2023年甘肅積石山6.2級地震前測震學(xué)異常特征分析

摘要：結(jié)合甘肅及其鄰區(qū)地震活動特征，經(jīng)系統(tǒng)梳理，發(fā)現(xiàn)在2023年12月18日積石山6.2級地震前出現(xiàn)的4項(xiàng)測震學(xué)異常：（1）甘東南地區(qū)4級地震平靜;（2）祁連山地震帶中段ML2.0以上地震活動連續(xù)三個月增強(qiáng);（3）甘肅夏河至內(nèi)蒙古鄂托克前旗3級地震條帶的出現(xiàn)；（4）甘青川交界3級地震空區(qū)。通過震例回溯，總結(jié)此次地震異常指標(biāo)的預(yù)測意義。分析認(rèn)為，地震平靜、空區(qū)、條帶3項(xiàng)異常對本次地震的發(fā)震位置具有較好的指示；祁連山地震帶中段ML2.0以上地震活動連續(xù)三個月增強(qiáng)對本次地震的發(fā)震時間具有較好的指示，具有短期預(yù)測意義。

關(guān)鍵詞：積石山6.2級地震; 地震空區(qū); 地震條帶; 測震學(xué)異常

中圖分類號： P315.5文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號： 1000-0844（2024）04-0899-09

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240228003

Characteristics of seismometric anomalies before the

Jishishan， Gansu MS6.2 earthquake in 2023ZHANG Zenghuan， ZHANG Bo， CHEN Yuxin， ZHANG Jinpeng

（Gansu Earthquake Agency， Lanzhou 730000， Gansu， China）Abstract：

Based on the characteristics of the seismic activity in and around the Gansu region， this paper systematically organizes the seismometric anomalies before the MS6.2 Jishishan earthquake， which occurred on December 18， 2023. These anomalies were as follows： seismic quiescence （MS≥4.0） in southeastern Gansu， constant enhancement of seismicity （ML≥2.0） in the central Qilian Mountain seismic zone for more than three months， seismic band of MS3.0 earthquakes between Xiahe in Gansu and Otog Qianqi in Inner Mongolia， and a seismic gap of MS≥3.0 earthquakes in the bordering region of Gansu， Qinghai， and Sichuan. Through the retrospection of these earthquakes， the prediction meaning of the abnormal indexes was summarized. It is considered that factors such as seismic quiescence， seismic gap， and seismic band are good indicators of the location of the Jishishan MS6.2 earthquake and the continuous enhancement of seismicity （ML≥2.0） in the central part of the Qilian Mountain seismic zone is a good indicator of the occurrence time of this earthquake. A comprehensive analysis of the seismometric anomalies can provide an effective judgment basis for earthquake predictions.

Keywords：Jishishan MS6.2 earthquake; seismic gap; seismic belt; seismometric anomalies

0引言

地震預(yù)報一直是全世界關(guān)注的問題，但其可行性一直受到人們的質(zhì)疑。多次中強(qiáng)地震的研究表明：在地震孕育的不同時段，往往會出現(xiàn)不同的前兆異常。國內(nèi)外地震研究人員針對地震孕育機(jī)理、孕育過程以及地震預(yù)測等方面提出了一些理論模型，如活動斷裂的運(yùn)動方式、斷層的分段與強(qiáng)震活動的關(guān)系、大震復(fù)發(fā)規(guī)律、地震概率預(yù)測等，這些都對地震預(yù)報的發(fā)展有一定的促進(jìn)作用［1-2］。目前，地震預(yù)報仍然以經(jīng)驗(yàn)預(yù)測和概率模型預(yù)測為主，學(xué)者們針對模型的建立與檢驗(yàn)做了許多研究［3］。例如，2016年青海門源6.4級地震前存在較為顯著的中、長期測震學(xué)異常，主要有不同范圍的地震平靜與平靜打破;對2021年瑪多7.4級地震前測震學(xué)異常特征回溯，發(fā)現(xiàn)震前測震學(xué)異常由大范圍遠(yuǎn)距離異常演變?yōu)榻嚯x小震活躍與前兆震群活躍;2021年云南漾濞6.4級地震前存在顯著的地震平靜、地震條帶等圖像類異常，且震前的小震活動顯著增強(qiáng)，形成前震特征［4-7］。這些研究表明：測震學(xué)異常在多次強(qiáng)震危險判定中具有較好的指示作用，利用其跟蹤研判未來的強(qiáng)震危險區(qū)是可信的。

