利用地震前兆綜合異常識(shí)別方法跟蹤分析 張家口—渤海構(gòu)造帶地震活動(dòng)

李 紅 朱紅彬

（中國北京100080 北京市地震局）

張家口—渤海構(gòu)造帶（下文簡稱張渤帶）為地處華北地區(qū)的活動(dòng)構(gòu)造帶，走向NW，規(guī)模巨大，構(gòu)造復(fù)雜，沿走向與NE 向斷裂帶形成多處交匯。以地震對應(yīng)概率譜計(jì)算為核心的地震前兆異常識(shí)別法（簡稱ECRS 方法）由王海濤等（2008）提出，后被應(yīng)用于不同研究區(qū)域的地震活動(dòng)分析（唐蘭蘭等，2011；馮建剛等，2012；盧顯等，2012；李紅等，2017）。本文采用此方法，以張渤帶為研究區(qū)，建立該構(gòu)造帶各地震活動(dòng)性參數(shù)的概率譜數(shù)據(jù)庫，通過回顧性震例研究和外推式預(yù)測，開展中強(qiáng)地震前綜合異常識(shí)別分析。

選取1970 年1 月至2020 年7 月張家口—渤海地震帶小震目錄（中國地震臺(tái)網(wǎng)中心提供），利用K—K 法做余震刪除處理。根據(jù)首都圈地區(qū)小震的完整性震級(jí)（武敏捷等，2013），以MS2.0 為研究區(qū)起始震級(jí)，將at值、mf值、b值、頻度、D值、Rm值、缺震等地震活動(dòng)性參數(shù)，以不同時(shí)間窗長進(jìn)行掃描，得到各參數(shù)的時(shí)間序列值。

根據(jù)區(qū)域地震活動(dòng)水平，以MS5.0 為目標(biāo)震級(jí)，基于ECRS 方法，獲取小震活動(dòng)性參數(shù)（物理意義明確而相對獨(dú)立）的地震對應(yīng)概率譜，并建立概率譜數(shù)據(jù)庫。在單地震學(xué)參數(shù)異常識(shí)別基礎(chǔ)上，得到多點(diǎn)滑動(dòng)極值概率譜，將不同參數(shù)的滑動(dòng)極值求平均，得到多參數(shù)地震對應(yīng)概率譜?？偨Y(jié)1970—2018 年的震例規(guī)律，外推預(yù)測2019 年以來的地震。以6 個(gè)月、9 個(gè)月、12 個(gè)月、18 個(gè)月等不同時(shí)間窗長，1 個(gè)月為時(shí)間步長，開展多參數(shù)時(shí)間掃描計(jì)算。

（1）張渤帶單參數(shù)概率譜時(shí)序結(jié)果顯示，多數(shù)MS5.0 以上目標(biāo)地震發(fā)生前均有高值異常出現(xiàn)，表明利用ECRS 方法，可提取與識(shí)別該區(qū)中強(qiáng)地震前的高值異常，對研究區(qū)地震活動(dòng)異常跟蹤有一定意義。不同地震活動(dòng)性參數(shù)的單參數(shù)概率譜在中強(qiáng)地震前的異常表現(xiàn)形態(tài)有所不同，如異常起始和結(jié)束時(shí)間、異常幅度等可能存在差異。多參數(shù)地震對應(yīng)概率譜可在單參數(shù)概率譜的基礎(chǔ)上進(jìn)一步突出中強(qiáng)震前的異常。

（2）不同時(shí)間窗長的單參數(shù)與多參數(shù)地震對應(yīng)概率譜結(jié)果存在差異，異常閾值的選取也會(huì)對預(yù)測效能有所影響。通過比較不同滑動(dòng)窗長的計(jì)算結(jié)果，認(rèn)為滑動(dòng)窗長為12 個(gè)月的多參數(shù)概率譜，以0.50 倍標(biāo)準(zhǔn)差為異常閾值的預(yù)測效果較好。此處以有震報(bào)準(zhǔn)率（震前有異常的目標(biāo)地震次數(shù)/目標(biāo)地震次數(shù)）和異常對應(yīng)率（對應(yīng)目標(biāo)地震的異常次數(shù)/總異常次數(shù)）2 個(gè)指標(biāo)來評(píng)價(jià)預(yù)測效能。1970 年以來張渤帶共發(fā)生10 次MS5.0 以上地震，將發(fā)震時(shí)間間隔在2 個(gè)月內(nèi)的地震認(rèn)為是一組，則共有9 次/組目標(biāo)地震，其中7 次/組地震發(fā)生前出現(xiàn)高值異常，2 次/組漏報(bào)，有震報(bào)準(zhǔn)率為7/9，漏報(bào)率為2/9；出現(xiàn)7 次/組高值異常，其中5 次高值異常對應(yīng)目標(biāo)地震，2 次高值異常無對應(yīng)地震，虛報(bào)2 次，異常對應(yīng)率為5/7，虛報(bào)率為2/7。2019 年地震資料的外推預(yù)測結(jié)果顯示，多參數(shù)對應(yīng)概率譜低于1970 年以來的均值，但開始出現(xiàn)小幅上升。

（3）通過多個(gè)窗長的多參數(shù)概率譜比較分析，發(fā)現(xiàn)自1970 年以來，張渤帶概率譜時(shí)間曲線具有分段特征，體現(xiàn)在2000 年以前多參數(shù)概率譜時(shí)序曲線起伏變化大，2000 年以后則起伏相對減小，可能反映了張渤帶地震活動(dòng)具有時(shí)間分段性，也可能與小震完整性震級(jí)有關(guān)。在今后的分析中，對于時(shí)間分段活動(dòng)明顯的構(gòu)造區(qū)域，結(jié)合分段特點(diǎn)來考慮異常閾值的判定可能更有意義。