地震大形勢預(yù)測方法的預(yù)測效能與應(yīng)用研究

李琳

摘要：文章采用地震非均勻度預(yù)測方法，通過GPS觀測結(jié)果、室內(nèi)巖石破裂實(shí)驗以及回溯性檢驗研究三種途徑對地震非均勻度預(yù)測方法的效能進(jìn)行了評價。效能評價結(jié)果表明：地震非均勻度能夠準(zhǔn)確的反映巖石失穩(wěn)前，由于破裂成核導(dǎo)致的聲發(fā)射活動在時間分布上的變化狀況，該狀態(tài)變化與地震發(fā)生存在密切的聯(lián)系。文章采用的地震非均勻度預(yù)測方法，能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測我國強(qiáng)地震的主活動區(qū)，希望能夠為地震預(yù)測工作提供可靠的參考。

關(guān)鍵詞：地震大形勢預(yù)測方法；預(yù)測能效；應(yīng)用

1.前言

我國位于歐亞板塊東南部，受到菲律賓板塊、太平洋板塊、歐亞板塊以及印度板塊的擠壓，這種復(fù)雜的構(gòu)造活動以及地球動力學(xué)環(huán)境，導(dǎo)致我國成為世界上地震活動最多的國家之一，并且地震具有地震類型多、復(fù)發(fā)周期長、震源淺、頻度高、強(qiáng)度大、分布廣等眾多特點(diǎn)。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生之后，將會造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失以及大量的人員傷亡。地震物理預(yù)測方法、地震大形勢預(yù)測方法對于降低地震災(zāi)害具有非常重要的作用，尤其是地震大形勢預(yù)測方法，文章基于地震非均勻度預(yù)測方法，并對該預(yù)測方法的預(yù)測效能進(jìn)行了分析和評價，旨在為我國地震預(yù)報提供可靠的參考。

2.研究思路

我國是世界上地震活動最多、最強(qiáng)烈的國家之一，地震發(fā)生具有時空分布不均勻的特點(diǎn)，在空間分布上具有“東部弱、西部強(qiáng)”的特點(diǎn)，在時間分布上具有“平靜與叢集”的特點(diǎn)。因此，文章采用地震非均勻度預(yù)測方法，基于對該預(yù)測方法效能的分析與評價，對我國5級以上地震的時空活動不均勻性進(jìn)行了分析與研究，并根據(jù)計算結(jié)果，能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測我國未來一段時期強(qiáng)地震的主活動區(qū)。

3.預(yù)測方法

根據(jù)李志雄等[3]統(tǒng)計學(xué)方法，基于時間序列不均勻性，提出了地震非均勻度，并進(jìn)行地震預(yù)測，地震非均勻度的公式表現(xiàn)為：

公式中GL表示地震非均勻度；f表示自由度。當(dāng)GL小于1時，該時段均勻活動過程和地震時間存在顯著差異，為一個不穩(wěn)定的過程，因此該時段受到某種因素的制約，該地區(qū)地震活動呈現(xiàn)非均勻的特點(diǎn)；當(dāng)GL大于等于1時，表明該時段的地震活動是一個穩(wěn)定的隨機(jī)過程，地震活動具有均勻特性。文章采用的地震非均勻度預(yù)測方法，能夠比較準(zhǔn)確的預(yù)測我國強(qiáng)地震的主活動區(qū)，希望能夠為地震預(yù)測工作提供可靠的參考。

4.預(yù)測方法的效能分析與評價

4.1震例分析。筆者對我國Ms≥7.0地震的GL值進(jìn)行了總結(jié)和分析，結(jié)果表明除了少數(shù)邊界附近的大地震之外，大多數(shù)7級大地震1-3年震中一定范圍內(nèi)，5級以上地震活動在空間與時間上呈現(xiàn)明顯的均勻或者非均勻狀態(tài)變化，由此可見GL值與大地震預(yù)測具有緊密的關(guān)系。為了進(jìn)一步了解GL預(yù)測方法與大地震的關(guān)系，筆者對1996年-2006年的全國范圍5級以上的地震GL值進(jìn)行了空間掃描，結(jié)果表明中國西部地區(qū)GL值異常比較集中，因此在高值區(qū)選取了8個控制點(diǎn)，分別研究地區(qū)大地震發(fā)生與GL值變化的關(guān)系。計算結(jié)果如圖1所示。通過對1996年-2006年部分強(qiáng)地震的震例進(jìn)行研究，初步認(rèn)為地震均勻度與強(qiáng)地震發(fā)生之間存在密切的關(guān)聯(lián)，并且通過計算，能夠比較準(zhǔn)確的現(xiàn)實(shí)強(qiáng)地震震前的區(qū)域地震活動狀態(tài)特征，即在揭示強(qiáng)地震發(fā)生前地震活動狀態(tài)特征變化方面具有非常好的效能。