據(jù)中國地震臺網(wǎng)正式測定，2023年12月18日甘肅積石山（35.7°N，102.59°E）發(fā)生6.2級地震（下文簡稱積石山6.2級地震），震源深度約10 km（https：//10.5.160.18/console/index.action）。本次地震發(fā)震斷層為拉脊山斷裂帶，該斷裂帶有歷史記載以來中強(qiáng)度及以上地震活動較頻繁。有正式記錄以來，拉脊山斷裂帶發(fā)生過20余次5級左右地震，其中，5級以上地震達(dá)9次；發(fā)生過的最大地震為1936年甘肅臨夏州康樂縣6.7級地震［8-9］。

積石山6.2級地震前，多項(xiàng)測震學(xué)異常指示甘東南與祁連山地震帶東段區(qū)域存在發(fā)生6級左右地震的可能。為了進(jìn)一步認(rèn)識積石山地震前測震學(xué)異常特征，完善甘肅地區(qū)的測震學(xué)指標(biāo)體系，本文對積石山6.2級地震前的測震學(xué)異常進(jìn)行了回顧與分析，以便為后續(xù)震情研判提供參考。

1資料選取與方法簡介

本文所使用的地震目錄為：中國地震臺網(wǎng)發(fā)布的3級以上正式目錄和甘肅地震臺網(wǎng)正式目錄。其中，平靜類異常與條帶異常圖像的繪制所使用的目錄為中國地震臺網(wǎng)正式目錄；增強(qiáng)類異常采用的小震目錄為甘肅地震臺網(wǎng)正式目錄。近年來，隨著甘肅省臺網(wǎng)的不斷改造，最小完整性震級（MC）的記錄 逐步降低，甘肅及鄰區(qū)的最小完整性震級記錄可以達(dá)到ML1.8［10］。本文所使用的目錄最小震級為ML2.0，可以認(rèn)為目錄是完整的。文中描述地震的“級”指面波震級（MS）;ML代表近震震級，多用于測量小震。

文中所用的方法為測震學(xué)的地震活動圖像方法，該方法是地震預(yù)測、預(yù)報中非常重要的分析方法之一。地震活動圖像指的是在一定區(qū)域內(nèi)地震活動所呈現(xiàn)的時間、空間展布方式，包括地震活動增強(qiáng)、地震平靜、地震條帶、地震圍空等，是目前中強(qiáng)地震預(yù)測的重要技術(shù)指標(biāo)。強(qiáng)震發(fā)生前，常存在不同震級檔、不同時間與空間的地震空區(qū)，同時也可能存在地震活動增強(qiáng)的異?，F(xiàn)象［11］。對于地震的中短期及短臨期預(yù)報來說，地震平靜是強(qiáng)震或者中強(qiáng)震前出現(xiàn)的地震弱活動現(xiàn)象，它是一種重要的地震活動性前兆。我國不少學(xué)者通過震例研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)震例存在區(qū)域地震活動性增強(qiáng)并不延續(xù)到主震發(fā)生時，而是在一段時間內(nèi)存在明顯的地震平靜［12-13］。當(dāng)?shù)卣鹌届o發(fā)生，且在平靜區(qū)外圍逐漸發(fā)生中小地震，形成外圍活躍而內(nèi)部缺少中小地震的現(xiàn)象，國外通常稱該現(xiàn)象為“地震平靜”，國內(nèi)稱為“孕震空區(qū)”。地震活動圖像異常對未來中強(qiáng)地震的預(yù)測具有較好的指示意義，尤其是地震活動增強(qiáng)后的平靜、地震條帶的形成、地震空區(qū)的形成與打破以及顯著的震群活動等［14］。

2平靜類異常

2.1甘東南4級地震大范圍平靜

統(tǒng)計了甘東南4級地震的活動情況，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域自1970年以來4級地震的發(fā)震間隔一般不超過1年。然而，2020年7月12日四川若爾蓋4級地震發(fā)生后，平靜區(qū)域范圍如圖1所示，甘東南4級以上地震進(jìn)入平靜期（圖2）。截至2023年4月18日，平靜時長已達(dá)1 010 d，對比該區(qū)域以往地震活動，認(rèn)為此次平靜時長非常突出（圖2）。鑒于此，筆者對甘東南區(qū)域以往平靜后對應(yīng)中強(qiáng)震的情況進(jìn)行了統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)1970年至2023年期間，該區(qū)域4級

