青藏塊體及周邊區(qū)域強(qiáng)震綜合預(yù)測(cè)研究

屠泓為 萬(wàn)秀紅 姚家駿

青藏塊體及周邊區(qū)域強(qiáng)震綜合預(yù)測(cè)研究

屠泓為 萬(wàn)秀紅 姚家駿

屠泓為，漢族，1977年出生于陜西鎮(zhèn)安，中共黨員，碩士學(xué)歷學(xué)位，副研究員，地質(zhì)構(gòu)造/地球物理學(xué)專業(yè)，2001年7月本科畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)構(gòu)造專業(yè)，2001年7月在中國(guó)黃金總公司下屬的鏵廠溝金礦參加工作，2003—2006年在中國(guó)地震局蘭州地震研究所攻讀地球物理學(xué)專業(yè)碩士學(xué)位，2006年7月進(jìn)入青海省地震局工作，現(xiàn)任青海省地震局預(yù)報(bào)中心副主任（主持工作）。主持廳局級(jí)課題7項(xiàng)，省部級(jí)課題3項(xiàng)，以主要骨干身份參與課題10余項(xiàng)，以第一作者撰寫論文26篇，其中SCI論文1篇、核心期刊論文10余篇，參與論文撰寫23篇；2013年1月至2014年1月在德國(guó)地學(xué)研究中心（GFZ）交流訪問學(xué)習(xí)1年，從事過地震大形勢(shì)、測(cè)震、前兆資料分析等研究工作，目前從事大震地下位錯(cuò)反演、地形變解算、構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)分析等方面研究。

我國(guó)歷史地震災(zāi)害及研究現(xiàn)狀概述

眾所周知，我國(guó)是世界上大陸地震活動(dòng)最為強(qiáng)烈的國(guó)家之一。據(jù)史料記載，1556年陜西華縣大地震死亡人數(shù)為83萬(wàn)，成為世界地震災(zāi)害史上死亡人數(shù)最多的一次慘痛事件。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，我國(guó)22個(gè)省會(huì)城市和2/3的人口百萬(wàn)以上城市均位于強(qiáng)地震危險(xiǎn)區(qū)，其中11個(gè)省會(huì)城市存在發(fā)生7級(jí)以上地震的可能性，17個(gè)省會(huì)城市存在發(fā)生6.5級(jí)以上強(qiáng)震的可能性（陳颙等，2005）。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)地震死亡人數(shù)約占全球地震死亡人數(shù)的一半，是世界上地震災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。

1900年至2015年，我國(guó)發(fā)生造成人員傷亡的地震約500余次，其中1920年海原大地震和1976年唐山大地震都造成了20萬(wàn)以上人員的死亡，兩次地震時(shí)間間隔為56年；造成1萬(wàn)人以上傷亡的地震13次，平均間隔7.5年；造成1000人以上傷亡的地震30次，平均間隔2.4年；造成100人以上傷亡的地震86次，平均間隔0.8年。尤其令人記憶猶新的是2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震，死亡近10萬(wàn)人；2010年4月14日玉樹7.1級(jí)地震造成3000余人傷亡；2013年4月20日蘆山7.0級(jí)地震造成196人死亡；2013年7月22日岷縣漳縣6.6級(jí)地震造成94人死亡；2014年8月3日魯?shù)?.5級(jí)地震共造成600余人死亡等等。這些地震及其造成的巨大災(zāi)害時(shí)刻提醒著我們，地震離我們并不遙遠(yuǎn)。多次震例表明，小震也可能造成重大災(zāi)害。因此，地震災(zāi)害對(duì)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)與社會(huì)發(fā)展造成的巨大影響不容忽視，需要重點(diǎn)關(guān)注和研究。

