







摘要:為了驗(yàn)證改進(jìn)的加卸載響應(yīng)比方法在前震識(shí)別中的有效性,對(duì)基于該方法開發(fā)的前震識(shí)別系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)出的地震預(yù)測結(jié)果進(jìn)行整理分析。統(tǒng)計(jì)2021年10月—2024年4月中國大陸西部地區(qū)190次4級(jí)以上非前震地震,發(fā)現(xiàn)處于固體潮加載階段的地震占比為35.8%,卸載階段占比更大,為64.2%。統(tǒng)計(jì)了2021年5月21日云南漾濞6.4級(jí)地震的4次前震、2021年12月24日老撾6.0級(jí)地震的2次前震和2022年6月10日四川馬爾康6.0級(jí)地震的3次前震的固體潮的加卸載狀態(tài),發(fā)現(xiàn)所有前震均在固體潮加載階段發(fā)生。結(jié)合前震判定和震后趨勢分析的“交通燈”模型,對(duì)2024年4月10日新疆拜城5.6級(jí)震群、1月23日新疆烏什7.1級(jí)余震序列以及4月3日臺(tái)灣花蓮7.3級(jí)地震的2次強(qiáng)余震(6.3級(jí)、6.2級(jí))的加卸載判定結(jié)果進(jìn)行研究,并對(duì)原震區(qū)后續(xù)強(qiáng)震危險(xiǎn)性進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示加載地震后發(fā)生更強(qiáng)地震的情況與后續(xù)實(shí)際地震發(fā)震情況較為符合。通過R值評(píng)分和概率增益分析可知,在95%置信度下,Rgt;R0、概率增益Gaingt;1,表示基于LURR的前震識(shí)別方法能夠通過顯著性檢驗(yàn),并且有較好的預(yù)測效能,說明該方法適用于中國大陸西部地區(qū)震后趨勢的實(shí)時(shí)判定。
關(guān)鍵詞:加卸載響應(yīng)比;固體潮;前震;震后趨勢分析;地震預(yù)測
中圖分類號(hào):P315.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1000-0666(2025)02-0220-09
doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0023
0 引言
地震預(yù)報(bào)是地震學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)挑戰(zhàn),也是世界性難題。地震學(xué)者在孕震模式、預(yù)測方法、地震前兆、實(shí)驗(yàn)研究等方面做了很多工作在地震孕育過程解釋方面,梅世蓉(1995)提出了板內(nèi)強(qiáng)震孕育的堅(jiān)固體模式;張國民和李麗(2003)建立了大陸地震震源過程模型;馬瑾和郭彥雙(2014)通過巖石實(shí)驗(yàn)提出了地震亞失穩(wěn)理論。在地震預(yù)測方法方面,Sykes(1971,1978)提出了適合于地震長期預(yù)報(bào)的地震空區(qū)法; Rundle 等(2003)提出了適用于地震中期預(yù)報(bào)的地震活動(dòng)性圖像法;Felzer和Brodsky(2006)、Mallman和Parson(2008)提出了“應(yīng)力影區(qū)法”;姚琪等(2023)開發(fā)了一種基于數(shù)值模擬和地震活動(dòng)性統(tǒng)計(jì)的混合地震預(yù)測模型。
