新疆地區(qū)地下流體異常特征統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)

梁卉　向陽　顏龍　朱成英

摘要：基于《中國震例》（1966—2018年）系統(tǒng)分析新疆地區(qū)地震前地下流體前兆異常特征，對(duì)各測(cè)項(xiàng)進(jìn)行不同震級(jí)檔預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)。結(jié)果表明：新疆地下流體異常數(shù)量多集中在100～200 km，異常持續(xù)時(shí)間多為震前半年內(nèi)；M_S≤6.5地震新疆地下流體異常測(cè)項(xiàng)的平均數(shù)量為4項(xiàng)；震前異常月頻次主要表現(xiàn)為“持續(xù)增長(zhǎng)”型和“先增后減”型；新10測(cè)點(diǎn)和新04測(cè)點(diǎn)是新疆地下流體觀測(cè)點(diǎn)中的異?！懊舾悬c(diǎn)”，其所在區(qū)域及附近可被視作構(gòu)造“敏感區(qū)”；利用R值評(píng)分方法對(duì)各測(cè)項(xiàng)預(yù)報(bào)效能進(jìn)行檢驗(yàn)，其結(jié)果顯示不同震級(jí)檔的R值結(jié)果有利于分析提取相應(yīng)震級(jí)所適合的異常指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：? 地下流體； 異常特征；? 預(yù)報(bào)效能； 新疆地區(qū)

doi：10.16256/j.issn.1001-8956.2023.02.005

新疆地處歐亞大陸腹地，由南到北分布有西昆侖、天山和阿爾泰3大主要地震帶，是大陸板內(nèi)強(qiáng)地震的多發(fā)地區(qū)［1］，印度板塊向北推擠作用的增強(qiáng)造成新疆塊體的周邊及內(nèi)部產(chǎn)生了強(qiáng)烈的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得中強(qiáng)地震頻發(fā)［2-3］。地殼流體介質(zhì)具有顯示地震孕育與發(fā)生過程中的各種地球物理、地球化學(xué)異常信息的能力，從前兆異常的形成原因來看，遠(yuǎn)強(qiáng)地震孕育與發(fā)生本身就是大區(qū)域地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的一種表現(xiàn)形式。因此，在一個(gè)觀測(cè)點(diǎn)上出現(xiàn)的地下流體異?，F(xiàn)象反映了含水層—井（泉）系統(tǒng)的應(yīng)力—應(yīng)變場(chǎng)的綜合變化。但是，地震前的地下流體異?，F(xiàn)象成因比較復(fù)雜。目前，只有科學(xué)地分析與地震在空間上相鄰、時(shí)間上相隨、成因上相關(guān)的流體異常現(xiàn)象，才能逐步揭示地震與流體之間的復(fù)雜關(guān)系［4］。

《中國震例》系列叢書收錄了1966年以來典型震例資料總結(jié)研究報(bào)告中系統(tǒng)化［5-10］、規(guī)范化的震例研究成果［11-14］，是研究地震和探索地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要科學(xué)資料。顧瑾萍等［15］、鄭兆苾等［16］、蔣海昆等［17］分別基于《中國震例》對(duì)中國大陸異常特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到不同學(xué)科的異常綜合特征。王俊等［18］基于《中國震例》（1966—2012年）系統(tǒng)分析了川滇地區(qū)強(qiáng)震（M_S≥6.0）前地下流體前兆異常特征，并據(jù)此計(jì)算川滇地區(qū)流體異常預(yù)測(cè)指標(biāo)。孫小龍等［19］ 、劉琦等［20］、廖麗霞等［21］依據(jù)《中國震例》分別研究了中國大陸地下流體、南北地震帶地震前的定點(diǎn)形變、華南地區(qū)中強(qiáng)震前流體的異常特征?！吨袊鹄分泻性S多地下流體前兆異常信息，對(duì)這些典型地震前兆異常特征進(jìn)行共性分析，是為解釋地下流體地震前兆機(jī)理打下一定的基礎(chǔ)［22］。在進(jìn)行地震預(yù)報(bào)效能評(píng)價(jià)中，R值評(píng)分方法因其思路清晰，概念明確，便于操作，使用方便，一直被廣泛使用［23］。前人利用該方法研究討論了某一測(cè)項(xiàng)、某一區(qū)域內(nèi)的前兆觀測(cè)資料［24-28］、年度地震危險(xiǎn)區(qū)預(yù)測(cè)等的實(shí)際預(yù)報(bào)效能，對(duì)其地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)水平進(jìn)行了科學(xué)客觀的評(píng)價(jià)［29-31］。

