王俊 王行舟 周振貴 李軍輝 何康 鄭海剛 王雪瑩 徐如剛

摘要：對(duì)2014年4月20日安徽霍山M43地震前地震預(yù)測(cè)意見(jiàn)和預(yù)測(cè)依據(jù)進(jìn)行了回顧總結(jié)。自2013年10月開(kāi)始，安徽地區(qū)小震活躍，相繼出現(xiàn)地震條帶、地震頻度、“霍山地震窗”開(kāi)窗等3項(xiàng)地震學(xué)異常;前兆異常位于震中200 km范圍內(nèi)，包括流動(dòng)重力、流動(dòng)地磁，蒙城臺(tái)地電阻率、肥東臺(tái)定點(diǎn)短水準(zhǔn)、地下流體等13項(xiàng)。中期階段，前兆異常月頻次不斷增加，具有協(xié)調(diào)性特征;短臨階段，中期異常趨于結(jié)束或測(cè)值反向，地下流體異常突出，且異常由外圍逐漸向震中遷移;臨震階段，異常月頻次轉(zhuǎn)折下降。由此可見(jiàn)，霍山地震前異常特征明顯，時(shí)間上具有階段性、協(xié)調(diào)性特征;空間上具有遷移性特征，異常形態(tài)具有重復(fù)性特征，為地震三要素預(yù)測(cè)提供了較好的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：地震預(yù)測(cè);霍山M43地震;“霍山地震窗”;地震前兆

中圖分類號(hào)：P31575?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1000-0666（2019）03-0349-09

0 引言

地震預(yù)報(bào)是世界性科學(xué)難題，尤其是短臨預(yù)報(bào)目前依然困難，因此，不斷積累震例資料、探索地震預(yù)報(bào)的可能性，是一代又一代地震工作者孜孜不倦追求的目標(biāo)（付虹等，2013）。地震是地球構(gòu)造活動(dòng)的產(chǎn)物，涵蓋著地球深部的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)及地下介質(zhì)變化狀態(tài)的豐富信息。地震孕育過(guò)程的不同階段可能有著不同的異常表征，所以在日常震情跟蹤中，有可能根據(jù)觀測(cè)到的異常信息特征進(jìn)行階段性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)（付虹等，2007）。如1966年河北邢臺(tái)地震（林邦慧，2017）、1975年遼寧海城地震（馬宗晉等，2008;高建華，2011）、2013年四川蘆山地震（曾佐勛，王杰，2013）以及2014年云南魯?shù)榈卣穑ǜ逗?，倪喆?017）等的預(yù)測(cè)，主要是發(fā)現(xiàn)了地震前某一顯著異常特征，并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了共性組合?？梢?jiàn)現(xiàn)階段不斷找尋地震前異常的共性、顯著特征，是可能實(shí)現(xiàn)地震預(yù)報(bào)的重要途徑之一（付虹等，2013）。張國(guó)民等（2005）對(duì)1966—2001年中國(guó)大陸發(fā)生的100多個(gè)震例進(jìn)行綜合分析，認(rèn)為前兆異常是有地區(qū)性的，同時(shí)具有規(guī)律性和復(fù)雜性。因此，不斷總結(jié)每次地震前所觀測(cè)到的地震活動(dòng)、前兆異常，豐富震例資料，對(duì)于提升地震孕育過(guò)程的認(rèn)知是有益的。

2014年4月20日16時(shí)，在安徽省六安市霍山縣（3140°N，11610°E）發(fā)生了M43地震（以下簡(jiǎn)稱“霍山M43地震”），震源深度10 km。該地震發(fā)生在安徽省地震局判定的2014年度M40～50地震危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，震前短臨階段，安徽省地震局進(jìn)一步給出了地震危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)意見(jiàn)。本文對(duì)霍山M43地震前的異常判定依據(jù)（地震學(xué)異常、前兆學(xué)異常）進(jìn)行回溯性分析，真實(shí)地記錄地震前的異常和科學(xué)認(rèn)知，以期為今后該地區(qū)的地震預(yù)測(cè)提供參考。