地震短臨預(yù)報(bào)主要依賴于地震前兆。在地震孕育過程中,地應(yīng)力的變化會(huì)引起震源及其附近物質(zhì)發(fā)生變化,因此常常會(huì)出現(xiàn)一些異常,如地殼形變異常,地震活動(dòng)性異常,地電、地磁等地球物理異常,地下水位、水溫、水化學(xué)等地下流體異常(趙永紅等,2017)。如Yu等(2023)觀測到了2022年青海門源MS6.9地震前的地下水位異常;馬玉川等(2022)通過1976年唐山7.8級(jí)地震發(fā)震斷層附近的地下水位觀測資料,分析了唐山7.8級(jí)地震前后的地下水位變化與地震成核的關(guān)系。這些研究表明,采用適當(dāng)?shù)姆椒梢宰R(shí)別震前異常。但是地電、地磁、地下水位等觀測數(shù)據(jù)受人類活動(dòng)、自然環(huán)境、儀器靈敏度等的影響較大,信噪比較低,數(shù)據(jù)質(zhì)量較差,異常信號(hào)很難被捕捉和識(shí)別,而且目前的異常識(shí)別方法大都是基于統(tǒng)計(jì)分析,缺少一定的物理機(jī)理。
在所有的地震前兆中,前震活動(dòng)最為明顯,具有顯著的時(shí)空叢集性,可捕捉的信息較多,在地震預(yù)測研究中有較好的應(yīng)用潛力,是目前短臨地震預(yù)報(bào)最有效的指標(biāo)之一(蔣海昆,周少輝,2020;薛艷等,2021)。Yu等(2022)提出了基于加卸載響應(yīng)比的前震識(shí)別方法,該方法具有明確的物理意義;李澤平等(2024)使用該方法對(duì)2000年以來川滇地區(qū)6級(jí)以上地震的4級(jí)前震以及近10年來該地區(qū)4級(jí)以上非前震的加卸載狀態(tài)開展分析,發(fā)現(xiàn)前震傾向于在固體潮加載階段發(fā)生,而非前震更易發(fā)生在固體潮卸載階段,并發(fā)展了用于前震判定和震后趨勢分析的“交通燈”模型。R值評(píng)分與概率增益分析顯示,該方法具有良好的預(yù)測效能(Yu et al,2022;李澤平等,2024)。但是,以上研究都屬于回溯性研究,并不是對(duì)某一地區(qū)未來某一時(shí)段地震發(fā)震概率的預(yù)測,沒有真正運(yùn)用于地震趨勢的實(shí)時(shí)跟蹤,這些方法是否適用于其他地區(qū),還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
2021年以來,中國地震臺(tái)網(wǎng)中心實(shí)現(xiàn)了4級(jí)以上地震震源機(jī)制解的快速產(chǎn)出(震后15 min內(nèi)),解決了數(shù)據(jù)更新的滯后性問題,這使得運(yùn)用基于加卸載響應(yīng)比的前震識(shí)別方法動(dòng)態(tài)跟蹤震后趨勢成為可能。目前,地震預(yù)測預(yù)報(bào)研究人員基于中國地震臺(tái)網(wǎng)中心的震源機(jī)制解數(shù)據(jù)庫,開發(fā)出了相應(yīng)的前震分析系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)分析和預(yù)測功能。本文對(duì)2021年10月—2024年4月該系統(tǒng)產(chǎn)出的實(shí)時(shí)分析結(jié)果進(jìn)行了梳理,對(duì)具有代表性的前震的加卸載狀態(tài)和2024年3次典型的地震序列的震后趨勢進(jìn)行了分析,驗(yàn)證該方法的有效性,特別是在我國西部地區(qū)的適用性。
1 研究方法
1.1 加卸載響應(yīng)比的定義
加卸載響應(yīng)比理論(Load/Unload Response Ratio,LURR)是基于巖石本構(gòu)關(guān)系動(dòng)態(tài)變化提出的一種中短期地震預(yù)測方法(尹祥礎(chǔ)等,1994),該方法通過固體潮加載和卸載過程響應(yīng)量物理性質(zhì)的差別,來衡量巖石等非均勻脆性介質(zhì)的損傷程度(劉月等,2023)。如果用X表示響應(yīng)量,可以將其定義為:
式中:ΔR和ΔP分別表示巖石介質(zhì)的響應(yīng)增量和載荷增量。
加卸載響應(yīng)比Y可以定義為:
式中:“+”和“-”代表加載和卸載過程。當(dāng)巖石介質(zhì)處于彈性階段時(shí),X+=X-,Y=1.0;進(jìn)入損傷階段后,X+gt;X-,Ygt;1.0。
1.2 前震與主震的觸發(fā)關(guān)系
