強(qiáng)震大尺度有序圖像預(yù)測法及其應(yīng)用研究

摘要：在系統(tǒng)總結(jié)汶川8.0級、玉樹7.1級等地震前大尺度有序圖像演化過程的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究1952年以來青藏塊體大尺度有序圖像的特征及其與區(qū)域7級地震或地震組的關(guān)系，得出大尺度有序圖像是一種具有動(dòng)力學(xué)含義的地震活動(dòng)圖像，在青藏塊體7級地震或地震組前普遍存在，對7級地震或地震組以及5級以上地震活動(dòng)主體地區(qū)的判定具有中期預(yù)測意義，可進(jìn)一步總結(jié)并提煉強(qiáng)震大尺度有序圖像預(yù)測法。以2021年青海瑪多7.4級地震前青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像的演化過程為例，檢驗(yàn)和驗(yàn)證上述結(jié)論及大尺度有序圖像預(yù)測法的有效性。

關(guān)鍵詞：大尺度有序圖像預(yù)測法; 瑪多7.4級地震; 有效性驗(yàn)證

中圖分類號： P315文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號： 1000-0844（2024）04-0949-06

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240208003

Large-scale ordered image prediction method for

strong earthquakes and its applicationYANG Liming LIU Wenbang LI Weijie

（1. The Second Monitoring and Application Center， CEA， Xi'an 710054， Shanxi， China;

2. Qinghai Earthquake Agency， Xining 810001， Qinghai， China）Abstract：

The characteristics of large-scale ordered images of the Qinghai-Xizang block since 1952 and their relationship with regional earthquakes and seismic groups with magnitude 7 were systematically analyzed based on a systematic summary. The analysis was based on data gathered from the evolution process of large-scale ordered images before the Wenchuan MS8.0 and Yushu MS7.1 earthquakes. It was observed that the large-scale ordered image is a type of seismic activity image with a dynamic meaning， and it can often be seen before earthquakes or seismic groups with magnitudes of 7 in the Qinghai-Xizang block. This is of medium-term predictive significance for earthquakes or seismic groups with magnitude 7 and for determining a region with seismic activity of M ≥5. By taking the evolution process of large-scale ordered images of M≥5 earthquakes in the Qinghai-Xizang block prior to the 2021 Maduo MS7.4 earthquake as an example， these conclusions were tested and verified along with the effectiveness of the large-scale ordered image prediction method.Keywords：

large-scale ordered image prediction method; Maduo MS7.4 earthquake; validation

0引言

作為我國構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震活動(dòng)最強(qiáng)烈的地區(qū)，青藏塊體動(dòng)力學(xué)及其地震活動(dòng)歷來受到廣泛的關(guān)注［1-9］。在地震活動(dòng)的演化過程中，青藏塊體7級地震或地震組發(fā)生前常常出現(xiàn)跨構(gòu)造、大尺度、長距離的5級以上地震有序分布現(xiàn)象，這種現(xiàn)象可能與區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、應(yīng)力場演化有關(guān)，具有明顯的動(dòng)力學(xué)背景。為深入研究這一現(xiàn)象，作者在多年震情跟蹤實(shí)踐的基礎(chǔ)上［10-13］楊立明.“十一五”國家科技支撐計(jì)劃專題“區(qū)域強(qiáng)震預(yù)測預(yù)警技術(shù)研究”（2006BAC01B03-04），2009.，對1952年以來青藏塊體類似現(xiàn)象進(jìn)行了全時(shí)空研究，探討其中蘊(yùn)含的預(yù)測意義，并以2021年青?，敹?.4級地震前呈現(xiàn)的大尺度有序圖像為例，檢驗(yàn)其有效性。為了分析的方便，以下將這種跨構(gòu)造、大尺度、長距離的5級以上地震有序分布現(xiàn)象稱之為“大尺度有序圖像”，基于這種“大尺度有序圖像”的預(yù)測方法稱之為“大尺度有序圖像預(yù)測法”。

