易桂喜，周龍泉，張浪平，龍 鋒，宮 悅

(1.四川省地震局，四川 成都 610041；2.中國(guó)地震局監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)司，北京 100086)

0 引言

最近10年的地震活動(dòng)顯示，四川盆地MS≥4.5中等強(qiáng)度的地震發(fā)生后，其后1年內(nèi)四川及鄰區(qū)常有MS≥6.0強(qiáng)震發(fā)生，典型的2個(gè)震例是2013年4月20日四川蘆山MS7.0和2014年8月3日云南魯?shù)镸S6.5地震，分別在其震前2個(gè)月和震前5天，在四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)梓潼—三臺(tái)一帶發(fā)生了MS≥4.5地震。早在1981年，羅偉(1981)基于1958—1980年地震資料統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)：四川盆地發(fā)生1次或多次4級(jí)以上地震后約1年，川西或川滇交界區(qū)域?qū)l(fā)生1次MS≥6強(qiáng)震，但其所列出的四川盆地地震震級(jí)標(biāo)度不明確，且部分4.0級(jí)地震實(shí)際目錄震級(jí)明顯低于ML4.0，四川盆地中等強(qiáng)度以上地震對(duì)周邊強(qiáng)震的預(yù)測(cè)指示意義還有待進(jìn)一步研究。因此，2019年6月17日四川長(zhǎng)寧MS6.0地震發(fā)生后，筆者針對(duì)四川盆地內(nèi)部及盆地邊緣MS≥4.5地震的預(yù)測(cè)意義進(jìn)行了專題研究和系統(tǒng)清理，通過(guò)設(shè)定的預(yù)測(cè)條件，對(duì)歷史地震進(jìn)行預(yù)測(cè)效能評(píng)分R值檢驗(yàn)，確定了四川盆地內(nèi)部及盆地邊緣MS≥4.5地震的預(yù)測(cè)意義與預(yù)測(cè)規(guī)則。

1 四川盆地及盆地邊緣地震活動(dòng)特點(diǎn)

四川盆地位于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定、地震活動(dòng)強(qiáng)度相對(duì)較弱的華南地塊內(nèi)部(張培震等，2003)，其歷史地震記載始于公元前26年(國(guó)家地震局震害防御司，1995；中國(guó)地震局震害防御司，1999)。歷史地震資料顯示，四川盆地內(nèi)部及盆地邊緣的地震活動(dòng)強(qiáng)度遠(yuǎn)低于北側(cè)的龍門山斷裂帶(易桂喜等，2016)和西側(cè)的馬邊—鹽津斷裂帶(易桂喜等，2010)。2019年以前，該區(qū)無(wú)MS≥6.0地震記錄(圖1、表1)，MS≥5.0地震活動(dòng)頻次也較低，且復(fù)發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，尤其是四川盆地內(nèi)部發(fā)生的MS≥5.5地震僅2次，分別為1896年2月14日富順MS5和1967年1月24日仁壽MS5.5級(jí)地震。有區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄以來(lái)，四川盆地MS≥4.0歷史地震活動(dòng)主要集中在盆地西側(cè)及南側(cè)的宜賓、自貢一帶，地處盆地邊緣盆山結(jié)合部位的宜賓地區(qū)地震相對(duì)活躍；而龍泉山斷裂帶以東、華鎣山斷裂帶以北的盆地內(nèi)部在2008年汶川MS8.0地震前無(wú)MS≥4.5地震記錄(圖1)。

圖1 四川盆地及周邊MS≥4.5地震分布(B.C.26—2019)

然而，2008年汶川MS8.0地震發(fā)生后，四川盆地地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，MS≥4.0地震頻繁，最突出的是在盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)相繼發(fā)生了一系列中等強(qiáng)度的地震，包括2010年1月31日四川遂寧與重慶潼南交界MS5.0(何玉林等，2010)、2013年2月19日四川三臺(tái)與鹽亭交界MS4.7，2014年7月29日四川梓潼MS4.9和三臺(tái)MS4.6地震(易桂喜等，2019)。前人研究表明，汶川地震對(duì)四川盆地具有應(yīng)力加載作用(Parsonsetal，2008)，由此，推測(cè)上述地震活動(dòng)可能與汶川地震的應(yīng)力加載有關(guān)(易桂喜等，2019)。