新疆地區(qū)地震地下流體觀測(cè)存在地震多、測(cè)點(diǎn)少的明顯特征。許多學(xué)者從地下流體異常特征入手，開展定量統(tǒng)計(jì)分析，研究了地震判定指標(biāo)［32-36］。從現(xiàn)已發(fā)行的《中國震例》來看，新疆地區(qū)出現(xiàn)流體前兆異常的M_S≥5.0震例共記有32次，異常數(shù)量約130項(xiàng)（包括水位、水溫、氡、汞、化學(xué)離子及宏觀異常）。如何利用有限的流體觀測(cè)資料來分析地震大形勢(shì)并準(zhǔn)確判斷地震危險(xiǎn)性，需要對(duì)現(xiàn)有資料及其震例進(jìn)行系統(tǒng)的梳理與分析，對(duì)各流體測(cè)項(xiàng)進(jìn)行映震效果檢驗(yàn)，進(jìn)而從中提取有前兆指示意義的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)指標(biāo)信息。本文中基于《中國震例》（1966—2018年）與新疆地下流體相關(guān)的前兆異常信息，對(duì)新疆地區(qū)流體異常與地震活動(dòng)、地震前流體異常特征進(jìn)行分析研究，再在《中國震例》的基礎(chǔ)上，結(jié)合報(bào)告、資料實(shí)時(shí)跟蹤分析及相關(guān)文獻(xiàn)等資料，系統(tǒng)全面的梳理各觀測(cè)資料的相關(guān)震例，利用R值評(píng)分方法對(duì)新疆地區(qū)的流體測(cè)項(xiàng)映震效果進(jìn)行檢驗(yàn)，分析適用于會(huì)商資料分析中的異常判定指標(biāo)，以期對(duì)新疆地震預(yù)報(bào)實(shí)踐工作提供參考。

1新疆流體異常特征

新疆地區(qū)流體觀測(cè)的顯著特點(diǎn)是觀測(cè)點(diǎn)數(shù)量較少、分布間距較大，但新疆地區(qū)的地震活動(dòng)較為頻繁，強(qiáng)度較大，且地震多集中在流體觀測(cè)點(diǎn)較為稀疏的構(gòu)造帶上?！吨袊鹄罚?966—2018年）中有記載的涉及新疆地下流體異常信息的新疆震例約32次， M_S6.0～6.9地震共7次，M_S5.0～5.9地震共25次。雖然新疆地區(qū)流體觀測(cè)點(diǎn)較少，但各觀測(cè)項(xiàng)目在周邊中強(qiáng)地震發(fā)生前，仍出現(xiàn)了較多的前兆異常現(xiàn)象。據(jù)《中國震例》（1966—2018年）統(tǒng)計(jì)，新疆地下流體異常測(cè)項(xiàng)涉及水位、水溫、水（氣）氡、水（氣）汞及其他（化學(xué)離子、氣體、宏觀）多種測(cè)項(xiàng)，異常類型為閾值類、趨勢(shì)類以及周期類。

