云南強震前地震活動因子A值異常動態演變特征*

劉 翔，蘇有錦，付 虹，鄔成棟

(云南省地震局，云南昆明650224)

云南強震前地震活動因子A值異常動態演變特征*

劉 翔，蘇有錦，付 虹，鄔成棟

(云南省地震局，云南昆明650224)

運用地震活動因子A值參數全面、深入地研究了云南強震前尤其是強震活躍期首發強震前地震活動在時間、空間的動態演變過程，研究結果顯示:(1)強震前1～2年，在未來震中周圍A值出現顯著高值變化，異常閥值為A≥0.6;(2)強震前3～4年，A≥0.6的高值異常區主要分布在云南省外圍或邊界附近，省內A值異常較少。隨著強震的臨近，A值異常面積逐漸增大，并且向省內、未來震中遷移，震前1年或1～2年云南地區A值異常單位面積和省內外異常單位面積的比值出現明顯轉折回升。

云南強震;地震活動因子;時空動態演變

0 前言

劉翔等 (2002，2005，2010)研究表明，云南地區強震中期階段，不同級別地震活動表現出不同尺度的顯著平靜和空間的叢集特征，而在強震短期，中小地震往往出現顯著的活躍等層次性特征，如:強震首發前，6級地震出現超出3年平靜異常，而在此期間，4～5級地震活動有可能形成條帶、密集區、圍空等有序分布;在強震發生前0.5～1 a，4級以上地震往往出現大于90 d平靜異常，且3級地震活躍并且多形成條帶、密集區、圍空的有序分布。筆者對1965年以來云南地區地震資料進行了地震活動因子A值的空間掃描計算，以定量提取云南強震活躍期首發強震前云南地區及首發強震震中周圍地震活動在時、空、強3方面表現的異常信息。

1 研究方法

王煒等 (1987，1989，1994)對地震活動時、空、強分布統計規律進行了深入研究，提出了地震空間集中度C值、地震危險度D值及地震強度因子Mf值等參數，這些參數在華北地區的地震預報中取得了較好的效果。地震空間集中度C值反應了地震在空間上的集中程度，地震危險度D值反應了地震在時間上的叢集程度，地震強度因子Mf值反應了地震活動增強的程度，這3個參數分別反應了地震時、空、強3方面的震兆。通常在中強震發生前，震中周圍地區的中小地震活動在上述3方面都可能表現出異常變化，但是對不同地震而言，這3方面特征所表現的程度是不一樣的:有些中強震前地震活動在時間或空間方面的叢集特征表現得十分明顯;而有些中、強震前地震活動增強方面的特征表現得十分突出。為了綜合考慮中強震前地震活動在時、空、強3方面的活動異常，王煒等 (1999)引入了地震活動因子A值來表征地震在時、空、強3方面的綜合特征，提高了地震活動的震兆信息的顯示度。定義地震活動因子A值為C、D、Mf值的線性組合，即:

式中，μ(C)表示C值為異常模糊集合的隸屬度，μ(D)表示D值為異常模糊集合的隸屬度，μ(Mf)表示Mf值為異常模糊集合的隸屬度，它們用如下函數表示:

這里α=400。參照華北地區C、D、Mf值異常閾值的選取 (C、D值為0.2，Mf值為0.25)，當Xi為C或D值時，取X0=0.2;當Xi為Mf值時，取X0=0.25。函數表示當Xi大于閾值時，隸屬函數為1;當Xi小于閾值時，隸屬函數為正態分布形態。根據C、D、Mf值的中期預報準確率，確定它們相應的權值Wi分別為0.3、0.3、0.4。

圖1 1974年5月11日大關7.1級地震前地震活動因子A值異常空間動態演變圖(a)1971年;(b)1972年;(c)1973年;(d)1974年Fig.1 Spatial dynamic evolution of seismicity factor A-value abnormity before Daguan M7.1 earthquake on May.11，1974

