華南內(nèi)陸5級以上地震前小震活動(dòng)增強(qiáng)分析

李 莎，袁 媛，閻春恒，向 巍

（廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧 530022）

0 引言

地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)是指較大范圍（幾百公里）出現(xiàn)的中小地震活動(dòng)水平或頻度升高的現(xiàn)象，一般出現(xiàn)在主震前幾個(gè)月至1～2 年內(nèi)。眾多研究發(fā)現(xiàn)，較大地震前，未來震中周圍200～300 km 范圍內(nèi)地震活動(dòng)出現(xiàn)增強(qiáng)是一種具有普適性的震兆現(xiàn)象[1-9]。劉蒲雄等[10]研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)震例中的區(qū)域地震活動(dòng)增強(qiáng)并不延續(xù)到主震發(fā)生時(shí)刻，其中有一明顯的地震平靜段，這是一種進(jìn)入短期或中期向短期過渡的預(yù)報(bào)指標(biāo)。因此，地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)指標(biāo)已作為地震預(yù)報(bào)的一個(gè)重要手段，在地震預(yù)報(bào)中所占權(quán)重較大，已廣泛運(yùn)用于各類地震趨勢會商中。

近年來，華南內(nèi)陸顯著地震頻發(fā)，受到社會各界的廣泛關(guān)注。2016 年至2019 年，華南內(nèi)陸共記錄到的3 次5 級以上地震（除余震）均發(fā)生于廣西地區(qū)，最大為2016 年7 月31 日廣西蒼梧5.4 級地震，這也是1959 年有地震資料記錄以來廣西內(nèi)陸發(fā)生的最大地震。這些地震造成了較大的社會影響和損失，如2019 年廣西靖西5.2 級地震造成了1人死亡5 人受傷，1.5 萬余人受災(zāi)等[11-12]。因此，對華南內(nèi)陸地區(qū)顯著地震前各類異常的跟蹤分析研判是目前一項(xiàng)重要且急迫的工作。本文在前人研究的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析1970 年以來華南內(nèi)陸5級以上地震（除余震）前地震活動(dòng)增強(qiáng)特征，提取適合華南內(nèi)陸的預(yù)測指標(biāo)，為華南內(nèi)陸地區(qū)地震預(yù)測工作提供參考和借鑒。

1 研究區(qū)概況

利用中國地震臺網(wǎng)中心發(fā)布的全國地震月報(bào)正式目錄，利用基于G-R關(guān)系計(jì)算的完備性震級Mc 方法——完整震級范圍法EMR[13]，計(jì)算并獲得了華南內(nèi)陸地區(qū)的完備性震級，1970—2010 年的完備性震級為ML3.0，2011—2021 年的完備性震級為ML2.0。本文研究的目標(biāo)地震為1970 年以來華南內(nèi)陸地區(qū)8次5級以上地震，最大地震為1982年云南富寧5.7級地震（圖1）。

圖1 1970年以來華南及鄰區(qū)M≥5.0地震分布及華南地區(qū)地震帶劃分[14]Fig.1 Distribution of earthquakes with M≥5.0 in South China and its adjacent areas since 1970 and division of seismic zones in South China[14]

2 增強(qiáng)選取規(guī)則

本文在對8 次5 級以上地震前開展小震增強(qiáng)回溯分析時(shí)，結(jié)合目標(biāo)地震發(fā)生時(shí)段的區(qū)域地震完備性震級、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況、目標(biāo)地震的震源機(jī)制解及區(qū)域地震活動(dòng)背景等情況，對震前小震增強(qiáng)的選取作了如下約定：①分析完備性震級以上小震的增強(qiáng)情況；②小震增強(qiáng)的范圍在距離目標(biāo)地震或目標(biāo)地震的發(fā)震構(gòu)造200 km 范圍內(nèi)，具體范圍結(jié)合小震空間集中分布和區(qū)域斷裂構(gòu)造確定；③區(qū)域小震在空間和時(shí)間上存在明顯的集中增強(qiáng)或活躍，空間集中是指集中區(qū)與周圍地區(qū)有較為明顯的界限，時(shí)間集中是指選取上述時(shí)空間集中區(qū)內(nèi)震前5年及以上稍長時(shí)段，集中時(shí)段內(nèi)有較為明顯的起始點(diǎn)。