Yu等(2006)研究表明,當(dāng)斷層面上的構(gòu)造應(yīng)力較高,發(fā)震斷層處于臨界載荷時(shí),潮汐應(yīng)力才會(huì)對(duì)地震產(chǎn)生調(diào)制作用。在這個(gè)階段,任何微小的應(yīng)力擾動(dòng),都可能促使區(qū)域應(yīng)力積累達(dá)到臨界值,從而更容易觸發(fā)后續(xù)地震。每一個(gè)地震都有可能是后續(xù)更大地震的前震(Helmstetter,Sornette,2003),而對(duì)于前震來說,在潮汐加載階段,潮汐應(yīng)力與構(gòu)造應(yīng)力方向相同,二者再疊加上前震破裂觸發(fā)的應(yīng)力,使得庫侖破壞應(yīng)力(CFS)相對(duì)更高,更容易觸發(fā)后續(xù)地震;反之,在潮汐卸載階段,潮汐應(yīng)力對(duì)庫侖破壞應(yīng)力起到削弱作用,不易觸發(fā)地震。同時(shí),震級(jí)較大的前震,釋放的能量也較大。所以加載階段的大震級(jí)地震更容易觸發(fā)后續(xù)地震事件(李澤平等,2024)。
1.3 前震加卸載判斷
前震所處的加載和卸載階段可以用構(gòu)造優(yōu)選滑移方向上潮汐誘發(fā)的庫侖破壞應(yīng)力的變化量來決定,可表示為潮汐有效剪應(yīng)力在構(gòu)造有效剪應(yīng)力方向上的投影(Yu et al,2022):
當(dāng)一個(gè)能量較大的地震發(fā)生后,可將其視為一個(gè)潛在前震,通過上述方法判斷其所處的加卸載階段,進(jìn)而再分析后續(xù)發(fā)生更強(qiáng)地震的可能性。
1.4 前震判定模型
為了方便使用基于LURR的前震識(shí)別方法開展地震短臨預(yù)報(bào)實(shí)踐,Yu等(2022)和李澤平等(2024)參考Gulia和Wiemer(2019)的研究結(jié)果,發(fā)展了一種用于前震識(shí)別和震后趨勢分析的“交通燈”模型(圖1):該模型用綠色、黃色和紅色代表3種警報(bào)狀態(tài),指示后續(xù)更強(qiáng)地震發(fā)生的危險(xiǎn)程度。地震發(fā)生后,基于LURR的前震識(shí)別系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)獲取該地震震源機(jī)制解數(shù)據(jù),判定地震加卸載狀態(tài),結(jié)合“交通燈”模型產(chǎn)出判定意見:
(1)如果地震發(fā)生于固體潮卸載過程中,則表明原震區(qū)可能偏離臨界狀態(tài),預(yù)測后續(xù)發(fā)生更強(qiáng)地震的可能性低于平時(shí)背景地震活動(dòng)水平,較為安全,“交通燈”亮綠色。
(2)如果地震發(fā)生在固體潮加載過程中,原震區(qū)后續(xù)有一定發(fā)生更強(qiáng)地震的概率,相對(duì)于泊松分布,具有一定的顯著統(tǒng)計(jì)性,概率增益為2.2;
后續(xù)需要進(jìn)一步關(guān)注同等大小地震的可能,“交通燈”亮黃色(李澤平等,2024)。
(3)如果發(fā)生單次加載地震后,又發(fā)生單次或多次的加載地震,構(gòu)成連續(xù)加載,則原震區(qū)后續(xù)發(fā)生更強(qiáng)地震的可能性較大,相對(duì)于泊松分布,具有較高的顯著統(tǒng)計(jì)性,概率增益為3.4,“交通燈”亮紅色(李澤平等,2024)。
綜上,當(dāng)4級(jí)以上顯著地震發(fā)生后,結(jié)合地震所處的加卸載狀態(tài),使用“交通燈”模型動(dòng)態(tài)監(jiān)測原震區(qū)的應(yīng)力水平,從而對(duì)震后趨勢開展實(shí)時(shí)分析。
2 應(yīng)用實(shí)例
2.1 前震選取原則
選取主震前2個(gè)月、震中20 km范圍內(nèi)發(fā)生的4.0級(jí)以上地震作為前震。按照J(rèn)ones和Molnar(1979)、Rundle等(2002)的觀點(diǎn),前震震級(jí)與主震震級(jí)差為2;在時(shí)間尺度上,梅世蓉等(1993)選取震前40 d,而中國地震局在地震預(yù)測實(shí)踐中,通常認(rèn)為短期異常預(yù)測時(shí)間尺度為3個(gè)月(Yu et al,2022),本文兼顧二者的研究結(jié)果,選擇主震前2個(gè)月為前震統(tǒng)計(jì)的時(shí)間尺度。