1大尺度有序圖像預(yù)測法

1.1汶川8.0級、玉樹7.1級地震前大尺度有序圖像演化的基本事實(shí)和現(xiàn)象

震情跟蹤實(shí)踐表明，2008年5月12日四川汶川8.0級、2010年4月14日青海玉樹7.1級地震前青藏塊體5級以上地震經(jīng)歷了四個(gè)較為清晰的演化過程（圖1）：（1）第一階段，2004年12月26日—2006年2月25日，青藏塊體5級以上地震集中分布在西藏南部喜馬拉雅地震帶至云南地區(qū)，近似呈EW向帶狀分布［圖1（a）］。（2）第二階段，2006年2月26日—2007年2月25日，地震活動(dòng)逐步向青藏塊體內(nèi)部遷移，相對集中分布于第二弧形帶附近或青藏塊體中部地區(qū)，呈近EW向帶狀分布，其他區(qū)域只有個(gè)別5級以上地震活動(dòng)［圖1（b）］。（3）第三階段，2007年2月26日—2008年8月19日，地震活動(dòng)逐步南移，主要分布在西藏北部至青藏交界地區(qū)，呈EW向帶狀分布;較第二階段呈現(xiàn)較明顯的由北往南移動(dòng)的跡象。3月21日于田7.3級、5月12日汶川8.0級地震分別位于該EW向大尺度有序圖像的兩端，其他區(qū)域只有個(gè)別5級以上地震活動(dòng)［圖1（c）］。（4）第四階段，2008年8月20日—2010年3月23日，除汶川地震余震區(qū)、德令哈地區(qū)地震活動(dòng)外，從2008年8月21日盈江5.9級地震開始，在西藏南部—云南一帶形成了一個(gè)新的大尺度有序圖像，其中包括了8月25日仲巴6.8級、10月6日當(dāng)雄6.6級等相繼發(fā)生的地震，還有多次中強(qiáng)地震［圖1（d）］;隨著2010年3月24日西藏聶榮5.7、5.4級地震脫離了第四階段大尺度有序圖像，意味著該階段狀態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)折，活動(dòng)趨于結(jié)束，其后20天發(fā)生了玉樹7.1級地震。

這種空間演化過程，可能與2004年12月26日蘇門答臘8.7級地震引起的應(yīng)力調(diào)整或動(dòng)力擾動(dòng)有關(guān)。該次地震發(fā)生在安達(dá)曼弧上，與緬甸弧相連，共同構(gòu)成了印度板塊的東部邊界，而喜馬拉雅弧則是印度板塊的北部邊界。蘇門答臘8.7級地震引起的巨大動(dòng)力擾動(dòng)或作用，沿印度板塊東部、北部邊界傳遞，猶如巨大的應(yīng)力波動(dòng)，經(jīng)由喜馬拉雅弧及緬甸弧向內(nèi)陸傳遞。受此影響，喜馬拉雅地震帶至云南一帶率先受到波及，地震活動(dòng)表現(xiàn)出第一階段的空間分布特征;隨著動(dòng)力作用向大陸內(nèi)部傳遞，地震活動(dòng)呈現(xiàn)出第二階段的空間分布特征，且隨著向北傳遞距離的增大，這種傳遞的動(dòng)力作用開始減弱，最北端影響到達(dá)青海西北部地區(qū)，其標(biāo)志性的事件是2007年2月3日青海海西5.5級地震。該次地震發(fā)生后，地震空間分布開始由第二階段向第三階段轉(zhuǎn)變，并進(jìn)一步向第四階段逐步轉(zhuǎn)變，猶如波浪退潮，動(dòng)力波動(dòng)影響進(jìn)一步弱化。上述四個(gè)階段的地震活動(dòng)，生動(dòng)地呈現(xiàn)出這種動(dòng)力作用的影響過程。

類似的現(xiàn)象也出現(xiàn)在2017年8月8日九寨溝7.0級地震前。2015年4月15日—2017年6月3日期間，青藏塊體5級以上地震呈現(xiàn)明顯的NE向大尺度有序圖像，其空間分布如圖2所示。該大尺度有序圖像的形成，應(yīng)該與2015年4月25日尼泊爾8.1級地震引起的應(yīng)力調(diào)整或動(dòng)力擾動(dòng)向大陸內(nèi)部傳遞有關(guān)。

1.21952年以來青藏塊體大尺度有序圖像研究

為了進(jìn)一步探索青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像與區(qū)域7級地震或地震組的關(guān)系，采用相同的思路，作者進(jìn)一步對大尺度有序圖像進(jìn)行全時(shí)空的分析研究，得出1952—2018年間青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像演化現(xiàn)象及其與青藏塊體7級地震或地震組對應(yīng)關(guān)系（表1）。需要說明的是，有關(guān)大尺度有序圖像的形成和結(jié)束判斷，主要依據(jù)5級以上地震的空間演化過程。當(dāng)5級以上地震活動(dòng)在空間上相對分散、隨機(jī)分布時(shí)，一般是正常的地震活動(dòng);如果在較短的時(shí)間內(nèi)，相繼發(fā)生的5級以上地震沿某個(gè)方向呈現(xiàn)大尺度有序分布，而周圍地區(qū)地震活動(dòng)水平相對較低，意味著大尺度有序圖像開始形成。此時(shí)，以該有序圖像輪廓開始呈現(xiàn)作為大尺度有序圖像分布的開始時(shí)間，繼續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)視大尺度有序圖像的發(fā)展演化過程，當(dāng)5級以上地震活動(dòng)偏離該大尺度有序圖像時(shí)，以最早偏離的地震發(fā)生時(shí)間作為有序圖像的結(jié)束時(shí)間。