4.2室內(nèi)巖石破裂實(shí)驗。通過上述震例分析，筆者認(rèn)為地震非均勻度在震前的顯著異常變化，可能與震源巖石破裂、地震孕育進(jìn)行中期存在密切的關(guān)系，為了驗證上述推測，筆者進(jìn)行了室內(nèi)巖石破裂試驗，以此計算巖石標(biāo)本聲發(fā)射序列的GL值以及變化狀況。以室內(nèi)中尺度巖石標(biāo)本變形破壞聲發(fā)射實(shí)驗為例，實(shí)驗在等位移速率加載、雙軸壓縮條件下進(jìn)行，實(shí)驗標(biāo)本類型包括Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層，三類實(shí)驗標(biāo)本在受壓變形的過程中，其聲發(fā)射GL值都會在一定時間段內(nèi)發(fā)生異常變化，通過對Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層聲發(fā)射時間GL值異常的物理含義進(jìn)行分析，獲得了以下結(jié)論：利用地震非均勻度能夠有效的辨別三種實(shí)驗標(biāo)本的聲發(fā)射序列的均勻-非均勻變化狀況；當(dāng)出現(xiàn)GL值大于1時，標(biāo)本受壓后巖石完全破壞，表明兩者之間存在密切的關(guān)系。

圖1

4.3GPS觀測結(jié)果佐證。通過中國地震臺網(wǎng)中心提供的中國Ms≥5地震目錄，對1996年-2006年的GL值進(jìn)行了掃描，結(jié)果表明GL值高值主要集中在我國大陸西部。同時，對這些年的GL值異常分布區(qū)域進(jìn)行分析，利用近似同期（1996-2006年）的GPS觀測資料計算的中國最大剪應(yīng)變率高值分布區(qū)域GL值異常區(qū)分布狀況基本吻合，這在一定程度上表明地震非均勻度能夠比較準(zhǔn)確、客觀的預(yù)測我國未來一段時期強(qiáng)地震的主活動區(qū)。

5.結(jié)論

結(jié)論一：通過震例分析表明，地震非均勻度預(yù)測方法的預(yù)測時間尺度為1-3年，并且具有非常好的震例對應(yīng)效果。

結(jié)論二：通過巖石破裂實(shí)驗表明，Ⅲ型剪切裂紋、擠壓型雁列式斷層以及障礙體的斷層三類巖石在失穩(wěn)之前，都發(fā)生了均勻-非均勻狀態(tài)變化，由此可見，巖石的均勻-非均勻狀態(tài)變化與巖石失穩(wěn)存在緊密的關(guān)聯(lián)。

結(jié)論三：通過GPS觀測結(jié)果佐證，GL值能夠比較客觀、準(zhǔn)確的反映地殼是否存在劇烈運(yùn)動的現(xiàn)象，這在一定程度上表明地震非均勻度能夠比較準(zhǔn)確、客觀的預(yù)測我國未來一段時期強(qiáng)地震的主活動區(qū)。

結(jié)論四：基于現(xiàn)有的基礎(chǔ)資料以及認(rèn)識水平，很難改變目前地震大形勢預(yù)測的分析方法以及水平。今后，應(yīng)該盡可能多的采用多學(xué)科觀測資料研究方法，同時不斷的提高統(tǒng)計分析的嚴(yán)謹(jǐn)性，在實(shí)踐的過程中不斷積累經(jīng)驗，同時加強(qiáng)基礎(chǔ)觀測研究，從地球物理場動態(tài)變化角度，對地震的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析和判斷

參考文獻(xiàn)：

[1]李志雄，陶本藻，吳婷，路鵬等.地震大形勢預(yù)測方法的預(yù)測效能與應(yīng)用研究[J].地震，2007，27（2）：17-28.

[2] 曹鳳娟，王亮，殷軼娜，楊牧萍等. 東北地區(qū)地震大形勢預(yù)測回溯性檢驗[J].地震工程學(xué)報，2014，36（2）：301-307.

[3] 李志雄，高旭.地震非均勻度的研究及在強(qiáng)震中期預(yù)報中的應(yīng)用[J].地震，1994，14（6）：11-17.endprint