2.2 研究內(nèi)容及數(shù)據(jù)
本文基于前震識(shí)別系統(tǒng),對(duì)2021年10月—2024年4月我國大陸西部地區(qū)(20°~50°N,70°~108°E)共190次4級(jí)以上非前震地震所處的固體潮加卸載狀態(tài)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),作為對(duì)比,對(duì)該區(qū)域前震的加卸載狀態(tài)也進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),驗(yàn)證使用該方法基于前震判定震后趨勢的有效性。前震分析系統(tǒng)使用的震源機(jī)制解數(shù)據(jù)來自于中國地震臺(tái)網(wǎng)中心。
2.3 非前震地震所處的固體潮加卸載階段檢驗(yàn)
圖2顯示,190次4級(jí)以上非前震地震中,發(fā)生在固體潮加載階段的有68次,占比35.8%;發(fā)生在卸載階段的有122次,占比64.2%。李澤平等(2024)對(duì)2009年1月1日—2022年10月31日川滇地區(qū)(20°~35°N,96°~106°E)的4級(jí)以上非前震地震的加卸載占比情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),384次地震中有127次發(fā)生在加載階段,占比33%,257次發(fā)生在卸載階段,占比67%,與本文的統(tǒng)計(jì)結(jié)果相近,證明非前震更傾向于在固體潮卸載階段發(fā)生。
2.4 前震地震所處的固體潮加卸載階段檢驗(yàn)
為了與非前震計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,本文對(duì)前震分析系統(tǒng)產(chǎn)出的2021年5月21日云南漾濞6.4級(jí)地震的4次前震、2022年6月10日四川馬爾康6.0級(jí)地震的3次前震的加卸載情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)整理(表1、圖3)。
漾濞6.4級(jí)地震發(fā)生前的3 d內(nèi),有較為明顯的前震活動(dòng),包括4次4級(jí)以上前震,震級(jí)分別是4.2、4.4、4.2和5.6級(jí),發(fā)震斷層類型為右旋走滑。整理前震識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)出結(jié)果發(fā)現(xiàn),4次前震均發(fā)生在固體潮加載階段。
馬爾康6.0級(jí)地震前1小時(shí)之內(nèi)發(fā)生了3次前震,震級(jí)分別為5.8、4.1和4.4級(jí)。馬爾康6.0級(jí)地震序列空間分布較為密集,整體分布于松崗斷裂北東側(cè),均為走滑型破裂事件,且3次前震也都在固體潮加載階段觸發(fā)。
2021年12月24日老撾境內(nèi)發(fā)生了6.0級(jí)地震。從系統(tǒng)產(chǎn)出結(jié)果得到,主震前的2次4.8、4.6級(jí)前震均發(fā)生在固體潮加載階段。
由上述3次震例分析結(jié)果可知,前震更傾向于在固體潮加載階段發(fā)生,這與本文1.2節(jié)的分析相符。在地震孕育前期,區(qū)域應(yīng)力積累較少,地殼介質(zhì)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài),由于塊體之間的碰撞擠壓等構(gòu)造活動(dòng),孕震區(qū)應(yīng)力逐漸積累到臨界的高值狀態(tài),此時(shí)任何微小的應(yīng)力擾動(dòng)都可能導(dǎo)致系統(tǒng)失穩(wěn)。發(fā)生于潮汐加載階段的地震對(duì)合應(yīng)力起增強(qiáng)的作用,更容易觸發(fā)后續(xù)地震(李澤平等,2024)。地震觸發(fā)后,區(qū)域應(yīng)力會(huì)有一定程度的釋放,該區(qū)域逐漸進(jìn)入下一個(gè)地震孕育周期。