李四光曾經(jīng)指出，研究地震的首要目的是盡量避免地震造成損失，或者使損失減少到最低限度；另一個(gè)目的是抗震，當(dāng)我們?cè)谀承┛赡馨l(fā)生地震的地區(qū)需要進(jìn)行工程建設(shè)時(shí)，則必須考慮如何使建筑物能抵御地震的破壞。這兩個(gè)目的都是明確的，都具有重要的政治意義和經(jīng)濟(jì)意義（李方全，2011）。結(jié)合歷史震例及人員傷亡和生命財(cái)產(chǎn)的損失，我們認(rèn)為重大地震災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警和防治不僅是一個(gè)自然科學(xué)的問題，而且是關(guān)系到國(guó)家公共安全的社會(huì)問題。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)迅速崛起、城市化迅猛發(fā)展的過程中，預(yù)防地震的投入雖有所增加，但地震災(zāi)害損失的上升速度超過了經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度。因此，在未來很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，地震預(yù)測(cè)、預(yù)防、預(yù)警研究工作的穩(wěn)步發(fā)展將是防震減災(zāi)事業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。

正如陳運(yùn)泰院士（2006）所說，人類生活在地球這樣一個(gè)不斷活動(dòng)變化的行星上。地球是我們的共同家園，是與人類生存發(fā)展密切相關(guān)的一個(gè)行星。加強(qiáng)國(guó)際合作和不同地學(xué)專業(yè)合作，對(duì)于認(rèn)識(shí)地球、探索地下結(jié)構(gòu)，總結(jié)地下物質(zhì)運(yùn)移規(guī)律、地震發(fā)生規(guī)律，促進(jìn)人與自然和諧相處以及人類發(fā)展均具有重要的意義。

在中國(guó)地震局地震科技星火項(xiàng)目的資助下，結(jié)合前人的研究成果，我們對(duì)青藏塊體及鄰近區(qū)域強(qiáng)震危險(xiǎn)性進(jìn)行了綜合預(yù)測(cè)研究。

項(xiàng)目研究背景及成果

查閱歷史地震目錄（圖1、圖2）可知，1900年以前，青藏高原的強(qiáng)震記錄十分稀少，而1900年以后中強(qiáng)震明顯增多，表明該區(qū)域由于歷史文化落后及人煙稀少而漏記了很多地震。統(tǒng)計(jì)表明，1900年以來青藏塊體是中國(guó)大陸7級(jí)以上地震的主體區(qū)域，也是全球地球物理學(xué)家最為關(guān)注的地區(qū)。

圖1 青藏塊體及鄰近區(qū)域地震時(shí)空分布圖

圖2 青藏塊體及鄰近區(qū)域地震M-T圖

1900年以來該區(qū)域記錄到36次7級(jí)以上地震，為大震多發(fā)區(qū)，值得深入研究。特別是新中國(guó)成立以來，該區(qū)域發(fā)生了1950年8月15日西藏察隅—墨脫8.6級(jí)地震、2001年11月14日昆侖山口西8.1級(jí)地震、2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震、2015年4月25日尼泊爾8.1級(jí)地震等4次8級(jí)以上地震，尤其是2008 年5月12日汶川8.0級(jí)地震造成的重大人員傷亡和巨大經(jīng)濟(jì)損失，引起了人們廣泛的關(guān)注，而2015年 4月25日尼泊爾8.1級(jí)地震的發(fā)生再次使人們認(rèn)識(shí)到地震災(zāi)害離我們并不遙遠(yuǎn)，我們面臨的地震形勢(shì)也十分嚴(yán)峻，需要深入研究和預(yù)防。

基于前人研究基礎(chǔ)和上述研究現(xiàn)狀，課題組成員從大地構(gòu)造背景、強(qiáng)地震活動(dòng)性、震源機(jī)制解分布特征、大震破裂、應(yīng)力變化等方面，綜合分析青藏塊體的地震信息，以期對(duì)青藏塊體的構(gòu)造相互作用、地震分布相關(guān)性、震級(jí)相關(guān)性等方面進(jìn)行初步探索，進(jìn)而結(jié)合這些背景信息和小區(qū)域地震的活動(dòng)情況，對(duì)青藏區(qū)域未來地震的優(yōu)勢(shì)區(qū)域進(jìn)行嘗試性預(yù)測(cè)和對(duì)以前地震的預(yù)測(cè)狀況進(jìn)行檢驗(yàn)。2012年提交的預(yù)測(cè)區(qū)域，目前已得到2013年7月22日岷縣6.6級(jí)地震的驗(yàn)證；結(jié)合歷史地震周期、能量場(chǎng)、震源機(jī)制解（圖3）、應(yīng)力場(chǎng)的變化、周邊地震的指示作用等方面的研究，認(rèn)為未來一定時(shí)期內(nèi)，青藏塊體及其周圍將是7級(jí)左右地震發(fā)生的活躍區(qū)域。具體意見如下。