2 資料選取

本文選取1965年以來云南地區 (20°～29.5°N，97°～107°E)ML≥2.5的地震資料，為避免余震序列對計算結果產生影響，計算時對中強以上地震序列的余震或4.5級以上地震震群進行了剔除。根據地震序列的發展，余震扣除規則一般為:7級以上地震扣除其發生后1年內的余震，6級地震扣除其發生后6個月內的余震，5級地震扣除其發生后3個月內的余震，空間上主要以余震活動展布范圍而定。掃描參數M0=2.5，掃描單元為2°，在經度和緯度方向上的掃描滑動步長為0.3°，時間窗為12個月，滑動步長為12個月，經過全時空反復掃描，異常閾值取0.60，即地震活動因子異常值為A≥0.60。該異常閾值雖然比華北地區異常值高，但也反映出了云南地區地震活動水平背景高 (強震活躍期，云南地區3級以上地震活動頻次月均值為20次，強震平靜期，云南地區3級以上地震活動頻次月均值為15次)，另一方面，A值異常閾值取高能有效提高強震對應率，還能使異常區突出、醒目。為了描述地震活動因子A值空間異常動態演變特征，本文引入A值異常單位面積數 (N內+N外)及省內外A值異常單位面積數的比值 (以1°×1°為單元統計地震活動因子A值異常面積數，為了避免除數為零，筆者取 (N內+1)/(N外+1)的比值)來定量研究強震前A值異常空間的動態變化特征。

3 強震前A值異常特征

3.1 1974年大關7.1級地震和1976年龍陵7.3、7.4級雙震研究

圖1為1974年5月11日大關7.1級地震前地震活動因子A值異常空間分布圖。由圖可見，1971年幾乎看不到A值異常，整個云南地區A≥0.60的異常總面積不超過0.5平方度。1972年開始，地震活動因子A值異常面積及異常值逐漸增大，由圖2還看出A值異常面積增大是比較顯著的。1971～1972年在大關7.1級地震震中附近地震活動因子A值異常不明顯，1973年即大關7.1級地震前1年，震中附近A值出現明顯的異常，最高值為0.70;1974年大關7.1級地震當年，震中附近A值顯著減弱。大關7.1級地震后3級以上地震迅速轉移到云南西南地區，A值充分體現了此地震活動過程，由圖1d可見，在滇西的龍陵—滇西南普洱一帶出現大面積的A值異常區，大關7.1級地震后兩年，發生1976年龍陵7.3、7.4級雙震。

1976年龍陵7級雙震和1979年普洱6.8級強震前，云南地震活動因子A值空間異常面積及云南省內外A值異常面積比值均處于較高水平狀態，但在震前一年A值空間異常面積略有減小，而省內外A值異常面積比值稍有增大 (圖2)。

圖2 1974年大關7.1級、1976年龍陵7.3、7.4級地震前地震活動因子A值異常單元面積數動態圖(a)A值異常單元面積數;(b)省內外A值異常單元面積數比值Fig.2 Dynamic evolution of the area number of seismicity factor A-value abnormity unit before Daguan M7.1 earthquake in 1974 and Longling M7.3，M7.4 earthquakes in 1976(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

3.2 1988年瀾滄7.6、7.2級雙震研究

圖3為1988年11月6日瀾滄—耿馬7.6、7.2級雙震前地震活動因子A值異常空間分布圖。由圖可見，震前2～3年即1985～1986年云南地震活動因子A值異常主要分布在滇西南—滇南及邊界一帶，特別是1986年，A值異常主要分布在中—緬—越邊界的境外一帶，隨著強震的逼近，省內A值異常面積逐漸增大，尤其在震前1年，A值異常面積不僅顯著增大，而且主要集中在未來強震震中周圍較大區域。

A值空間異常動態變化過程也可從圖5上明顯地反映出來。由圖可見，1986年A值異常單元面積數從較高值突然下降至較低值，同時，省內外A值異常單元面積數比值也下降到0.5低值水平處，之后，A值異常單元面積數與省內外A值異常單元面積數比值同步回升，尤其A值異常單元面積數回升的幅度較大。