2.5 概率增益分析
為了檢驗(yàn)前震判定的顯著度,本文進(jìn)行了概率增益分析。概率增益定義為(蔣長勝等,2011):
Gain=h/τ(5)
式中:h為標(biāo)準(zhǔn)率;τ為虛報(bào)率。Giangt;1,表示異常的出現(xiàn)有助于地震發(fā)生;Gianlt;1,表示異常的出現(xiàn)與地震發(fā)生與否無關(guān),甚至反相關(guān)。
由于前震分析系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間較短,積累的前震震例不多,本文計(jì)算了預(yù)報(bào)結(jié)果為無震條件下基于LURR的前震分析方法的概率增益。如果預(yù)報(bào)結(jié)果為無震,非前震發(fā)生于卸載階段,則為報(bào)準(zhǔn);如果預(yù)報(bào)結(jié)果為無震,前震發(fā)生于卸載階段則為虛報(bào)。非前震共有190次,卸載階段的地震有122次,報(bào)準(zhǔn)率h=122/190;前震都發(fā)生于加載階段,因此虛報(bào)率τ=0。在95%的置信度下,相應(yīng)的R0約為0.06,R值評(píng)分為0.64,Rgt;R0,遠(yuǎn)超背景概率;Gaingt;1,表明具有較高的統(tǒng)計(jì)顯著性。隨著今后前震震例的積累,Gain的值會(huì)有所下降。
R值評(píng)分與概率增益分析結(jié)果顯示,該方法在我國西部地區(qū)具有良好的預(yù)測效果。
3 震后趨勢分析
本文統(tǒng)計(jì)了2024年4月10日新疆拜城5.6級(jí)震群、2024年1月23日新疆烏什7.1級(jí)地震余震序列以及2024年4月3日中國臺(tái)灣花蓮7.3級(jí)地震的2次強(qiáng)余震(6.3級(jí)、6.2級(jí))的加卸載情況,并對(duì)原震區(qū)發(fā)震后未來2個(gè)月的地震危險(xiǎn)性進(jìn)行分析,這3次地震序列中4級(jí)以上地震的震源機(jī)制解及所處的加卸載狀態(tài)詳見表2。
對(duì)于新疆拜城5.6級(jí)震群(表2),總共發(fā)生了8次4.0級(jí)以上地震,其中加載地震有6次,卸載地震有2次。3月14日4.5級(jí)加載地震發(fā)生后,觸發(fā)了4月7日5.4級(jí)地震,2次加載地震破裂產(chǎn)生的應(yīng)力加速了震源區(qū)介質(zhì)的損傷演化,即使在固體潮卸載階段,依然觸發(fā)了4月7日4.2級(jí)固體潮卸載階段地震。由于此次卸載地震震級(jí)較小,釋放能量較少,不足以抵消前2次加載地震釋放的能量,因此在4月8—11日先后連續(xù)觸發(fā)了5.1、4.8、5.6和4.5級(jí)加載地震。4月17日4.7級(jí)固體潮卸載階段地震觸發(fā)后,原震區(qū)應(yīng)力水平有一定的下降,但加載地震較多。表明該區(qū)域后續(xù)仍有一定概率發(fā)生更強(qiáng)地震(圖4)。
2024年1月23日新疆烏什發(fā)生7.1級(jí)地震,地震后2個(gè)月內(nèi),在震中附近又連續(xù)發(fā)生了15次余震,最大余震震級(jí)為5.6級(jí)(表2)。此次地震發(fā)生在固體潮加載階段,地震釋放能量巨大,在震后6個(gè)小時(shí)內(nèi)連續(xù)發(fā)生了5次余震,均發(fā)生在固體潮加載階段;隨后又在卸載階段發(fā)生了2次余震,對(duì)區(qū)域應(yīng)力起到一定的削弱作用,但仍然不足以抵消全部應(yīng)力,之后2個(gè)月內(nèi),加卸載地震交替發(fā)生,應(yīng)力逐漸釋放,地震活動(dòng)逐漸趨于平穩(wěn)。以上表明該區(qū)域后續(xù)發(fā)生更強(qiáng)地震的可能性較低(圖4)。