由于汶川地震后四川盆地MS4.0地震頻次高，本文僅統(tǒng)計(jì)MS≥4.5地震。根據(jù)歷史地震記錄，四川盆地內(nèi)部及盆地邊緣共發(fā)生MS≥4.5地震51次(表1)，其中23次發(fā)生在汶川地震后的2010—2019年。在空間上，遂寧、三臺(tái)、梓潼等歷史少震與弱震區(qū)呈現(xiàn)中等地震活動(dòng)增強(qiáng)，同時(shí)，宜賓、自貢等歷史地震相對(duì)活躍區(qū)地震活動(dòng)強(qiáng)度則不斷刷新歷史記錄，最高震級(jí)已達(dá)MS6.0(易桂喜等，2019)，突破了此前有關(guān)該區(qū)域的地震不會(huì)達(dá)到6.0級(jí)的認(rèn)知。

2 四川盆地MS≥4.5地震活動(dòng)與四川及鄰區(qū)MS≥6強(qiáng)震統(tǒng)計(jì)分析

2.1 四川盆地中等強(qiáng)度地震與四川及鄰區(qū)MS≥6.0強(qiáng)震統(tǒng)計(jì)分析

為了確定四川盆地MS≥4.5地震對(duì)四川及鄰區(qū)的強(qiáng)震是否具有預(yù)測(cè)指示意義，表1列出了四川盆地MS≥4.7歷史地震和最近10年MS≥4.5地震，同時(shí)列出了震后半年內(nèi)、震后0.5～1年內(nèi)四川及鄰區(qū)(25°～35°N，95°～110°E)發(fā)生的MS≥6.0強(qiáng)震信息(余震不參與統(tǒng)計(jì)，震群僅計(jì)1次)。

由于歷史原因，僅能保證汶川地震之后的四川地區(qū)MS≥4.5地震目錄的完整、可靠，因此，為獲得較為客觀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以2008年汶川地震為界，進(jìn)行分時(shí)段統(tǒng)計(jì)。

(1)汶川地震前(公元前26年—2008年5月11日)，四川及鄰區(qū)共記錄MS≥6.0地震193次(圖2)，如果不考慮余震、震群按1次計(jì)算，則地震總數(shù)為164次，包括95次MS≥6.5地震。該時(shí)段發(fā)生在四川盆地的MS≥4.5地震共28次(即表1中No.1～28)，15次地震后1年內(nèi)在四川及鄰區(qū)發(fā)生了MS≥6.0地震(共對(duì)應(yīng)19次強(qiáng)震)，占比約為54%。其中半年內(nèi)發(fā)生MS≥6.0地震有9次(共對(duì)應(yīng)10次強(qiáng)震)，占比32%，盡管對(duì)應(yīng)地震比例不低，但超過(guò)88%的MS≥6.0強(qiáng)震前四川盆地?zé)oMS≥4.5地震活動(dòng)，漏報(bào)率高。95次MS≥6.5地震中，12次震前1年內(nèi)四川盆地有MS≥4.5地震活動(dòng)，有震對(duì)應(yīng)率為43%，但超過(guò)87%的MS≥6.5地震前四川盆地?zé)oMS≥4.5地震活動(dòng)。

表1 四川盆地有記錄以來(lái)MS≥4.5地震與四川及鄰區(qū)后續(xù)MS≥6.0強(qiáng)震統(tǒng)計(jì)

續(xù)表1

(2)汶川地震后(2010—2019年)，四川盆地共發(fā)生MS≥4.5地震23次(表1中No.29～51)，12次地震后1年內(nèi)四川及鄰區(qū)發(fā)生了MS≥6.0強(qiáng)震(不包括玉樹(shù)地震的1次MS≥6.0余震)，占比近52%，且有10次為半年內(nèi)發(fā)震，占比約為43%；8次盆地地震后1年內(nèi)四川及鄰區(qū)發(fā)生了MS≥6.5地震，占比約35%，其中有7次為半年內(nèi)發(fā)震，占比近30%。同時(shí)期四川及鄰區(qū)共發(fā)生MS≥6.0強(qiáng)震10次(不包括余震)(圖2中紅色圓)，分別為：2010年4月14日青海玉樹(shù)M7.1，2013年4月20日四川蘆山MS7.0、7月22日甘肅岷縣—漳縣MS6.6和8月12日西藏左貢MS6.1，2014年5月30日云南盈江MS6.1、8月3日云南魯?shù)镸S6.5和11月22日四川康定MS6.3，2017年8月8日四川九寨溝MS7.0和11月18日西藏米林MS6.9以及2019年6月17日四川長(zhǎng)寧MS6.0地震。其中，9次強(qiáng)震前四川盆地有MS≥4.5地震活動(dòng)，僅2014年云南盈江MS6.1地震例外；該時(shí)段6次MS≥6.5地震之前四川盆地均有MS≥4.5地震活動(dòng)，且其中5次出現(xiàn)在震前半年內(nèi)，僅2017年11月18日西藏米林MS6.9地震例外?？梢?jiàn)，汶川地震后四川盆地MS≥4.5地震對(duì)四川及鄰區(qū)MS≥6強(qiáng)震活動(dòng)具有一定的指示意義。