1 地震學(xué)異常

11 地震條帶異常

2013年10月以后，安徽省霍山至固鎮(zhèn)地區(qū)地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，形成了ML≥23地震條帶（圖1），該條帶形成時(shí)間短，其展布與郯廬斷裂帶走向（NE向）具有一致性，安徽省地震局分析認(rèn)為其信度較高，并根據(jù)這一判據(jù)指標(biāo)認(rèn)為，在未來(lái)1年內(nèi)，該條帶兩端或附近地區(qū)可能發(fā)生43～53級(jí)地震，霍山M43地震就發(fā)生在該條帶的西南端。

12 地震頻度異常

安徽省M≥15地震異常的年累積頻次N≥21，對(duì)安徽及鄰區(qū)的中等以上地震有較好的指示意義（表1）。2013年10月2日開(kāi)始，安徽地區(qū)M≥15地震異常年累積頻次不斷上升，在異常頻次達(dá)到峰值（36次）時(shí)發(fā)生霍山M43地震，并在震前6個(gè)月達(dá)到預(yù)報(bào)閾值，震后地震頻次迅速下降。

13 “霍山地震窗”開(kāi)窗

鄭兆苾等（1999）研究認(rèn)為當(dāng)M≥10地震3個(gè)月累積頻次達(dá)到或超過(guò)異常閾值（40次）時(shí)，為“霍山地震窗”（31°～319°N，1157°～1165°E）開(kāi)窗（異常判定指標(biāo)），其對(duì)華東地區(qū)的中強(qiáng)震具有一定的指示意義?？婛i等（2014）研究認(rèn)為“霍山地震窗”具有清晰的動(dòng)力學(xué)背景，其開(kāi)窗后對(duì)華東地區(qū)中強(qiáng)震及安徽地區(qū)的中等地震有極好的預(yù)測(cè)意義。2013年10月15日開(kāi)始，“霍山地震窗”小震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，M≥10地震3個(gè)月累積頻次快速上升，于10月25日達(dá)到開(kāi)窗閾值，12月底達(dá)到峰值，之后地震頻次逐步下降，4個(gè)月后發(fā)生霍山M43地震（表2）。

2 前兆異常

霍山M43地震前出現(xiàn)多項(xiàng)前兆異常變化，空間上，集中在200 km范圍內(nèi)（圖2），進(jìn)入臨震階段，由外圍不斷向震中遷移。時(shí)間上，中期、短期及臨震異常相互配套：在中期階段，先后出現(xiàn)地下流體、地形變、地球物理場(chǎng)及地電阻率等不同學(xué)科、相互配套的前兆異常變化;進(jìn)入短臨階段，地下流體異常尤為突出，水位、水溫、水化學(xué)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)同步異常變化;臨震階段，霍山33井水位、水溫呈同步突升異常變化特征，這些異常在時(shí)間進(jìn)程中表現(xiàn)為配套性和階段性特征。

21 中期趨勢(shì)異常

211 水位異常

霍山M43地震前2項(xiàng)水位中期異常均呈趨勢(shì)上升狀態(tài)（圖3）。所有中期異常中水位異常出現(xiàn)最早，如2011年安慶地震后，定遠(yuǎn)04井水位上升速率再次減小，根據(jù)以往震例，在該井周邊中等地震前水位上升速率減?。ㄍ蹩〉?，2018），地震后上升速率逐漸恢復(fù)（圖3a）。巢湖皖14井水位在震前趨勢(shì)上升變化尤為明顯，該井具有清晰的年變動(dòng)態(tài)，每年1—6月上升、7—12月下降，但2013年7月該井水位不降反而持續(xù)上升直至發(fā)震，震后水位突降至上升前水平（圖3b）。

212 地電阻率異常

蒙城臺(tái)地電阻率3個(gè)方向年變規(guī)律強(qiáng)，其中NS和NE方向在每年的7—8月達(dá)到極小值，但2013年7—10月蒙城臺(tái)地電阻率3個(gè)方向與往年同時(shí)期相比數(shù)據(jù)偏高，NS和NE方向出現(xiàn)明顯破年變異常，EW方向出現(xiàn)了近20年來(lái)最高值，異常最大幅度達(dá)到08%，在異?；謴?fù)5個(gè)月后發(fā)生霍山M43地震（圖4）。