3.3 1995～1996年孟連7.3級、麗江7級地震研究

1995年7月12日孟連7.3級地震和1996年2月3日麗江7.0級地震是1988年瀾滄—耿馬7.6、7.2級雙震起強震活躍期末期的強震，由圖4和圖5可看出，在兩次強震前，1991～1992年云南地區地震活動因子A值異常面積從高值快速下降，其下降幅度比1988年瀾滄—耿馬7.6、7.2雙震前的大，1993年開始快速回升到高位上。同其它7級強震類似，隨著強震的臨近，A值異常由外圍向未來震中集中，1994年云南地區A值異常集中分布在滇西南的孟連附近及滇西北的麗江周圍區域內，同時云南省內外地震活動因子A值異常單元面積數比值從0.5的低值快速上升至2.5的高值。

圖3 1988年11月6日瀾滄—耿馬7.6、7.2級雙震前地震活動因子A值異常空間動態演變(a)1985年;(b)1986年;(c)1987年;(d)1987年11月～1988年10月Fig.3 Spatial dynamic evolution of abnormal seismicity factor A-value before Lancang-Gengma M7.6，M7.2 earthquakes on Nov.6，1988

4 討論

4.1 強震平靜期6級地震前A值異常特征

通過對1979～1987年與1997年至今兩個強震平靜期A值異常時空變化的研究發現，6級地震前強震平靜期震中附近地震活動因子A值也出現明顯的異常，震前A值異常面積會出現顯著減少的異常現象，但無7級地震前A值異常從外向內遷移的空間演變過程。如圖6所示，2000年1月15日姚安6.5級、2003年7月21日和10月16日的姚6.2級和6.1級雙震、2007年寧洱6.4級3次地震前一年均出現云南地區A值異常單元面積數由高值快速下降的異常過程，但這3次6級地震前云南省內外A值異常單元面積數比值均沒出現大幅度起伏異常變化，基本穩定在0.5水平之上。

2008年5月12日汶川8.0級地震對云南地區地震活動水平有一定的影響，2008～2009年云南地區A值異常單元面積數與省內外A值異常單元面積數比值均保持在較高值的水平狀態，實際上，這兩年云南地區及邊界連續發生了6級地震。

圖4 1995～1996年孟連7.3級、麗江7級地震前地震活動因子A值異常空間動態演變圖(a)1992年1～12月;(b)1993年1～12月;(c)1994年1～12月;(d)1994年7月～1995年6月Fig.4 Spatial dynamic evolution of abnormal seismicity factor A-value before Menglian M7.3 and Lijiang M7.0 earthquakes from 1995 to 1996

4.2 強震前A值、4級地震活動頻度、b值的異常變化對比分析研究

圖7分別為云南地區A值異常總面積數 (N內+N外)、4級地震年頻度、3級以上地震活動參數b值動態變化圖。由圖可見，強震前A值異常總面積數出現由高值突降再轉折回升，4級地震頻度出現上升，而3級以上地震b值出現低值異常。但總體而言，A值異常變化可縮短強震危險預測時間，這對強震預警工作十分有利。例如:1985年起云南地區4級地震逐漸活躍，1986年達高值，之后轉折回落;云南地區3級以上地震活動參數b值于1985年底由高值迅速下降，至1986年達低值;A值異常總面積數在1986年突降為低值，1987年回升到高值。4級地震的地震頻度達高值及3級以上地震活動參數b達低值后，與1988年11月瀾滄—耿馬7.6、7.2級雙震之間最短間隔時間為2年;A值異常總面積數在1987年由低值回升到高值后，與瀾滄—耿馬7.6、7.2級雙震之間最短間隔時間為1年，比地震頻度和b值兩參數異常至發震的時間縮短了1年。再如:1995年7月12日孟連7.3級地震與1996年2月3日麗江7.0級地震連發前，4級地震頻度有明顯上升，但上升幅度不顯著;3級以上地震活動參數b值自1990年以來一直處于低值異常中，難以對強震發生時間作出準確判斷;但A值異常總面積數異常卻十分顯著，1993年從低值快速上升到高值，尤其1994年省內A值異常面積數與省外A值異常面積數比值上升十分顯著(圖5)。由以上分析認為，在對強震中期預測工作中，A值比地震頻度、b值兩參數更有優勢。

圖5 1988年瀾滄7.6級、1995年孟連7.3級、1996年麗江7級地震前地震活動因子A值異常單元面積數動態圖(a)A值異常單元面積數;(b)省內外A值異常單元面積數比值Fig.5 Dynamic evolution of the area number of seismicity factor A-value abnormal unit before Lancang M7.6 earthquake in 1988，Menglian M7.3 earthquake in 1975 and Lijiang M7.0 earthquake in 1996(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