地震平靜超過400 d以上共12次（表1）。由表1可知，甘東南4級地震平靜較長時間后往往有強(qiáng)震發(fā)生，表中打破后發(fā)震的時間間隔為打破地震與對應(yīng)強(qiáng)震的時間差。其中，2008年3月30日肅南5.0級地震前4級地震平靜了586 d;2013年7月22日岷縣—漳縣6.6級地震前甘東南區(qū)域4級地震平靜達(dá)437 d;2017年8月8日九寨溝7.0級地震前甘東南4級地震平靜時間長達(dá)502 d;積石山6.2級地震，直接打破了甘東南區(qū)域4級地震長達(dá)1 253 d的平靜。結(jié)合圖1、圖2可以看出，異常對應(yīng)的地震均位于平靜區(qū)內(nèi)部，即異常的預(yù)測范圍與平靜范圍基本相同。由表1可知，平靜時長與對應(yīng)的震級大小無相關(guān)性，平靜可能直接被5級以上地震打破，且隨著平靜時長的增加，平靜區(qū)域發(fā)生中強(qiáng)地震的可能性進(jìn)一步增大。甘東南4級平靜異常提出的8個月后，平靜區(qū)內(nèi)部發(fā)生了積石山6.2級地震。

R值是平靜類異常預(yù)測效能有效的檢驗(yàn)方法，其表達(dá)式為：

R=報對的地震次數(shù)/應(yīng)報對的地震次數(shù)-預(yù)報占用時間/預(yù)報研究的總時間

通過計算，甘東南4級地震平靜超400 d的R值為0.025。R＞0，表明通過預(yù)測效能檢驗(yàn)，因此以400 d為閾值追蹤甘東南4級地震平靜具有預(yù)測意義。

2.2甘青川交界3級地震圍空

甘肅、青海、四川交界地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，頻繁發(fā)生小地震。然而，自2022年6月10日馬爾康震群發(fā)生后，甘青川交界區(qū)域3級以上地震出現(xiàn)平靜，平靜區(qū)外圍的地震相對活躍。據(jù)筆者統(tǒng)計，截至2023年10月10日，平靜區(qū)外圍共發(fā)生3級以上地震11次，形成以102.23°E、34.56°N為中心點(diǎn)的地震空區(qū)（圖3）。該地震空區(qū)走向呈NE，長軸半徑約為278 km，短軸半徑約為154 km，空區(qū)最大方位角小于120°，符合傳統(tǒng)意義上的地震空區(qū)［15-16］。由表2可知，甘肅及鄰區(qū)8次5.5級以上地震前存在地震空區(qū)，地震發(fā)生的位置為空區(qū)內(nèi)部與邊緣。地震圍空形成至主震發(fā)生的時間，最短約為1個月，最長約為21個月，時長為12個月左右占比最高?？烧J(rèn)為，孕震空區(qū)形成后，未來半年至一年時間，空區(qū)及周邊發(fā)生6級左右地震的可能性較大。同由表2可知，空區(qū)內(nèi)部如果發(fā)生打破地震，則可以縮短預(yù)測時間，且后續(xù)對應(yīng)的地震發(fā)生在空區(qū)內(nèi)部的可能性更大。2023年10月21日甘肅臨潭3級地震打破了甘青川地區(qū)3級地震平靜，58 d后，空區(qū)的內(nèi)部發(fā)生了積石山6.2級地震，這與依據(jù)震例回溯確定的預(yù)測規(guī)則較為吻合（圖4）。

3甘肅至內(nèi)蒙古3級地震條帶

2022年6月，祁連山地震帶東段及附近地區(qū)3級以上地震活動次數(shù)明顯增多，區(qū)域內(nèi)相繼發(fā)生6月4日沙坡頭3.0級、6月9日海原3.6級、6月16日蘭州3.2級等多次地震。筆者通過分析地震活動的空間分布發(fā)現(xiàn)，2021年1月14日至2022年6月22日，甘肅夏河至內(nèi)蒙古鄂托克前旗之間發(fā)生的3.0級以上地震呈有序的NE向帶狀分布（圖5）。截至2022年6月22日，帶狀區(qū)域內(nèi)已發(fā)生8次3級以上地震（gt;6次），其中，最大地震為2021年11月8日寧夏靈武4.0級地震（表3）。地震條帶長度約為540 km（gt;400 km），寬度約為70 km，長寬比為7.6（gt;4.0）;該條帶內(nèi)部最大空段長度為150 km，約占條帶全長的27%（lt;1/3）;條帶內(nèi)外地震頻次比為87.5%（gt;75%）。根據(jù)地震條帶的認(rèn)定規(guī)則，甘肅夏河至內(nèi)蒙古鄂托克前旗呈帶狀分布的地震可確認(rèn)為地震條帶異常［14］。據(jù)劉蒲雄等［17］的研究結(jié)果可知，地震條帶的形成可能反映斷裂帶的構(gòu)造活動異常，通常被認(rèn)為在條帶內(nèi)部及邊緣存在發(fā)生強(qiáng)震的可能。通過整理異常區(qū)域附近的震例，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域形成條帶后可在短時間對應(yīng)地震。然而，通過后續(xù)的跟蹤，本次異常未在短期內(nèi)對應(yīng)預(yù)期的地震。條帶異常提出后1年半，其西端發(fā)生了積石山6.2級地震（圖5），這與以往認(rèn)知的可能發(fā)震位置較為吻合。