2024年4月23日臺(tái)灣花蓮連續(xù)發(fā)生2次強(qiáng)震(6.3級(jí)、6.2級(jí))的發(fā)震時(shí)間間隔不到10分鐘。這兩次地震均是2024年4月3日臺(tái)灣花蓮7.3級(jí)地震的余震。在這2次地震前6小時(shí)內(nèi),連續(xù)發(fā)生了6次4級(jí)以上中強(qiáng)地震(表2)。筆者運(yùn)用基于LURR的前震識(shí)別方法對(duì)這6次地震做了分析,發(fā)現(xiàn)6次地震均發(fā)生在固體潮加載階段,預(yù)示著該區(qū)域后續(xù)發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性較高(圖4)。實(shí)際情況則是,在最后1次4.2級(jí)加載地震發(fā)生后的1小時(shí)內(nèi),6.3級(jí)和6.2級(jí)2次強(qiáng)余震(相當(dāng)于余震序列中的主震)相繼觸發(fā)。
4 討論
相較于傳統(tǒng)的LURR算法,改進(jìn)后的LURR方法有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)更加合理地確定構(gòu)造剪切應(yīng)力的滑移方向。在傳統(tǒng)的LURR計(jì)算中,通常假設(shè)主震周邊的小震震源機(jī)制解與主震一致,其構(gòu)造剪切應(yīng)力的方向根據(jù)主震的震源機(jī)制獲得。因此可能產(chǎn)生2個(gè)方面的誤差:一是在目標(biāo)地震發(fā)生之前,其震源機(jī)制解是未知的,一般根據(jù)預(yù)測區(qū)域歷史地震的震源機(jī)制解推算,導(dǎo)致主震震源機(jī)制出現(xiàn)誤差;二是震源區(qū)內(nèi)小震與主震的震源機(jī)制一致性存在一定的誤差。改進(jìn)后的方法,可以在任何一個(gè)4級(jí)以上地震發(fā)生后,根據(jù)該地震的震源機(jī)制解確定其構(gòu)造剪切應(yīng)力方向,從而避免上述2種誤差,計(jì)算結(jié)果更為準(zhǔn)確合理。
(2)更有時(shí)效性。傳統(tǒng)的LURR方法需要分別統(tǒng)計(jì)加卸載階段地震的“響應(yīng)量”來求解二者之比,因此至少需要等待一個(gè)加卸載周期。改進(jìn)的LURR方法,在前震發(fā)生后就可以立即通過其自身震源機(jī)制解來判斷加卸載狀態(tài),時(shí)效性明顯提高。
LURR具有明確的物理意義,并且經(jīng)過了大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和震例檢驗(yàn),在地震中短期預(yù)測中效果較好。作為一種新的前震識(shí)別方法,本文方法改進(jìn)了傳統(tǒng)LURR方法在地震短臨預(yù)測方面的不足,且經(jīng)本文研究,在中國大陸西部地區(qū)仍然適用。基于LURR的前震識(shí)別系統(tǒng),依賴于地震震源機(jī)制解數(shù)據(jù),震后快速產(chǎn)出震源機(jī)制解能一定程度提高其時(shí)效性。目前,系統(tǒng)產(chǎn)出震例較少,實(shí)用性和準(zhǔn)確性仍然需要大量實(shí)踐進(jìn)一步驗(yàn)證;用于前震判定的“交通燈”模型,后續(xù)也需要在實(shí)踐中進(jìn)一步完善。
5 結(jié)論
本文通過改進(jìn)的LURR方法,以實(shí)時(shí)更新的震源機(jī)制解數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),通過前震識(shí)別系統(tǒng),應(yīng)用“交通燈”模型,對(duì)前震識(shí)別系統(tǒng)實(shí)時(shí)產(chǎn)出的幾個(gè)地震序列的加卸載判定結(jié)果做了統(tǒng)計(jì)分析,得到以下結(jié)論:
(1)我國大陸西部地區(qū)非前震地震大都發(fā)生在固體潮卸載階段。