3 中強(qiáng)地震前地震活動(dòng)分析

根據(jù)上述增強(qiáng)選取規(guī)則，本文開展了1970 年以來華南內(nèi)陸8 次5 級以上地震前小震活動(dòng)增強(qiáng)分析，發(fā)現(xiàn)震前均出現(xiàn)不同時(shí)空尺度的小震活動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)象，并選取以下5個(gè)具有代表性的震例開展詳細(xì)討論。

3.1 1982年云南富寧5.7級地震

1982 年云南富寧5.7 級地震是一個(gè)典型左旋剪切地震（圖2），發(fā)生于右江地震帶，該帶是川滇塊體、華南塊體和印支塊體3 個(gè)活動(dòng)塊體的結(jié)合部位，受川滇菱形塊體順時(shí)針壓剪作用的影響，區(qū)域動(dòng)力環(huán)境和孕震環(huán)境非常復(fù)雜；斷裂構(gòu)造以北西向?yàn)橹鳎螢楸睎|向，少數(shù)斷裂在第四紀(jì)晚期仍有活動(dòng)，是中強(qiáng)地震活動(dòng)區(qū)[15]。富寧地區(qū)一直是小震活躍地區(qū)，富寧5.7 級地震前，從1975 年8月至1980 年8 月增強(qiáng)區(qū)出現(xiàn)長達(dá)66.1 個(gè)月小震持續(xù)增強(qiáng)，小震的增強(qiáng)強(qiáng)度和頻度均超過背景水平，發(fā)生ML3.0～3.9 地震 17 次、ML4.0～4.9 地震 9 次，ML5.0 以上地震 1 次，為 1977 年廣西平果ML5.4 地震；增強(qiáng)結(jié)束后，增強(qiáng)區(qū)進(jìn)入26.4 個(gè)月的相對平靜時(shí)段，隨后發(fā)生富寧5.7 級地震（圖2）。富寧地震前出現(xiàn)長時(shí)間的小震增強(qiáng)，可能是其震級較大，導(dǎo)致孕震時(shí)間較長且需要更強(qiáng)的能量聚集過程，且孕震區(qū)受川滇菱形塊體的旋鈕壓剪作用，該區(qū)域的孕震環(huán)境較為復(fù)雜。

圖2 1982年云南富寧5.7級地震前小震活動(dòng)圖像（a）和增強(qiáng)區(qū)M-T圖（b）Fig.2 The seismicity image of small earthquakes before the Funing M5.7 earthquake in Yunnan in 1982（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

3.2 1982 年江西龍南5.2 級和1987 年江西尋烏5.5級地震

1982年江西龍南5.2級地震和1987年江西尋烏5.5 級地震相距僅90 km，均發(fā)生于贛南地區(qū)，位于東南沿海地震帶東段（圖1）。龍南和尋烏地區(qū)的活動(dòng)斷裂豐富，主要有近北東向的石城—尋烏斷裂帶和近東西走向的全南—尋烏斷裂帶及尋烏5.7級的發(fā)震斷裂——雞籠嶂—尋烏—八尺近北西向的斷裂[16-17]，是中強(qiáng)地震多發(fā)區(qū)[18]。從時(shí)間序列來看，1970 年以來東南沿海地震帶東段中強(qiáng)地震活動(dòng)可以分為2 個(gè)平靜期和2 個(gè)活躍期，1970—1985年為第一個(gè)平靜期，1986—1997 年為第一個(gè)活躍期，1998—2017 為第二個(gè)平靜期，2018 年臺灣海峽6.2 級地震預(yù)示著東段進(jìn)入第二個(gè)活躍期。1982年江西龍南5.2 級地震發(fā)生在第一個(gè)平靜期末期。龍南 5.2 級地震前，從 1979 年 1 月 至 1979 年 6 月，震中周圍出現(xiàn)北西向矩形的小震增強(qiáng)區(qū)，與區(qū)域北西向的主要斷裂近乎垂直，期間發(fā)生ML3.0～3.9地震6 次、ML4.0～4.9 地震2 次，增強(qiáng)結(jié)束后出現(xiàn)長達(dá)33.1個(gè)月小震相對平靜（圖3）。1987年江西尋烏5.5級是1970年以來東南沿海地震帶東段第一個(gè)活躍期的首發(fā)地震。1985 年4 月至1986 年1 月，9個(gè)月內(nèi)增強(qiáng)區(qū)發(fā)生ML3.0～3.9 地震17 次、ML4.0～4.9 地震1 次，增強(qiáng)區(qū)短時(shí)間內(nèi)小震密集活躍，增強(qiáng)結(jié)束后進(jìn)入19 個(gè)月小震相對平靜時(shí)段后發(fā)生尋烏5.5 級地震（圖4）。這兩次地震均表現(xiàn)出顯著的增強(qiáng)—平靜—發(fā)震特征。