1.1流體異常數(shù)量與異常持續(xù)時(shí)間、震中距以及震級(jí)的關(guān)系

1.2異常持續(xù)時(shí)間與震級(jí)、震中距的關(guān)系

通過圖2和圖3的統(tǒng)計(jì)分析可知新疆地下流體異常數(shù)量與持續(xù)時(shí)間、震中距、震級(jí)均具有一定的關(guān)系，那么異常持續(xù)時(shí)間與震級(jí)、震中距之間是否存在一定的相關(guān)性，對(duì)此也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。如圖4所示，深藍(lán)色表示M_S［5.0，5.5）地震，淺藍(lán)色表示M_S［5.5，6.0）地震，黃色表示M_S［6.0，6.5）地震，紅色表示M_S［6.5，7.0］地震，異常持續(xù)時(shí)間隨震級(jí)增大有一定的增加，即震級(jí)越大異常持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，而異常持續(xù)時(shí)間隨震中距增大并未表現(xiàn)出明顯的相關(guān)性。對(duì)于M_S5.0～5.9地震，存在M_S≤5.5地震異常持續(xù)時(shí)間比M_S＞5.5地震更長(zhǎng)、震中距更小的現(xiàn)象，例如1986年6月13日烏魯木齊M_S5.0地震前，距震中約30 km的新04泉甲烷其異常持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)347 d，而1980年11月6日瑪納斯M_S5.8地震前，距震中105 km的新04泉硫化物異常持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)，持續(xù)時(shí)間為189 d。這種結(jié)果在實(shí)際地震預(yù)報(bào)中難以操作，而且與前人研究結(jié)果有所不同，如鄭兆苾等［16］通過對(duì)中國大陸震例異常統(tǒng)計(jì)分析得出震級(jí)高異常出現(xiàn)的時(shí)間早，異常范圍大的結(jié)論；付虹等［37］研究云南M_S≥5.0 地震震前異常特征，認(rèn)為M_S≥6.0地震異常持續(xù)時(shí)間比M_S≥5.0地震長(zhǎng)，異常分布廣；劉翔等［38］總結(jié)滇西地區(qū)前兆觀測(cè)資料與強(qiáng)震特征提到地震強(qiáng)度越大，前兆異常持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。因此，不能采用簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)關(guān)系式（全國統(tǒng)計(jì)結(jié)果）計(jì)算新疆地下流體異常持續(xù)時(shí)間和震級(jí)的關(guān)系。

1.3異常時(shí)空演化特征

圖5為震前異常數(shù)量相對(duì)較多的地震地下流體異常時(shí)空分布，1986年烏魯木齊M_S5.0地震、1996年沙灣M_S5.2地震和2003年石河子M_S5.4地震前，地下流體異常在空間上分布比較集中，大多位于烏魯木齊至烏蘇一線的北天山山前坳陷帶上，而這3次M_S5.0～5.9地震就發(fā)生在準(zhǔn)噶爾塊體和天山相銜接的準(zhǔn)噶爾南緣大斷裂帶［32］，表現(xiàn)出受“構(gòu)造控制”和“相對(duì)集中”的特征。而在1996年沙灣M_S5.2地震和2003年石河子M_S5.4地震前，地下流體異?？臻g遷移特征為由震中向外發(fā)散而后又逐漸向震中收縮靠近。2011年尼勒克M_S6.0地震、2012年新源和靜M_S6.6地震和2017年精河M_S6.6地震前，地下流體異常數(shù)量較少，空間分布散，大部分統(tǒng)計(jì)結(jié)果未顯出規(guī)律性，這可能與新疆地下流體測(cè)點(diǎn)分布不均勻、新疆地震都發(fā)生在地下流體測(cè)點(diǎn)稀疏的構(gòu)造帶上有關(guān)。整體看，可能是新疆地下流體監(jiān)測(cè)存在地震多、測(cè)點(diǎn)少的緣故，在多數(shù)地震前，流體異常的時(shí)空演化并沒有較好的規(guī)律性特征。

此外，對(duì)地震前異常月頻次也進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其結(jié)果顯示在14次地震前異常月頻次都出現(xiàn)了隨時(shí)間而明顯變化的特征：（1）新疆地下流體異常月頻次隨時(shí)間的推進(jìn)具有持續(xù)增多、接近地震發(fā)生時(shí)刻轉(zhuǎn)折下降的特征，且異常頻次轉(zhuǎn)折下降過程一般在地震發(fā)生前3個(gè)月內(nèi)，將其描述為“先增后減”型（圖5（g～i）），目前該類型占比29%，這種異常加速—下降的變化特征。（2）新疆地下流體異常月頻次隨時(shí)間的推進(jìn)逐漸增加，接近地震發(fā)生時(shí)異常月頻次達(dá)到最高值，可將其描述為“持續(xù)增長(zhǎng)”型（圖5（j～l）），目前所統(tǒng)計(jì)的震例中該類型占比較高，達(dá)到71%，而其中異常月頻次達(dá)到4次以上的比例為70%，故可嘗試將異常月頻次≥4作為判定發(fā)震緊迫性增強(qiáng)的參考依據(jù)。