圖3 青藏塊體內(nèi)部7級(jí)以上地震震源機(jī)制解特性分析

（1）阿爾金斷裂帶的兩端，即與喀喇昆侖山斷裂帶的交匯區(qū)域、與祁連山地震帶的交匯區(qū)域?qū)⑹俏磥淼膹?qiáng)震乃至大震的優(yōu)勢(shì)危險(xiǎn)區(qū)域。依據(jù)有二：一為阿爾金斷裂是青藏塊體與柴達(dá)木地盾交匯區(qū)域的深大斷裂，其位移分量一直處于高值狀態(tài)；二為可能存在歷史大地震80～100年的重復(fù)周期狀態(tài)，其中西部區(qū)域1924年民豐發(fā)生過7.2、7.3級(jí)兩次大震，東部發(fā)生過1927年古浪8.0級(jí)地震，以及其東部區(qū)域海原斷裂帶上1920年發(fā)生的8.5級(jí)大地震。綜合研究認(rèn)為，阿爾金斷裂帶兩端的區(qū)域存在7級(jí)左右的地震背景及能量孕育背景，在這個(gè)斷裂帶上存在6～7級(jí)地震的構(gòu)造背景。

（2）青海東南與甘肅交匯區(qū)域存在發(fā)生7級(jí)左右地震的構(gòu)造背景及6.5級(jí)左右地震的活動(dòng)背景，依據(jù)一：這個(gè)區(qū)域發(fā)生過1947年3月17日青海達(dá)日南7.7級(jí)地震；依據(jù)二：西部區(qū)域在鮮水河斷裂帶上發(fā)生過多次7級(jí)左右地震，以及最近2010年玉樹7.1級(jí)地震；依據(jù)三：2013年7月22日岷縣漳縣6.6級(jí)地震有可能打破青海東南部與甘肅交匯區(qū)域的弱地震活動(dòng)局面；依據(jù)四：這個(gè)區(qū)域東部自1995年7月22日永登5.8級(jí)地震后，已有近20年未發(fā)生過5級(jí)以上地震，這些區(qū)域未來的地震形勢(shì)如何，值得繼續(xù)關(guān)注和研究。

（3）天山中段也將是未來6.5～7級(jí)地震發(fā)生的優(yōu)勢(shì)區(qū)域，依據(jù)一：這個(gè)區(qū)域發(fā)生過1812年的尼勒克8級(jí)地震，1902年的阿圖什8.3級(jí)地震，及近年來一系列的6～7級(jí)地震，若按大震的百年重復(fù)周期估算，這應(yīng)是我們重點(diǎn)關(guān)注的區(qū)域；依據(jù)二：這個(gè)區(qū)域小震應(yīng)力場(chǎng)方向比較集中，能量積累十分明顯；依據(jù)三：2003年的伽師震群，2011年新源6.6級(jí)地震等均表明了該區(qū)域存在發(fā)生大地震的能量積累背景。

經(jīng)驗(yàn)分享

課題組成員結(jié)合《青藏塊體及鄰近區(qū)域強(qiáng)震危險(xiǎn)性綜合預(yù)測(cè)研究》課題的開展，對(duì)地震的中長(zhǎng)趨勢(shì)做了一定的判斷，部分區(qū)域的預(yù)測(cè)得到了強(qiáng)震的檢驗(yàn)，積累了一些粗淺的經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)一個(gè)區(qū)域的地震研究，首先應(yīng)了解大區(qū)域的背景構(gòu)造，了解力源、塊體間的相互作用情況、歷史地震背景情況。其次，在此基礎(chǔ)上分析和探討區(qū)域地震活動(dòng)特性，例如震源深度、震源破裂性質(zhì)、地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)、能量的積累釋放周期、遷移規(guī)律、呼應(yīng)規(guī)律等方面的分析。最后，在這些基本情況均了解或掌握的情況下，開展時(shí)空范圍內(nèi)的中長(zhǎng)期分析或預(yù)測(cè)。