2.2 四川盆地MS≥4.5地震預(yù)測(cè)意義效能檢驗(yàn)

2008年汶川地震之前，四川及鄰區(qū)多數(shù)強(qiáng)震前四川盆地?zé)o對(duì)應(yīng)MS≥4.5地震活動(dòng)，因此，本文僅針對(duì)2010—2019年四川盆地MS≥4.5地震與四川及鄰區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)對(duì)應(yīng)情況，進(jìn)行預(yù)測(cè)效能評(píng)分R值檢驗(yàn)(國(guó)家地震局科技監(jiān)測(cè)司，1990)，R=報(bào)對(duì)地震數(shù)/應(yīng)報(bào)地震數(shù)-預(yù)測(cè)占用時(shí)間/統(tǒng)計(jì)時(shí)段總長(zhǎng)度，其中，應(yīng)報(bào)地震數(shù)為發(fā)生在給定統(tǒng)計(jì)區(qū)域、給定統(tǒng)計(jì)時(shí)段內(nèi)滿足震級(jí)條件的強(qiáng)震總數(shù)(不包含余震，震群僅計(jì)1次)；報(bào)對(duì)地震數(shù)為統(tǒng)計(jì)區(qū)預(yù)測(cè)時(shí)間內(nèi)發(fā)生的強(qiáng)震總數(shù)，一次異常可能對(duì)應(yīng)多次強(qiáng)震，也可能多次異常對(duì)應(yīng)同一個(gè)強(qiáng)震，地震次數(shù)不重復(fù)統(tǒng)計(jì)；預(yù)測(cè)占用時(shí)間為所有異常預(yù)測(cè)時(shí)間總和，當(dāng)預(yù)測(cè)時(shí)間重疊時(shí)，時(shí)間不重復(fù)統(tǒng)計(jì)。只有當(dāng)R>R0時(shí)，預(yù)測(cè)意義顯著，其中，R0表示考慮報(bào)準(zhǔn)率和漏報(bào)率、置信度為97.5%時(shí)的最低R值(國(guó)家地震局科技監(jiān)測(cè)司，1990)。

針對(duì)不同的預(yù)測(cè)規(guī)則，對(duì)四川盆地MS≥4.5地震預(yù)測(cè)意義進(jìn)行內(nèi)符檢驗(yàn)：

(1)預(yù)測(cè)規(guī)則1：四川盆地MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)1年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.0地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發(fā)生MS≥4.5地震23個(gè)，預(yù)測(cè)23次。根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則1，每次預(yù)測(cè)1年時(shí)間，時(shí)間不重復(fù)統(tǒng)計(jì)，因此，23次預(yù)測(cè)占用時(shí)間2 433天，四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.0地震10次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震9次，漏報(bào)強(qiáng)震1次，虛報(bào)2次，R值評(píng)分為：

R=9/10-2 433/3 650=0.233

(1)

R0=0.345

R

(2)預(yù)測(cè)規(guī)則2：四川盆地MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)1年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.5地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發(fā)生MS≥4.5地震23個(gè)，預(yù)測(cè)23次，根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則2，預(yù)測(cè)占用時(shí)間2 433天，四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.5地震6次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震6次，漏報(bào)0次，虛報(bào)3次，R值評(píng)分為：

R=6/6-2 433/3 650=0.333

(2)

R0=0.459

R

(3)預(yù)測(cè)規(guī)則3：四川盆地MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)半年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.0地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發(fā)生MS≥4.5地震23個(gè)，預(yù)測(cè)23次，根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則3，預(yù)測(cè)占用時(shí)間1 683天，四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.0地震10次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震7次，漏報(bào)強(qiáng)震3次，虛報(bào)4次，R值評(píng)分為：

R=7/10-1 683/3 650=0.239

(3)

R0=0.352

R

(4)預(yù)測(cè)規(guī)則4：四川盆地MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)半年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.5地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，四川盆地共發(fā)生MS≥4.5地震23次，預(yù)測(cè)23次，根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則4，預(yù)測(cè)占用時(shí)間1 683天，四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.5地震6次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震5次，漏報(bào)強(qiáng)震1次，虛報(bào)4次，R值評(píng)分為：

R=5/6-1 683/3 650=0.372

(4)