圖3 1982年江西龍南5.2級地震前小震活動(dòng)圖像（a）和增強(qiáng)區(qū)M-T圖（b）Fig.3 The seismicity image of small earthquakes before the Longnan M5.2 earthquake in Jiangxi in 1982（a）and M-T map of the enhanced area（b）

圖4 1987年江西尋烏5.5級地震前小震活動(dòng)圖像（a）和增強(qiáng)區(qū)M-T圖（b）Fig.4 The seismicity image of small earthquakes before the Xunwu M5.5 earthquake in Jiangxi in 1987（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

龍南5.2 級和尋烏5.5 級地震前，區(qū)域地震增強(qiáng)后增強(qiáng)區(qū)均出現(xiàn)長期小震相對平靜時(shí)段，這可能是由于龍南和尋烏地區(qū)復(fù)雜的地震構(gòu)造背景，且兩個(gè)地震分別作為東南沿海地震帶東段平靜期的結(jié)束地震和活躍期的首發(fā)地震，孕震時(shí)間較長。因此在今后的震情跟著工作中，應(yīng)密切關(guān)注贛南地區(qū)的小震增強(qiáng)后的長時(shí)間相對平靜。

3.3 2016年廣西蒼梧5.4級地震

2016 年廣西蒼梧5.4 級地震是一次發(fā)生在關(guān)注度較低的少震弱震區(qū)的中強(qiáng)地震，它打破了華南沿海地區(qū)近17 年的5 級地震平靜。蒼梧5.4 級地震是左旋走滑地震，控震斷裂為近SN 向的賀街—夏郢斷裂[19]。結(jié)合震中及鄰區(qū)的構(gòu)造斷裂和小震分布情況，梳理發(fā)現(xiàn)震前3 年至4.9 個(gè)月，如圖5 出現(xiàn)北東向矩形區(qū)ML2.8 以上地震顯著增強(qiáng)，發(fā)生2次ML4.0 以上地震，增強(qiáng)—發(fā)震的特征非常顯著（圖5）。筆者[9]也曾對蒼梧5.4 級地震前地震活動(dòng)圖像演化特征開展分析，發(fā)現(xiàn)其震前存在不同時(shí)空尺度的小震活躍、華南地區(qū)的震群活動(dòng)等。因此，對少震弱震區(qū)的震情跟蹤，應(yīng)關(guān)注更大范圍的地震活動(dòng)情況。

圖5 2016年廣西蒼梧5.4級地震前小震活動(dòng)圖像（a）和增強(qiáng)區(qū)M-T圖（b）Fig.5 The seismicity image of small earthquakes before the Cangwu M5.4 earthquake in Guangxi in 2016（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