2新疆流體異常單點(diǎn)特征

在基于《中國震例》的新疆地下流體前兆異常特征統(tǒng)計(jì)中，得到了一些共性特征，而群體性異常時(shí)空演化特征并不顯著，新疆地區(qū)地震前地下流體異?？臻g展布范圍很大，異常測(cè)點(diǎn)的分布與震級(jí)、震中距的關(guān)系較為復(fù)雜，基本上沒有呈現(xiàn)出規(guī)律變化。雖然這種關(guān)系與發(fā)生地震的范圍、觀測(cè)點(diǎn)疏密程度及分布不均有一定關(guān)聯(lián)，但也說明前兆異常不僅受震源的控制，也與地震構(gòu)造帶的活動(dòng)相關(guān)聯(lián)，需要結(jié)合構(gòu)造環(huán)境和區(qū)域性特征進(jìn)行綜合分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，有多次地震前都出現(xiàn)異常變化的觀測(cè)點(diǎn)和觀測(cè)項(xiàng)，單點(diǎn)或單測(cè)項(xiàng)異常特征顯著，說明新疆地區(qū)存在流體異?！懊舾悬c(diǎn)”。地震前兆“敏感點(diǎn)”是反映地震前兆信息的重要來源，也是區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)對(duì)局部構(gòu)造作用的結(jié)果，一般出現(xiàn)在應(yīng)力集中的部位［39］，因此根據(jù)震例和地下流體異常信息篩選出新疆地區(qū)的“敏感點(diǎn)”，構(gòu)建“敏感區(qū)”以期對(duì)未來中強(qiáng)地震發(fā)生的地點(diǎn)有較好的指示意義。

圖6為新疆地下流體測(cè)點(diǎn)對(duì)地震反映的敏感程度，圖6（a）中彩色方塊表示各測(cè)點(diǎn)在多少次地震前出現(xiàn)了異常反映，顏色越紅說明該測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的震例次數(shù)越多，圖6（b）表示各測(cè)點(diǎn)在不同地震前累計(jì)出現(xiàn)異常測(cè)項(xiàng)的數(shù)量，顏色越紅說明累計(jì)出現(xiàn)的異常測(cè)項(xiàng)越多。研究的新疆32個(gè)震例的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，烏魯木齊附近的2個(gè)測(cè)點(diǎn)，在天山中段的多次地震前反映靈敏，分別是新10測(cè)點(diǎn)（包含新10泉和新10井）、新04測(cè)點(diǎn)（包含新04泉和新04井），其中新10測(cè)點(diǎn)在14次地震前出現(xiàn)了地下流體異常，累計(jì)出現(xiàn)的異常項(xiàng)數(shù)達(dá)32項(xiàng)（主要為水氡、水汞、水化學(xué)測(cè)項(xiàng)）；新04測(cè)點(diǎn)在11次地震前都出現(xiàn)了地下流體異常，累計(jì)出現(xiàn)的異常項(xiàng)數(shù)24項(xiàng)（主要為水化學(xué)、水位、水溫測(cè)項(xiàng)）。說明這兩個(gè)測(cè)點(diǎn)為新疆地下流體觀測(cè)點(diǎn)中的異?！懊舾悬c(diǎn)”，其所在的區(qū)域附近可視為構(gòu)造“敏感區(qū)”。