建議

對(duì)很多中強(qiáng)地震預(yù)報(bào)的總結(jié)和回顧表明，由于前兆觀測(cè)資料受外界干擾嚴(yán)重、觀測(cè)時(shí)段較短等原因而很難提取可靠異常，需要將多方面的知識(shí)背景及研究結(jié)果綜合起來分析。第一步，在地質(zhì)構(gòu)造和歷史地震的基礎(chǔ)上，根據(jù)大構(gòu)造相互作用找到相應(yīng)的大震優(yōu)勢(shì)發(fā)生部位作為長(zhǎng)期預(yù)測(cè)的區(qū)域；第二步，在長(zhǎng)期預(yù)測(cè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，通過根據(jù)地球物理學(xué)建立理論模型、震源機(jī)制解、GPS位移變化等手段進(jìn)一步縮小和鎖定可能性更高的地震危險(xiǎn)區(qū)域；第三步，在中長(zhǎng)期預(yù)測(cè)區(qū)域的基礎(chǔ)上，根據(jù)地震活動(dòng)性、前兆異常、小區(qū)域構(gòu)造變化等進(jìn)行更小區(qū)域的中短期預(yù)測(cè)研究；第四步，根據(jù)中短期的預(yù)測(cè)研究結(jié)果，在中短期預(yù)測(cè)研究區(qū)域加密前兆和測(cè)震觀測(cè)，以期捕獲一些震前的蛛絲馬跡，進(jìn)而突破地震短臨預(yù)報(bào)的難關(guān)。未來地震預(yù)報(bào)瓶頸的突破，必須綜合多種研究手段，將地質(zhì)構(gòu)造、地球物理、理論模型分析、歷史地震、地震活動(dòng)性、震源機(jī)制解、GPS、跨斷層、前兆觀測(cè)等方法有機(jī)結(jié)合起來，這將是地震預(yù)報(bào)的必然之路。

地震預(yù)測(cè)時(shí)空綜合示意圖

研究表明，每一次大地震都會(huì)對(duì)鄰近不同區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行改變，有些區(qū)域是能量和應(yīng)力釋放區(qū)域，而另一些區(qū)域?qū)⑹菓?yīng)力和能量積累區(qū)域。所以當(dāng)大地震發(fā)生后，必須盡快分析中長(zhǎng)期和中短期地震優(yōu)勢(shì)發(fā)生區(qū)域的變化情況。大地震不是以省界或國(guó)界為約束條件的，而是以大的板塊相互作用以及板塊內(nèi)部深大構(gòu)造相互響應(yīng)為背景的，在同一大區(qū)域上的某個(gè)大構(gòu)造上的大地震會(huì)直接影響到鄰近或相應(yīng)的區(qū)域的地震趨勢(shì)。故在研究大地震時(shí)必須考慮大區(qū)域的構(gòu)造背景和歷史地震背景等基礎(chǔ)信息，同時(shí)結(jié)合跨區(qū)域的所有前兆手段進(jìn)行同步趨勢(shì)分析，爭(zhēng)取在地震發(fā)生前在可能的震區(qū)多布流動(dòng)觀測(cè)儀器，這樣不僅可以在震前獲取更多的異常信息，同時(shí)還能采集更多的地下信息，為未來更深層次研究提供珍貴資料。當(dāng)然，地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)仍是未解決的世界性難題，目前在開展的研究應(yīng)是基礎(chǔ)階段的系列工作。這些基礎(chǔ)準(zhǔn)備工作對(duì)地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)研究的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來說，是具有現(xiàn)實(shí)意義的，也是十分必要的。