R0=0.475

R

(5)預(yù)測(cè)規(guī)則5：不考慮盆地邊緣和歷史地震活躍區(qū)，僅將四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)地震(即表1中的No.29，32，34～35地震)作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)半年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.0地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，在四川盆地少震與弱震區(qū)(遂寧、三臺(tái)、梓潼)發(fā)生MS≥4.5地震4次，預(yù)測(cè)4次，根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則5，預(yù)測(cè)占用時(shí)間共546天，該時(shí)段四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.0地震10次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震6次，漏報(bào)強(qiáng)震4次，虛報(bào)0次，R值評(píng)分為：

R=6/10-546/3 650=0.450

(5)

R0=0.338

R>R0，通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，具有預(yù)測(cè)意義。

(6)預(yù)測(cè)規(guī)則6：不考慮盆地邊緣和歷史地震活躍區(qū)，僅將四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)地震(表1中No.29，32，34，35地震)作為統(tǒng)計(jì)對(duì)象。四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)半年內(nèi)，四川及鄰區(qū)將發(fā)生MS≥6.5地震。

內(nèi)符檢驗(yàn)：最近10年(2010—2019年)，在四川盆地少震與弱震區(qū)(三臺(tái)、梓潼、遂寧)發(fā)生MS≥4.5地震4次，預(yù)測(cè)4次，根據(jù)預(yù)測(cè)規(guī)則6，預(yù)測(cè)占用總時(shí)間為546天，該時(shí)段四川及鄰區(qū)實(shí)際發(fā)生MS≥6.5地震6次，報(bào)對(duì)強(qiáng)震5次，漏報(bào)強(qiáng)震1次，虛報(bào)0次，R值評(píng)分為：

R=5/6-546/3 650=0.684

(6)

R0=0.475

R>R0，通過(guò)統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)，具有預(yù)測(cè)意義。

上述內(nèi)符檢驗(yàn)預(yù)測(cè)效能評(píng)分R值計(jì)算結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)規(guī)則6中四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震發(fā)生后，預(yù)測(cè)未來(lái)半年內(nèi)四川及鄰區(qū)MS≥6.5地震的預(yù)測(cè)效能評(píng)分R值最高，且能通過(guò)統(tǒng)計(jì)顯著性檢驗(yàn)，具有中短期預(yù)測(cè)意義。

2.3 四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震預(yù)測(cè)強(qiáng)震的規(guī)則

上述不同預(yù)測(cè)規(guī)則下的預(yù)測(cè)效能統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)R值評(píng)分中預(yù)測(cè)規(guī)則6的R值評(píng)分最高，因此，將預(yù)測(cè)規(guī)則6作為四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)的判定標(biāo)準(zhǔn)及該區(qū)域MS≥4.5地震預(yù)測(cè)四川及鄰區(qū)MS≥6.5地震的規(guī)則：

(1)四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)判別

位于四川盆地內(nèi)部，不包含盆山轉(zhuǎn)換區(qū)域，震中30 km范圍內(nèi)在汶川地震之前無(wú)MS≥4.0地震記錄，且自1970年有臺(tái)網(wǎng)記錄以來(lái)ML≥3.0地震頻次不超過(guò)2次，如三臺(tái)、梓潼等區(qū)域(圖3)。

圖3 四川三臺(tái)(a)、梓潼(b)有臺(tái)網(wǎng)記錄以來(lái)ML≥3.0地震M-T圖

(2)預(yù)測(cè)規(guī)則

當(dāng)四川盆地內(nèi)部少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震發(fā)生后，未來(lái)半年內(nèi)，四川及鄰區(qū)(25～35°N，95～110°E)將發(fā)生MS≥6.5地震。

3 結(jié)論

本文基于地震目錄的完整性，重點(diǎn)針對(duì)(2010—2019年)四川盆地內(nèi)部和盆地邊緣發(fā)生的MS≥4.5地震及其與四川及鄰區(qū)MS≥6.0強(qiáng)震的對(duì)應(yīng)關(guān)系，在給定不同預(yù)測(cè)規(guī)則的條件下，進(jìn)行了預(yù)測(cè)效能評(píng)分R值檢驗(yàn)。結(jié)果表明，僅四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)內(nèi)發(fā)生的MS≥4.5地震對(duì)四川及鄰區(qū)未來(lái)半年內(nèi)MS≥6.5地震具有顯著預(yù)測(cè)意義。

處于構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定區(qū)域的四川盆地內(nèi)部歷史少震與弱震區(qū)MS≥4.5地震的預(yù)測(cè)機(jī)理是否有別于機(jī)理較明確的地震窗或老震區(qū)，尚有待進(jìn)一步研究。