3.4 2019年廣西靖西5.2級地震

2019 年廣西靖西5.2 級地震也是位于右江地震帶（圖1），震源機(jī)制求解結(jié)果顯示，震源深度約2 km，是一次典型的極淺源逆沖機(jī)制地震（圖6），由于其特殊性受到了關(guān)注[20]。通過梳理，發(fā)現(xiàn)從2015 年底開始震中 100 km 范圍內(nèi)出現(xiàn)ML≥2.5 小震集中增強(qiáng)，并于2017年8月15日發(fā)生靖西ML4.5和2017 年 10 月 3 日 靖 西ML4.6 地 震 ， 2015 年 底 至2017 年增強(qiáng)區(qū)表現(xiàn)出顯著的增強(qiáng)現(xiàn)象，靖西ML4.6地震后，增強(qiáng)區(qū)進(jìn)入震前的相對平靜時(shí)段，2019年7月開始再次出現(xiàn)ML≥2.5小震相對活躍，隨后發(fā)生 2019 年 11 月 25 日靖西 5.2 級地震（圖 6）。靖西5.2 級地震前，2018 年全國測震學(xué)科年度會商中已明確提出該增強(qiáng)現(xiàn)象，因此小震增強(qiáng)值指標(biāo)對靖西5.2級地震的中期預(yù)報(bào)較為成功。

圖6 2019年廣西靖西5.2級地震前小震活動(dòng)圖像（a）和增強(qiáng)區(qū)M-T圖（b）Fig.6 The seismicity image of small earthquakes before the Jingxi M5.2 earthquake in Guangxi in 2019（a）and M-T map of the enhanced area（b）

表1 華南內(nèi)陸5級以上地震前小震增強(qiáng)情況統(tǒng)計(jì)Table 1 Statistics on small earthquakes enhancement before earthquakes with M≥5.0 in inland South China

4 5 級以上地震前小震活動(dòng)增強(qiáng)共性及跟蹤策略

4.1 小震活動(dòng)增強(qiáng)共性特征

1970 年以來華南內(nèi)陸8 次5 級以上地震前均出現(xiàn)了不同時(shí)空尺度的小震集中增強(qiáng)現(xiàn)象，受不同構(gòu)造環(huán)境和孕震環(huán)境復(fù)雜性的影響，地震前區(qū)域小震增強(qiáng)現(xiàn)象略有差異，但也有一些共同的特性（表2）。

表2 華南內(nèi)陸5級以上地震前小震增強(qiáng)共性特征Table 2 Common characteristics of small earthquake enhancement before earthquakes with M≥5.0 in inland South China

受不同時(shí)段完備性震級變化的影響，小震集中增強(qiáng)/活躍起始震級不同，1970 年到2010 年，5級以上地震前出現(xiàn)ML≥3.0 小震集中增強(qiáng)；2011 年至2021 年，隨著地震監(jiān)測能力的提升，小震集中增強(qiáng)的起始震級降低，出現(xiàn)ML2.5以上小震的增強(qiáng)/活躍。華南內(nèi)陸5級以上地震前，均出現(xiàn)不同時(shí)空尺度的ML≥2.5 或ML≥3.0 集中增強(qiáng)/活躍，且至少發(fā)生1 次ML≥4.0 地震，這可作為判斷發(fā)生5 級以上地震的判據(jù)指標(biāo)。在時(shí)間的預(yù)測上，優(yōu)勢發(fā)震時(shí)段主要關(guān)注小震集中增強(qiáng)/活躍結(jié)束后6.5 個(gè)月（東南沿海地震帶西段）或19～33個(gè)月內(nèi)（右江地震帶和東南沿海地震帶東段），發(fā)震地點(diǎn)應(yīng)關(guān)注小震集中增強(qiáng)/活躍區(qū)及周邊地區(qū)。

4.2 小震增強(qiáng)跟蹤策略

通過上述震前小震活動(dòng)增強(qiáng)特征的總結(jié)，整理并給出今后華南內(nèi)陸5 級以上地震前小震活動(dòng)增強(qiáng)的跟蹤策略：

（1）首先，對當(dāng)前華南內(nèi)陸地區(qū)小震正常的地震活動(dòng)背景進(jìn)行全面了解，關(guān)注正常地震活動(dòng)背景下區(qū)域ML2.5 以上小震的集中增強(qiáng)/活躍，一般的增強(qiáng)范圍是200 km 范圍內(nèi)，具體情況應(yīng)結(jié)合區(qū)域構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)分析。