由表1可以看出：

（1） 1952—2018年期間，青藏塊體先后出現(xiàn)過9次（組）大尺度有序圖像，其后在青藏塊體均發(fā)生了7級地震或地震組，對應(yīng)率100%;同時(shí)，在此期間發(fā)生在青藏塊體的20次7級地震或地震組，除2013年蘆山7級地震外，震前均存在類似的大尺度有序圖像。若以單次7級地震來分析，則對應(yīng)率約為95%。因此，青藏塊體5級以上地震大尺度有序圖像在7級地震或地震組前具有普遍性。

（2） 若以大尺度有序圖像形成時(shí)間算起，距離其后首個(gè)7級地震發(fā)生，時(shí)間間隔平均約為24月（最短6月，最長40月）。

（3） 大尺度有序圖像形成后發(fā)生的7級地震，其空間位置一般位于大尺度有序圖像內(nèi)部、端部、交匯部位或附近區(qū)域;若以單次7級地震來看，則78.9%的7級地震空間位置滿足這種特征（19次7級地震中，孟連7.3級、麗江7.0級、共和7.0級、玉樹7.1級等地震不滿足以上空間特征）。

（4） 大尺度有序圖像一旦形成，就具有一定的穩(wěn)定性，其持續(xù)時(shí)間最短7個(gè)月，最長48月，平均約18月。在該時(shí)段內(nèi)，青藏塊體發(fā)生的5級以上地震一般位于該有序圖像上。因此，該有序圖像及附近就構(gòu)成了該階段5級以上地震活動(dòng)的主體地區(qū)。

1.3大尺度有序圖像預(yù)測法

根據(jù)以上分析不難看出，大尺度有序圖像對青藏塊體發(fā)生7級地震或地震組具有中期預(yù)測意義，對區(qū)域5級以上地震活動(dòng)主體地區(qū)的判定也具有中期預(yù)測意義。因此，可以將大尺度有序圖像作為青藏塊體發(fā)生7級地震或地震組的預(yù)測指標(biāo)，也可以作為判定青藏塊體5級以上地震活動(dòng)主體地區(qū)的預(yù)測指標(biāo)。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以大尺度有序圖像作為預(yù)測指標(biāo)，動(dòng)態(tài)跟蹤青藏塊體5級以上地震活動(dòng)空間分布。當(dāng)大尺度有序圖像形成，則可判斷青藏塊體存在發(fā)生7級地震或地震組的可能;其時(shí)間預(yù)測判據(jù)為24月（最短6月，最長40月）;空間預(yù)測判據(jù)為大尺度有序圖像內(nèi)部、端部、交匯部位或附近區(qū)域的可能性較大;且可進(jìn)一步判定該大尺度有序圖像及附近地區(qū)是區(qū)域5級以上地震活動(dòng)的主體地區(qū)，其持續(xù)活躍時(shí)間可能為18月（最短7個(gè)月，最長48月）。

2大尺度有序圖像預(yù)測法在瑪多7.4級地震震情判定中的應(yīng)用

2021年5月21日瑪多7.4級地震前，從2019年12月17日開始，在青藏塊體中部逐步形成了一條EW向大尺度有序圖像，如圖3所示。期間青藏塊體發(fā)生的2020年6月26日于田6.4級、2020年7月23日尼瑪6.6級、2021年3月19日比如6.1級等3次6級地震及2020年1月25日西藏丁青5.1級等6次5級以上地震均位于該圖像上。值得指出的是，2019年12月17日—2021年4月27日，在長達(dá)16個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，青藏塊體其他區(qū)域幾乎沒有發(fā)生5級以上地震（僅2020年3月20日西藏定日5.9級地震例外）。

該大尺度有序圖像形成16個(gè)月后，在其附近發(fā)生了2021年5月21日瑪多7.4級地震，符合前述預(yù)測指標(biāo)、時(shí)間預(yù)測判據(jù)、空間預(yù)測判據(jù)。同時(shí)，前述3次6級地震、6次5級地震均位于該大尺度有序圖像上，這意味著該大尺度有序圖像及附近地區(qū)構(gòu)成了該時(shí)段青藏塊體5級以上地震活動(dòng)的主體地區(qū)。