3新疆流體資料預(yù)報(bào)效能分析

3.1研究資料選取及梳理

新疆地下流體前兆監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng)目前有31個(gè)專業(yè)臺(tái)（點(diǎn)）合計(jì)78個(gè)測(cè)項(xiàng)（表1、圖7），空間上主要分布在北天山地震帶。這里以全疆流體資料連續(xù)累計(jì)3年以上的測(cè)項(xiàng)為研究對(duì)象，從觀測(cè)臺(tái)站、觀測(cè)項(xiàng)目、開始觀測(cè)時(shí)間、異常識(shí)別方法和判定指標(biāo)、異常開始時(shí)間、異常結(jié)束時(shí)間、異常持續(xù)時(shí)間、異常最大幅度、對(duì)應(yīng)地震、震中距、異常開始距發(fā)震時(shí)間等方面進(jìn)行歸納整理，得到新疆流體資料地震異常特征庫。截至2020年12月31日，歸納整理出的新疆流體資料地震異常特征庫包含了47個(gè)M_S≥5.0地震（表2），其中M_S6.0～6.9地震6個(gè)，M_S≥7.0地震4個(gè)；異常測(cè)點(diǎn)20個(gè)，異常測(cè)項(xiàng)38項(xiàng)（圖7），其中，水位10項(xiàng)，水溫6項(xiàng)，水（氣）氡3項(xiàng)，水汞1項(xiàng)，氣體和水化學(xué)14項(xiàng)，流量2項(xiàng)，宏觀2項(xiàng)。從異常測(cè)項(xiàng)數(shù)量來看，水位、氣體和水化學(xué)的數(shù)量較高。

3.2基于R值評(píng)分方法的預(yù)報(bào)效能分析

20世紀(jì)70年代由許紹燮院士提出的R值評(píng)分方法是針對(duì)某種預(yù)報(bào)方法或?qū)W科在一個(gè)較長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，對(duì)一定范圍內(nèi)一定震級(jí)下限的地震，進(jìn)行若干次地震預(yù)報(bào)，報(bào)對(duì)、報(bào)錯(cuò)、漏報(bào)都有，評(píng)價(jià)其整體預(yù)報(bào)效能的一種方法。1989年許紹燮院士將虛報(bào)率b推廣到時(shí)間域，b（預(yù)報(bào)占時(shí)率）=預(yù)報(bào)占用時(shí)間/預(yù)報(bào)研究的總時(shí)間.（1）R=c-b=報(bào)對(duì)地震的次數(shù)/應(yīng)報(bào)對(duì)的地震總次數(shù)-預(yù)報(bào)占用時(shí)間/預(yù)報(bào)研究總時(shí)間 . （2）式（1）和（2）實(shí)質(zhì)是剔除隨機(jī)概率的報(bào)準(zhǔn)率［40］。

利用R值評(píng)分方法對(duì)目前歸納整理好的新疆流體資料異常測(cè)項(xiàng)進(jìn)行檢驗(yàn)。測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)的震前異常絕大多數(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)周邊中強(qiáng)震有指示意義，因而各測(cè)項(xiàng)地震目錄的選取原則為震中距300 km范圍內(nèi)的M_S5.0～5.9地震、400 km范圍內(nèi)M_S6.0～6.9的地震及新疆地區(qū)M_S≥7.0地震。各測(cè)點(diǎn)因處于不同的斷裂帶、構(gòu)造部位等，對(duì)區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的反映能力也不盡相同，有些測(cè)項(xiàng)對(duì)近場(chǎng)中強(qiáng)地震反映靈敏，有些則在遠(yuǎn)場(chǎng)強(qiáng)震前表現(xiàn)出一定的地震前兆異常。鑒于此，根據(jù)震級(jí)進(jìn)行分檔，根據(jù)預(yù)報(bào)規(guī)則，按照式（2）來計(jì)算各測(cè)項(xiàng)相對(duì)應(yīng)的R值，匯總見表3。

R值是剔除了隨機(jī)概率的結(jié)果，R≤0，表示無預(yù)測(cè)意義，R＞0，則表示具有一定的預(yù)測(cè)意義，R值越大，說明預(yù)報(bào)效能越好。

對(duì)于M_S≥5.0地震，除新10泉氟離子、新10泉電導(dǎo)率、新09泉氟離子和新46井水位這4個(gè)測(cè)項(xiàng)的R值為負(fù)數(shù)（11%）外，其余測(cè)項(xiàng)的R值均大于0 ，R值為0.007～0.544，表明新疆地下流體資料對(duì)M_S≥5.0地震有一定的預(yù)報(bào)能力，其中0＜R＜0.1的測(cè)項(xiàng)有19項(xiàng)，占比50%，R＞0.5 的測(cè)項(xiàng)只有1項(xiàng)（3%），為新04泉?dú)錃猓≧為0.544），反映出有一半的流體測(cè)項(xiàng)其預(yù)報(bào)水平較低。