（2）當(dāng)出現(xiàn)ML2.5 以上小震的集中增強(qiáng)/活躍時(shí)，關(guān)注增強(qiáng)區(qū)ML4.0 以上地震的發(fā)生，若發(fā)生1次ML4.0 以上地震，則可判定該區(qū)域出現(xiàn)5 級以上地震前的小震集中增強(qiáng)/活躍。

（3）在增強(qiáng)結(jié)束后6.5 個(gè)月內(nèi)（東南沿海地震帶西段）或19～33 個(gè)月內(nèi)（右江地震帶和東南沿海地震帶東段），在增強(qiáng)區(qū)或附近地區(qū)存在發(fā)生5 級以上地震的可能。

5 結(jié)論和討論

本文通過對1970 年以來華南內(nèi)陸8 次5 級地震前區(qū)域小震活動(dòng)進(jìn)行回溯分析，開展震前小震增強(qiáng)特征研究，總結(jié)歸納了研究區(qū)中強(qiáng)震前的小震增強(qiáng)特征，并給出震前小震增強(qiáng)的跟蹤策略，獲得以下認(rèn)識：

（1）1970 年以來華南內(nèi)陸 8 次 5 級以上地震前均出現(xiàn)顯著的小震活動(dòng)增強(qiáng)特征，表明小震活動(dòng)增強(qiáng)在華南內(nèi)陸具有較好的預(yù)報(bào)效能，應(yīng)作為華南內(nèi)陸中強(qiáng)地震的震情跟蹤中一項(xiàng)重要的預(yù)測指標(biāo)。

（2）8 次5 級以上地震前，區(qū)域地震的活動(dòng)特征以增強(qiáng)—平靜—發(fā)震為主（6/8）。東南沿海地震帶西段5 級以上地震的優(yōu)勢發(fā)震時(shí)段是增強(qiáng)結(jié)束后6.5個(gè)月內(nèi)；東南沿海地震帶東段和右江地震帶增強(qiáng)的時(shí)段相對較長，為19～33個(gè)月（除1977年平果5.0 級地震外）；但由于每個(gè)地震區(qū)/帶5 級以上地震震例較少，目前得到優(yōu)勢發(fā)震時(shí)段的認(rèn)識還需更多的震例進(jìn)行驗(yàn)證和總結(jié)。

（3）根據(jù)5 級以上地震前的小震增強(qiáng)特征和跟蹤策略，結(jié)合目前華南內(nèi)陸地區(qū)地震目錄的完備性特征，今后應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注華南內(nèi)陸正常地震活動(dòng)背景下ML≥2.5集中增強(qiáng)和增強(qiáng)區(qū)內(nèi)ML≥4.0地震的發(fā)生，增強(qiáng)區(qū)及鄰近地區(qū)是發(fā)生5 級以上地震的值得注意地區(qū)。

（4）結(jié)合本文開展震例回溯和近年來震情跟蹤工作中遇到的實(shí)際問題，發(fā)現(xiàn)如何研判小震增強(qiáng)結(jié)束是目前存在的較大難題。根據(jù)目前獲得的認(rèn)識和經(jīng)驗(yàn)，筆者初步認(rèn)為若增強(qiáng)區(qū)出現(xiàn)增強(qiáng)/活躍一段時(shí)間后，2 個(gè)月內(nèi)未發(fā)生3 次增強(qiáng)/活躍起始震級以上的地震，則表明增強(qiáng)結(jié)束，進(jìn)入臨震或震前相對平靜時(shí)段。受震例較少的影響，其預(yù)測效能還需更多的震例進(jìn)行驗(yàn)證，并給出更適合華南內(nèi)陸小震增強(qiáng)結(jié)束的指標(biāo)，這可能是今后對華南內(nèi)陸地區(qū)中強(qiáng)地震前小震活動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)象進(jìn)行分析的一個(gè)重點(diǎn)方向。