3討論與結(jié)論

（1） 大尺度有序圖像的預(yù)測意義。由前面的分析可以看出，大尺度有序圖像在青藏塊體7級地震或地震組發(fā)生前具有普遍性，對7級地震或地震組發(fā)生具有中期預(yù)測意義;大尺度有序圖像可穩(wěn)定持續(xù)一段時(shí)間的特征，對期間青藏塊體5級以上地震活動(dòng)主體地區(qū)判定具有中期預(yù)測意義。

（2） 大尺度有序圖像預(yù)測法。依據(jù)大尺度有序圖像，可初步總結(jié)形成大尺度有序圖像預(yù)測法，即以大尺度有序圖像作為預(yù)測指標(biāo)，動(dòng)態(tài)監(jiān)視跟蹤青藏塊體5級以上地震活動(dòng)空間分布。若5級以上地震形成大尺度有序圖像，則可判斷青藏塊體存在發(fā)生7級地震或地震組的可能，預(yù)測平均發(fā)震時(shí)間為大尺度有序圖像形成后的24月（最短6月，最長43月），預(yù)測發(fā)震位置為大尺度有序圖像的內(nèi)部、端部、交匯部位或附近區(qū)域的可能性較大。同時(shí)，可進(jìn)一步判定該大尺度有序圖像及其附近地區(qū)是區(qū)域5級以上地震活動(dòng)的主體地區(qū)，其持續(xù)活動(dòng)時(shí)間可能為18月（最短7個(gè)月，最長48月）。

2021年瑪多7.4級地震前青藏塊體形成長達(dá)16個(gè)月的近EW向大尺度有序圖像，且期間發(fā)生的3次6級地震、6次5級地震均發(fā)生在該大尺度有序圖像上，檢驗(yàn)和驗(yàn)證了大尺度有序圖像預(yù)測法的有效性。當(dāng)然，該預(yù)測法及其預(yù)測指標(biāo)有待更多震例的檢驗(yàn)和完善。

（3） 大尺度有序圖像的表現(xiàn)形式及可能機(jī)理分析。由表1可以看出，大尺度有序圖像的表現(xiàn)形式比較復(fù)雜，既包括類似汶川8.0級、玉樹7.1級、瑪多7.4級等強(qiáng)震前的近EW向大尺度有序圖像，也包括類似九寨溝7.0級地震前NE向大尺度有序圖像，還可能包括NW向、近NS向等有序分布圖像。這些方向各異、持續(xù)時(shí)間差異明顯的特征，可能意味著印度板塊對青藏塊體動(dòng)力作用及其向大陸內(nèi)部傳遞方式十分復(fù)雜，既可能存在長期穩(wěn)定的持續(xù)動(dòng)力作用，也可能存在短時(shí)間擾動(dòng)式的動(dòng)力作用形式;既可能存在直接碰撞、推擠作用的方式，也可能存在深部俯沖并通過深淺構(gòu)造相互作用的方式。這些不同的動(dòng)力作用及其向大陸內(nèi)部傳遞并與青藏塊體潛在的孕育成熟的震源相互作用，導(dǎo)致中強(qiáng)地震頻繁發(fā)生，并形成跨構(gòu)造、大尺度、長距離的有序空間分布圖像，即大尺度有序圖像。 因此，大尺度有序圖像可能是一種具有動(dòng)力學(xué)含義的地震活動(dòng)圖像，其發(fā)生、發(fā)展及演變過程可能與印度板塊動(dòng)力作用及其向大陸內(nèi)部傳遞方式有關(guān)，可能是這種動(dòng)力作用與大陸內(nèi)部構(gòu)造應(yīng)力場及孕震震源相互影響、相互作用的外在表現(xiàn)形式。

（4） 有關(guān)問題說明。①鑒于青藏塊體空間尺度巨大、區(qū)內(nèi)構(gòu)造十分復(fù)雜，在形成大尺度有序圖像的同時(shí)，其他區(qū)域也會有個(gè)別或少量地震發(fā)生，也就是說，大尺度有序圖像不能囊括青藏高原同期發(fā)生的所有5級以上地震;②本文研究中，有關(guān)汶川8.0級、玉樹7.1級、九寨溝7.0級、瑪多7.4級等強(qiáng)震前的大尺度有序圖像，是作者多年震情跟蹤實(shí)踐的結(jié)果，不是震后做的震例總結(jié)，其中的部分結(jié)果的有效性也已為實(shí)際震情所驗(yàn)證。

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（本文編輯：張向紅）