對(duì)于M_S5.0～5.9地震，存在2項(xiàng)無R值的測(cè)項(xiàng)（5%），分別是新46井水位和新11井深層水溫，主要因?yàn)檫@2個(gè)測(cè)項(xiàng)異常未對(duì)應(yīng)M_S5.0～5.9地震，其余測(cè)項(xiàng)的R值在0.010～0.65范圍內(nèi)，其中0＜R＜0.1的測(cè)項(xiàng)有20項(xiàng)，占比53%，R＞0.5的測(cè)項(xiàng)有2項(xiàng)（5%），為新04泉?dú)錃猓≧為0.657）和阿克蘇斷層氫（R為0.502）。整體看，仍然有一半的新疆流體測(cè)項(xiàng)對(duì)其周邊M_S5.0～5.9地震的預(yù)報(bào)效果不是很好，但是，R值超過0.5的測(cè)項(xiàng)數(shù)量在增加，這里新增阿克蘇斷層氫，而新04泉?dú)錃獾腞值也有所提高，說明這2個(gè)測(cè)項(xiàng)的異常對(duì)其周邊M_S5.0～5.9地震有較好的指示意義。

對(duì)于M_S6.0～6.9地震，有17個(gè)測(cè)項(xiàng)因震前無明顯異常而無R值，其余21個(gè)測(cè)項(xiàng)的R值均大于0，范圍在0.195～0.986，占比55%，而R＞0.5的測(cè)項(xiàng)有6項(xiàng)（16%），比例明顯增加，所涉及測(cè)項(xiàng)按R值由大到小排列依次為新32井水溫（R為0.986）、新32井水位（R為0.980）、新04泉?dú)錃猓≧為0.937）、新10泉氦氣（R為0.898）、新11井深層水溫（R為0.845）和艾其溝2號(hào)泥火山（R為0.805），各測(cè)項(xiàng)自觀測(cè)以來與同期M_S6.0～6.9地震對(duì)應(yīng)情況依次為：新32井水溫（1/1）、新32井水位（1/1）、新04泉?dú)錃猓?/4）、新10泉氦氣（4/4）、新11井深層水溫（2/2）和艾其溝2號(hào)泥火山（4/4），可見這些測(cè)項(xiàng)在其周邊M_S6.0～6.9地震前都有異常顯示，而R值的差異經(jīng)分析認(rèn)為主要體現(xiàn)在預(yù)報(bào)占時(shí)率上，即對(duì)應(yīng)相同數(shù)量地震的情況下，異常出現(xiàn)的次數(shù)越多，持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，其預(yù)報(bào)占時(shí)率越大，R值相對(duì)越低。

對(duì)于M_S≥7.0地震，受地震樣本數(shù)量限制，可計(jì)算R值的測(cè)項(xiàng)有8個(gè)，占比21%，R值為0.217～0.970，R＞0.5的測(cè)項(xiàng)有2項(xiàng)（5%），為艾其溝1號(hào)泥火山（R為0.970）和新04泉二氧化碳（R為0.697），其與同期M_S≥7.0地震對(duì)應(yīng)情況依次為：艾其溝1號(hào)泥火山（1/1）、新04泉二氧化碳（3/4），由此可見，新04泉二氧化碳對(duì)新疆M_S≥7.0地震的對(duì)應(yīng)次數(shù)更多，可為新疆地區(qū)M_S≥7.0地震形勢(shì)研判提供參考。