213 地形變異常

霍山M43地震前，出現(xiàn)肥東臺(tái)定點(diǎn)短水準(zhǔn)趨勢(shì)分別轉(zhuǎn)平異常，金寨—霍山一帶的流動(dòng)地磁、流動(dòng)重力差分動(dòng)態(tài)異常變化。這些異常在空間上，呈現(xiàn)出由外圍向震中不斷遷移的特征。

肥東臺(tái)定點(diǎn)短水準(zhǔn)測(cè)線橫跨郯廬斷裂帶的池河—西山驛斷裂，1985年開(kāi)始觀測(cè)，觀測(cè)環(huán)境較好。根據(jù)以往震例，肥東定點(diǎn)短水準(zhǔn)測(cè)值趨勢(shì)轉(zhuǎn)折前后，安徽及鄰區(qū)可能發(fā)生顯著地震（圖5a），2011年安慶M48地震后，其轉(zhuǎn)折異常仍未恢復(fù)，之后數(shù)值出現(xiàn)反向變化，在此過(guò)程中發(fā)生了霍山M43地震。流動(dòng)重力梯度帶部位，容易產(chǎn)生剪切應(yīng)力，易發(fā)生地震（徐如剛等，2011）;流動(dòng)地磁異常梯級(jí)帶與深部構(gòu)造、地震之間存在著相互關(guān)系（吳偉奇，2001;王青華等，2017）。2013年5月至2014年5月在霍山及鄰區(qū)流動(dòng)地磁（圖5b）、流動(dòng)重力（圖5c，d）差分動(dòng)態(tài)變化結(jié)果顯示在金寨—霍山、安慶—池州形成了2個(gè)異常區(qū)域。中期階段在震中的南側(cè)、北側(cè)出現(xiàn)重力場(chǎng)梯度帶異常，進(jìn)入短臨階段，在震中附近出現(xiàn)明顯梯度帶特征。

付虹等（1997）在研究云南地區(qū)的強(qiáng)震后，認(rèn)為這種中期異常在短臨階段趨于結(jié)束或測(cè)值反向是強(qiáng)震進(jìn)入短臨階段的基本特征。而在本次地震中，個(gè)別中期異常在震前1個(gè)月趨于結(jié)束，如巢湖14井水位;部分異常在臨震階段出現(xiàn)測(cè)值轉(zhuǎn)向變化，如肥東臺(tái)定點(diǎn)短水準(zhǔn)在震前出現(xiàn)轉(zhuǎn)折下降變化，這種特征可能也是中強(qiáng)震短臨階段的基本特征之一。

22 短臨異常

霍山M43地震前1～6個(gè)月出現(xiàn)的異常為短期異常，震前1個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)的異常屬于臨震異常。一般認(rèn)為獲取短臨異常，特別是臨震異常是預(yù)測(cè)地震發(fā)生時(shí)間的有效手段（劉耀煒等，2004;王俊等，2018），而本次地震前短臨異常有7項(xiàng)（異常占比538%），且均為地下流體異常。其中，短期異常有安慶23井水位、巢湖14井水溫、無(wú)為24井水溫及廬江臺(tái)氫氣，臨震異常有舒城水氡、霍山33井水位、霍山33井水溫。在空間分布上具有一定規(guī)律性，即震中外圍的水溫異常表現(xiàn)為下降，震中附近的水溫異常表現(xiàn)為突升，而且震中100 km范圍的所有異常均為突升變化，這可能是受區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的統(tǒng)一作用。從空間發(fā)展來(lái)看，

異常具有從外圍不斷向震中附近遷移的協(xié)調(diào)性特征。在時(shí)間進(jìn)程中，具有水物理、水化學(xué)測(cè)項(xiàng)異常的配套性和異常月頻次的加速、轉(zhuǎn)折下降的階段性特征，震前15個(gè)月，異常月頻次出現(xiàn)加速性特征，進(jìn)入臨震階段，短期異常結(jié)束，異常月頻次出現(xiàn)轉(zhuǎn)折下降，這一階段性特征是本次地震前作出短臨預(yù)測(cè)的重要依據(jù)。