4祁連山地震帶中段ML≥2.0地震月頻度連續(xù)三個月增強(qiáng)

大震發(fā)生前往往存在明顯的區(qū)域小震活動增強(qiáng)現(xiàn)象，該現(xiàn)象是一種震前地震活動異常。利用中小地震的活動狀態(tài)判斷未來中強(qiáng)地震的可能性，在地震預(yù)測中取得了較好的預(yù)測經(jīng)驗(yàn)［18-19］。

根據(jù)甘肅地震臺網(wǎng)目錄，2023年9月至11月，祁連山地震帶中段出現(xiàn)ML≥2.0地震月頻度連續(xù)三個月增強(qiáng)的異?，F(xiàn)象（圖6），增強(qiáng)區(qū)域如圖7所示。該異常為甘肅及鄰區(qū)重要的測震學(xué)短期指標(biāo)，可指示祁連山地震帶及周邊地區(qū)在短期內(nèi)發(fā)生5級以上地震。根據(jù)2010年以來祁連山地震帶中段ML≥2.0地震活動連續(xù)3個月增強(qiáng)對應(yīng)中強(qiáng)地震的統(tǒng)計結(jié)果可知，異常與地震的對應(yīng)率約為50%［20］。由表4可知，該異常對應(yīng)的地震多為5～6級，對應(yīng)區(qū)域?yàn)榍嗖馗咴瓥|北緣地區(qū)。祁連山地震帶中段小震活動增強(qiáng)后，祁連帶及周邊地區(qū)發(fā)生中強(qiáng)以上地震共計12次，其中10次發(fā)生在異常后3個月內(nèi)，4組發(fā)生于異常后一個月內(nèi)。認(rèn)為該異常多用于短期預(yù)測，異常出現(xiàn)后1～3個月發(fā)生地震的可能性最大。2023年11月，祁連山地震帶中段ML2.0的月頻度出現(xiàn)連續(xù)三個月增強(qiáng)，這使祁連山地震帶及附近發(fā)生中強(qiáng)地震的可能性進(jìn)一步增大。積石山6.2級地震發(fā)生于異常提出后20 d，印證了該異常具有較好的短期預(yù)測意義。

5結(jié)論與討論

通過梳理積石山6.2級地震前甘肅地區(qū)出現(xiàn)的測震學(xué)異常，獲得以下結(jié)論：

（1） 積石山6.2級地震前，甘肅地區(qū)的測震學(xué)圖像類異常在發(fā)震位置判定方面發(fā)揮了較好的作用。據(jù)甘東南4級地震平靜的優(yōu)勢預(yù)測范圍，認(rèn)為甘東南地區(qū)存在發(fā)生6級以上地震的可能;依據(jù)之前甘肅地區(qū)先后出現(xiàn)3級地震條帶、3級地震空區(qū)及空區(qū)打破，認(rèn)為異常交匯區(qū)域強(qiáng)震背景進(jìn)一步增加，本次地震即發(fā)生于異常交匯區(qū)域。說明在具備強(qiáng)震背景的較大區(qū)域內(nèi)，通過追蹤異常集中區(qū)域，可以在一定程度上縮小預(yù)測范圍。

（2） 短期預(yù)報階段測震學(xué)異常往往不多，積石山6.2級地震前僅出現(xiàn)一項(xiàng)，即祁連山地震帶中段ML2.0以上地震連續(xù)三個月增強(qiáng)。上述短期異常對預(yù)測地點(diǎn)指示較為寬泛，結(jié)合其他測震學(xué)異?？梢源_定本次震中區(qū)域及附近短期內(nèi)將發(fā)生中強(qiáng)地震。因此，祁連山地震帶中段ML2.0以上地震連續(xù)三個月增強(qiáng)可用于短期預(yù)測。

（3） 據(jù)震前提出的測震學(xué)異常所做的趨勢判定，在較長時間、較大區(qū)域的震情趨勢判定上是準(zhǔn)確的?？烧J(rèn)為測震學(xué)多年來總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)和使用的方法是可行的，但震前短期預(yù)報工作較難把握。針對本次積石山6.2級地震前存在的測震學(xué)異常特征分析，認(rèn)為測震學(xué)異常需進(jìn)行綜合分析，才能在震情跟蹤中能起到較好的作用，為甘肅及邊鄰地區(qū)的震情研判工作提供重要依據(jù)。

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（本文編輯：任棟）