各測(cè)項(xiàng)分震級(jí)檔計(jì)算R值所得結(jié)果有利于分析提取不同震級(jí)、不同區(qū)域相應(yīng)震級(jí)所適合的異常指標(biāo)。（1） 南天山的地下流體定點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)雖然只有阿克蘇斷層氫、新46井和新55井3個(gè)，但其中的阿克蘇斷層氫對(duì)其周邊M_S≥5.0地震的響應(yīng)十分靈敏，異常對(duì)應(yīng)率為72.7%，漏報(bào)率為46.7%，M_S≥5.0地震的R值明顯高于其他震級(jí)檔，故該測(cè)項(xiàng)可作為指示南天山西段M_S≥5.0地震的重要預(yù)測(cè)指標(biāo)。（2） 北天山流體測(cè)點(diǎn)、測(cè)項(xiàng)較為豐富，其中烏魯木齊地區(qū)的4個(gè)主要觀測(cè)泉及其附近的觀測(cè)井已積累了40年的寶貴數(shù)據(jù)，然而除了新04泉?dú)錃馔?，其余測(cè)項(xiàng)對(duì)M_S5.0～5.9地震的漏報(bào)率都比較高（75%～90%），因此該區(qū)各測(cè)項(xiàng)涉及M_S5.0～5.9地震的R值都比較低。根據(jù)M_S6.0～6.9地震的R值及觀測(cè)時(shí)段內(nèi)M_S6.0～6.9地震對(duì)應(yīng)情況，新04泉?dú)錃?、?0泉氦氣、艾其溝2號(hào)泥火山可作為天山中段M_S6.0～6.9地震危險(xiǎn)性判定依據(jù)。另外，根據(jù)M_S6.0～6.9地震對(duì)應(yīng)情況，新05井水位（2/4）、新21泉水位（2/4）、新43泉?dú)怆保?/4）、新11井深層水溫（2/2）和新32井水位水溫（1/1）對(duì)周邊M_S6.0～6.9地震有一定比例的震前異常反映，認(rèn)為可納入考量。（3） 1980年以來（資料起始觀測(cè)時(shí)間）新疆共發(fā)生4次M_S≥7.0地震，結(jié)合M_S≥7.0的R值和相應(yīng)地震對(duì)應(yīng)情況，艾其溝1號(hào)泥火山和新04泉二氧化碳可作為判斷新疆M_S≥7.0強(qiáng)震的參考依據(jù)，而根據(jù)M_S≥7.0地震對(duì)應(yīng)情況，新05井水位（2/4）、新04泉甲烷（1/4）、新04井水位（1/4）、新10泉氟離子（1/4）、新10泉甲烷（1/4）和新46井水位（1/2）因其在震前出現(xiàn)過異常，故可納入進(jìn)行綜合考量。

4結(jié)論與討論

新疆地下流體異常數(shù)量與異常持續(xù)時(shí)間、震中距有一定的相關(guān)性，表現(xiàn)為地下流體異常多在離震中100～200 km范圍之內(nèi)，異常持續(xù)時(shí)間多為半年以內(nèi)，震級(jí)與持續(xù)時(shí)間、震中距沒有明顯的規(guī)律，M_S≤6.5地震新疆地下流體異常測(cè)項(xiàng)的平均數(shù)量在4項(xiàng)左右，此特征可作為發(fā)生相應(yīng)震級(jí)地震危險(xiǎn)性的參考依據(jù)。新疆地下流體群體性異常時(shí)空演化特征并無統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著相關(guān)性，地震前地下流體異?？臻g展布范圍都很大，異常測(cè)點(diǎn)的分布與震級(jí)、震中距的關(guān)系較為復(fù)雜。但震前異常月頻次變化特征明顯，主要為“持續(xù)增長(zhǎng)”型和“先增后減”型兩類，而“先增后減”型異常特征，可作為判定地震發(fā)生時(shí)間的重要指標(biāo)，對(duì)于“持續(xù)增長(zhǎng)”型則可嘗試將異常月頻次≥4作為判定發(fā)震緊迫性增強(qiáng)的參考依據(jù)。新10測(cè)點(diǎn)和新04測(cè)點(diǎn)的不同測(cè)項(xiàng)在地震前異常反映顯著，對(duì)于多次地震，異常重現(xiàn)性較高，是新疆地下流體“敏感點(diǎn)”，對(duì)預(yù)測(cè)未來中強(qiáng)地震發(fā)生的地點(diǎn)具有特殊的意義。新疆地下流體受地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境、地震活動(dòng)及觀測(cè)點(diǎn)密度分布不均勻影響，群體特征不明顯，單個(gè)測(cè)點(diǎn)或單測(cè)項(xiàng)（水位、流量、氡、汞、甲烷等）的異常特征顯著，更適合開展單項(xiàng)參數(shù)異常指標(biāo)與群體異常參數(shù)指標(biāo)的綜合研究。