221 短期異常

（1）安慶23井水位低值異常

安慶23井具有規(guī)則的年變動(dòng)態(tài)，每年1—7月水位上升，8—12月下降，水位年正常變幅在35～68 cm，而2013年7月開(kāi)始水位持續(xù)下降，與以往同期相比，2013年水位明顯偏低（圖6a），水位年變幅達(dá)到738 cm，在水位轉(zhuǎn)折上升恢復(fù)過(guò)程中發(fā)生霍山地震。

（2）巢湖14井水溫和無(wú)為24井水溫下降異常

位于震中外圍（100～200 km）的巢湖14井、無(wú)為24井水溫均表現(xiàn)為下降異常特征，時(shí)間上同步，空間上接近（圖2）。巢湖14井、無(wú)為24井水溫于2014年2月，分別出現(xiàn)“V”型和“U”型突降變化，變化幅度分別為0018℃和0008℃，之后有水溫上升恢復(fù)過(guò)程中發(fā)生霍山地震（圖6b，c）。

（3）廬江臺(tái)溶解氫氣突升異常

氫氣具有較強(qiáng)的映震靈敏性，特別是在短臨階段的映震能力明顯優(yōu)于其它氣體測(cè)項(xiàng)，是地震短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要手段之一（張培仁，王基華，1993;車(chē)用太等，2002;劉耀煒等，2006）。自2013年7?月1日以來(lái)，廬江臺(tái)氫氣數(shù)據(jù)總體變化平穩(wěn)，但2014年1月20日出現(xiàn)氫氣突升變化，變化幅度達(dá)到005%，至2014年2月28日恢復(fù)突升前水平（圖7a）。該突升異常可能反映了來(lái)自深部的氫氣濃度增大，表明了該區(qū)域存在一定的構(gòu)造活動(dòng)，時(shí)間上可能進(jìn)入臨震階段。

222 臨震異常

（1）舒城臺(tái)水氡

舒城地震臺(tái)自2007年開(kāi)始進(jìn)行水氡觀測(cè)，多年來(lái)水氡總體變化較為平穩(wěn)，但2014年3月28日水氡出現(xiàn)突升變化，觀測(cè)值由118 Bq/L突升至165 Bq/L，幅度達(dá)398%，霍山地震后，水氡逐漸恢復(fù)（圖7b）。時(shí)間上，與廬江氫氣異常變化較為同步，空間上二者均位于郯廬斷裂帶南段西側(cè)（圖2）。

（2）霍山33井水位、水溫

霍山33井位于本次地震的震中，2014年3月26日該井水位突升65 cm，4月20日15時(shí)水位再次突升，至霍山M43地震發(fā)生時(shí)，達(dá)到最大值（約66 cm）;水溫同步突升，變化幅度為0009 ℃，震后水位、水溫逐步下降恢復(fù)。其異常形態(tài)與2015年安徽阜陽(yáng)M43地震前類似（圖7c，d）。

3 地震跟蹤預(yù)測(cè)過(guò)程

31 跟蹤過(guò)程

根據(jù)上述各項(xiàng)異常，安徽省地震局在2013年10月中下旬召開(kāi)2014年度地震趨勢(shì)會(huì)商時(shí)明確提出，2014年度安徽省存在發(fā)生M45左右地震的可能，重點(diǎn)關(guān)注霍山地區(qū)。2014年2—3月，安徽省地震局根據(jù)2014年以來(lái)安徽及鄰區(qū)小震異常活躍、前兆異常狀態(tài)等現(xiàn)象，召開(kāi)了專題震情研討會(huì)，認(rèn)為短期內(nèi)安徽地區(qū)存在發(fā)生中等地震的可能;2014年4月，根據(jù)前兆異常的進(jìn)一步發(fā)展態(tài)勢(shì)，特別是出現(xiàn)的顯著地下流體異常、異常月頻次轉(zhuǎn)折下降及“霍山地震窗”開(kāi)窗等異?，F(xiàn)象，安徽省地震局認(rèn)為地震危險(xiǎn)性進(jìn)一步增強(qiáng)，結(jié)合地震地質(zhì)背景，認(rèn)為近期霍山及附近地區(qū)（中心點(diǎn)為318°N，1162°E，預(yù)測(cè)半徑50 km）存在發(fā)生M45左右地震的可能，并于4月18日填報(bào)了為期3個(gè)月的短臨預(yù)測(cè)卡。因震前上報(bào)了安徽省人民政府，在4月20日16時(shí)霍山M43地震發(fā)生后，安徽省人民政府快速開(kāi)展地震應(yīng)急工作，積極應(yīng)對(duì)，快速穩(wěn)定了民心，這次地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)取得了良好的社會(huì)效益。