圖6 1997～2009年強震平靜期地震活動因子A值異常單元面積數動態圖(a)A值異常單元面積數;(b)省內外A值異常單元面積數比值Fig.6 Dynamic evolution of the number of seismicity factor A-value abnormal unit area in the quiet stage of strong earthquake from 1997 to 2009(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

圖7 云南地區A值異常總面積數 (a)、4級地震頻度 (b)和b值動態變化圖 (c)Fig.7 Total area numbers of abnormal A-value(a)，frequency of M4 earthquakes(b)and dynamic change of A-value in Yunnan(c)

5 結論

筆者經過大量反復的深入研究，歸納出云南強震活躍期首發強震前或強震活躍期內強震前地震活動因子A值主要表現為以下特征:

(1)強震前1～2 a，在未來震中周圍A值出現顯著高值變化，異常閾值為A≥0.6。

(2)強震前3～4 a，A≥0.6的高值異常區主要分布在云南省外圍或邊界附近，省內A值異常較少。以1°×1°為1個單元，統計得出:云南地區A值異常單元面積數不僅少，而且省內外異常單位面積數比值 ［(N內+1)/(N外+1)］小，隨著強震的逼近，A值異常面積逐漸增大，并且向省內、未來震中遷移，震前1 a或1～2 a云南地區A值異常單位面積數和省內外異常單位面積數比值明顯出現轉折回升。

(3)云南強震活躍期首發強震前，強震活躍期內強震 (除了連發的強震外，如1976年龍陵7.3、7.4級地震與1979年普洱6.8級地震)前和強震平靜期間6級地震前，云南地區地震活動因子A值異常單位面積數多出現顯著減小的異常變化過程，但7級強震前A值異常單位面積數減小異常出現的時間較早，大約在強震發生前2～3 a，之后又快速回升，然后強震發生;而強震平靜期間云南地區6級地震前A值異常單位面積數減小異常出現的時間比較晚，在6級地震發生前1 a，且震前無回升的過程。

本文提出的A值異常指標主要反映強震或平靜期6級地震。強震后幾年內，如果在震中區周圍A值反復出現高值異常，則表明該區域仍處于不穩定狀態，其后發生6級以上地震或強震的概率較高。例如:1970～1971年普洱連續發生6.2、6.7級地震，圖1c顯示1973年普洱附近出現A值高值異常，同年的8月16日普洱發生6.3級地震，次年普洱周圍再次出現A值高值異常 (圖1d)，且至1978年普洱周圍一直處于A值高值異常，結果，1979年3月15日普洱發生6.8級地震 (本文暫不給示意圖，對類似現象將單獨進行研究討論)。

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Dynamic Evolution Characteristics of Seismicity Factor A-value Abnormity before Strong Earthquakes in Yunnan

LIU Xiang，SU You-jin，FU Hong，WU Cheng-dong
(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

We studied the temporal and spatial dynamic evolution of seismicity factor A-value before strong earthquakes，especially before the first shock in the active period of strong earthquakes in Yunnan.The results show as follows:(1)A-value would appear evident high value near future epicenters during 1～2 years before strong earthquakes，abnormal value is A≥0.6.(2)The high value anomalous areas of A≥0.6 mainly distributed in the surrounding areas or the boundary areas of Yunnan Province，but rarely distributed in the inner of Yunnan Province during 3～4 years before strong earthquakes.With the approach of the strong earthquakes occurred，the areas in which A-value was abnormal expanded gradually and moved toward the future epicenters or the inner of Yunnan Province.During one year or 1～2 years before strong earthquakes，the unit area in which A-value was abnormal in Yunnan and the ratio of the unit area in which A-value was abnormal between inside and outside of Yunnan significantly turned and picked up.

strong earthquakes in Yunnan;seismicity factor A-value;temporal and spatial dynamic evolution

P315.7

A

1000－0666(2012)02－0163－08

2011－02－14.

云南省人民政府十項措施監測預報項目 (JCYB－20080601－5)資助.