地下流體在地震前出現(xiàn)的顯著異常往往反映了其所處區(qū)域經(jīng)歷了強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)。深循環(huán)溫泉和井水溫升高、深部氣體的逸出和承壓含水層井水位的突升顯示出區(qū)域應(yīng)力加載作用下斷裂帶裂隙開啟、閉合，深部物質(zhì)活動(dòng)及構(gòu)造活動(dòng)的增強(qiáng)。地震前地下水水化學(xué)組分濃度升高是區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)引起的斷層封閉性改變、促使流體活動(dòng)作用增強(qiáng)的表現(xiàn)［41］。根據(jù)大量震例提取各測(cè)項(xiàng)異常的共性特征，這種特征具有更好地統(tǒng)計(jì)意義，可在地震預(yù)報(bào)實(shí)踐中提供參考。在涉及R值評(píng)分方法研究的47個(gè)震例中，有6次M_S6.0～6.9地震和4次M_S≥7.0地震，M_S≥5.0 地震占比79%，然而天山中段的多數(shù)測(cè)項(xiàng)對(duì)M_S≥5.0地震的漏報(bào)率可達(dá)75%～90%，故包含M_S≥5.0地震的半數(shù)左右的測(cè)項(xiàng)R值都普遍較低，預(yù)報(bào)能力較差。各測(cè)項(xiàng)M_S5.0～5.9地震目錄是以震中距300 km為限定所篩選得出，根據(jù)震例適當(dāng)縮小地震目錄選取范圍對(duì)該震級(jí)檔R值計(jì)算結(jié)果有何影響，還有待進(jìn)一步研究。隨著震級(jí)提高到M_S6.0，有16%的測(cè)項(xiàng)的R值出現(xiàn)了明顯的增加，震級(jí)下限的提高使得報(bào)準(zhǔn)率也跟著提高了，可考慮作為天山中段M_S6.0地震危險(xiǎn)性判定依據(jù)進(jìn)行跟蹤分析。M_S≥7.0地震因樣本數(shù)量有限，故需結(jié)合地震對(duì)應(yīng)情況對(duì)參考指標(biāo)進(jìn)行綜合考量分析。南疆雖然測(cè)點(diǎn)數(shù)量少、分布較散，但擁有阿克蘇斷層氫這種異常對(duì)應(yīng)率高、地震漏報(bào)率低的地球化學(xué)測(cè)項(xiàng)，這也為該區(qū)豐富前兆監(jiān)測(cè)手段提供了可借鑒的思路。

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STATISTICAL ANALYSIS OF ANOMALY CHARACTERISTICS

OF GROUND FLUID IN XINJIANG REGION AND

VERIFICATION OF PREDICTION EFFICIENCY

LIANG Hui XIANG Yang YAN Long ZHU Cheng-Ying

（1. Earthquake Agency of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830011，Xinjiang ，China;

2. China University of Mining & Technology，Beijing 100083，China;

3. Shenzhen Academy of Disaster Prevention and Reduction，Shenzhen 518003，Guangdong，China）

Abstract： Based on the “China Earthquake Examples” （1966～2018）， the characteristics of ground fluid precursor anomalies before earthquakes in Xinjiang region were systematically analyzed， and the prediction effectiveness of different magnitude ranges was tested for each measurement item. The results show that the number of ground fluid anomalies in Xinjiang is mostly concentrated in 100～200 km， and the duration of anomalies is mostly within half a year before the earthquake; The average number of ground fluid anomalies in Xinjiang during earthquakes with M_S≤6.5 is 4; The monthly frequency of anomalies before earthquakes is mainly manifested as a “sustained growth” type and a “first increase then decrease” type; Xin10 and Xin04 measuring points are abnormal “sensitive points” in ground fluid observation points in Xinjiang， and their location and vicinity can be considered as structural “sensitive areas”; The R value scoring method was used to test the prediction effectiveness of each measurement item， and the results showed that the R value results of different magnitude ranges were conducive to analyzing and extracting anomaly indicators suitable for the corresponding magnitude.

Key words： Ground fluid; Anomaly features; Forecasting effectiveness; Xinjiang region