32 三要素預(yù)測(cè)

對(duì)震前異常的跟蹤分析對(duì)地震三要素的預(yù)測(cè)提供了很好的判據(jù)。地震條帶、地球物理場(chǎng)以及異常由外圍不斷向震中遷移的空間演化特征，為發(fā)震地點(diǎn)的判定提供了依據(jù);地震頻度、“霍山地震窗”、前兆中期異常提供了震級(jí)判定依據(jù);多種異常發(fā)生轉(zhuǎn)折反向變化或趨于結(jié)束，異常月頻次出現(xiàn)加速下降，多項(xiàng)地下流體出現(xiàn)顯著協(xié)調(diào)性異常，特別是時(shí)間進(jìn)程上的中、短、臨的配套性為本次地震的短臨預(yù)測(cè)提供了重要支撐，也為該地區(qū)今后的地震預(yù)測(cè)提供了借鑒。

4 結(jié)論

對(duì)2014年4月20日安徽霍山M43地震前地震異常判定依據(jù)和地震預(yù)測(cè)過(guò)程進(jìn)行回顧總結(jié)，得到以下結(jié)論：

（1）霍山M43地震短臨預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)正確，主要有以下兩方面的因素，一是認(rèn)真總結(jié)了以往地震中觀測(cè)到的地震學(xué)和前兆學(xué)異?，F(xiàn)象，提煉出了具有較好預(yù)測(cè)意義的異常指標(biāo);二是地震前，地震活動(dòng)性特征明顯，前兆中、短、臨異常過(guò)程清晰，且出現(xiàn)的多數(shù)異常具有震例，即遵循了該地區(qū)地震發(fā)生的一般規(guī)律，表明以往總結(jié)的異常特征具有重復(fù)性。

（2）霍山地震前，水物理、水化學(xué)測(cè)項(xiàng)的預(yù)報(bào)效能較好，震中的水位、水溫臨震異常顯著，靠近震中水化學(xué)測(cè)項(xiàng)短臨異常突出。定點(diǎn)形變、電磁異常較少，這可能與監(jiān)測(cè)點(diǎn)位分布有關(guān)。震中附近開(kāi)展了多期的地球物理場(chǎng)觀測(cè)，在本次地震前也獲得了明顯的異常變化特征信息，為地點(diǎn)的預(yù)測(cè)提供了重要的依據(jù)。因此，合理布設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，增設(shè)具有較好預(yù)報(bào)效能的觀測(cè)手段，綜合觀測(cè)，是提升地震分析預(yù)報(bào)水平的重要環(huán)節(jié)。

（3）多種形態(tài)的中短期異常測(cè)值反向或結(jié)束，流體突變異常增多，這一特征與云南強(qiáng)震前有相似之處（付虹等，1997），可能表明某些地震孕育過(guò)程有相同之處。從該地震的短臨異?？?，地下流體的短臨異常最多，特別是水溫和水化學(xué)異常，因此，今后應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注出現(xiàn)的突變短臨異常信息。

（4）雖然這只是一次M43地震，但異常特征的配套性、協(xié)調(diào)性為地震預(yù)測(cè)提供了有效途徑，不斷積累有觀測(cè)資料的不同震級(jí)的震例，對(duì)提升地震孕育復(fù)雜性的認(rèn)知無(wú)疑是有益的，同時(shí)也為少震區(qū)的中等地震預(yù)測(cè)提供了借鑒。

在本文撰寫(xiě)過(guò)程中，安徽省地震局姜薇薇工程師提供了相關(guān)資料，在此向她表示衷心感謝。

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