16日日本7.3級地震與4月17日厄瓜多爾7.5級地震之間，并不存在相互影響的關(guān)系。

釋放的能量是關(guān)鍵特征

“地震活躍期”是指地震活動相對頻繁和強(qiáng)烈的時期。地震活躍期是相對地震平靜期而言的，只是一個相對的概念。判斷地球是否已進(jìn)入地震活躍期的現(xiàn)象主要是基于對歷史強(qiáng)震在時間上具有活躍與平靜交替性的認(rèn)識。

從美國地質(zhì)勘探局公布的數(shù)據(jù)來看，近年來全球強(qiáng)震頻率并未增加。數(shù)據(jù)顯示，2016年1月24日，美國阿拉斯加州南部發(fā)生7.1級地震;4天后，俄羅斯堪察加半島發(fā)生7.2級地震;一個月后的3月2日，印度尼西亞西蘇門答臘省附近海域發(fā)生7.8級地震;然后，就是4月16日日本九州的7級（日本測定為7.3級）地震和厄瓜多爾的7.8級地震。平均下來，每個月的地震次數(shù)跟全球長期的平均水平相差無幾。而此前5年，7級及以上地震的次數(shù)分別是：2015年19次、2014年12次，2013年19次、2012年13次、2011年20次。這些數(shù)據(jù)顯示全球并未進(jìn)入地震活躍期。

但如果取全球8.5級特大地震為指標(biāo)，地球自2004年開始已明顯進(jìn)入了地震活躍期。上世紀(jì)下半段，在1964年以后，直至2004年，全球發(fā)生8級以上巨大地震的頻次明顯減少，沒有發(fā)現(xiàn)有8.5級以上巨大地震的記錄。而從2004年12月26日印尼9.1級地震后，全球先后發(fā)生了2005年3月29日印尼8.5級地震;2007年9月12日印尼8.5級地震;2010年2月27日智利8.8級地震;2011年3月11日日本9.0級地震及2012年4月11日印尼8.6級地震，在短短的8年時間內(nèi)發(fā)生了6次8.5級以上巨大地震。

需要特別指出的是，一次8.5級地震的能量相當(dāng)于180個7.0級地震。這是一個基本的活動特征，這個特征表明從2004年以來我們一直處于一個全球8級以上巨大地震的活躍時段，這個活躍的時段預(yù)計還將會持續(xù)一段時間。

另一個需要指出的特征是，某類地震能量特別巨大的地震事件，是只能在地震活躍期才有可能發(fā)生。這類地震事件在非活躍期無法解釋。例如，1960年智利大地震，震區(qū)在一個月內(nèi)發(fā)生了6次7級以上大地震，主震的矩震級達(dá)到9.5級。而在這一活躍期，在印尼蘇門答臘海域，不到8年發(fā)生了6次8級以上大地震，其中8.5級以上4次。

（作者系中國地震臺網(wǎng)中心研究員）