(2)2021年5月21日云南漾濞6.4級(jí)地震的4次前震、2021年12月24日老撾6.0級(jí)地震的2次前震和2022年6月10日四川馬爾康6.0級(jí)地震的3次前震都發(fā)生在固體潮加載階段,該結(jié)果與前人研究及本文所述前震觸發(fā)模式相符。
(3)應(yīng)用“交通燈”模型對(duì)2024年4月10日新疆拜城5.6級(jí)震群、2024年1月23日新疆烏什7.1級(jí)余震序列以及2024年4月3日臺(tái)灣花蓮7.3級(jí)地震的2次強(qiáng)余震(6.3級(jí)、6.2級(jí))的震后趨勢判定具有較好的動(dòng)態(tài)監(jiān)測效果。
參考文獻(xiàn):
蔣長勝,張浪平,韓立波,等.2011.中長期地震危險(xiǎn)性概率預(yù)測中的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法I:Molchan圖表法[J].地震,31(2):106-113.Jiang C S,Zhang L P,Han L B,et al.2011.Probabilistic forecasting method of long-term and intermediate-term seismic hazard I:Molchan error diagram[J].Earthquake,31(2):106-113.(in Chinese)
蔣海昆,周少輝.2020.前震:預(yù)測意義及識(shí)別方法[J].地震地磁觀測與研究,41(5):222-225.Jiang H K,Zhou S H.2020.Foreshock,predicting significance and distinguishing methods[J].Seismological and Geomagnetic Observation and Research,41(5):222-225.(in Chinese)
李澤平,余懷忠,晏銳,等.2024.基于LURR的前震分析方法及其在川滇地區(qū)的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào),67(6):2248-2271.Li Z P,Yu H Z,Yan R,et al.The foreshock analysis technique based on the LURR method and its application in Sichuan-Yunnan region[J].Chinese Journal of Geophysics,67(6):2248-2271.(in Chinese)
劉月,田勤儉,張永仙,等.2023.于田地區(qū)強(qiáng)震前加卸載響應(yīng)比異常及強(qiáng)震復(fù)發(fā)間隔[J].地球物理學(xué)報(bào),66(2):616-625.Liu Y,Tian Q J,Zhang Y X,et al.2023.Load-Unload Response Ratio anomalies before the Yutian strong earthquakes and its earthquake recurrence interval estimation[J].Chinese Journal of Geophysics,66(2):616-625.(in Chinese)
馬瑾,郭彥雙.2014.失穩(wěn)前斷層加速協(xié)同化的實(shí)驗(yàn)室證據(jù)和地震實(shí)例[J].地震地質(zhì),36(3):547-561.Ma J,Guo Y S.2014.Accelerated synergism prior to fault instability:Evidence from laboratory experiments and an earthquake case[J].Seismology and Geology,36(3):547-561.(in Chinese)
馬玉川,晏銳,王廣才,等.2022.1976年唐山7.8級(jí)地震前地下水位變化與地震成核過程的關(guān)系[J].地球物理學(xué)報(bào),65(4):1325-1335. Ma Y C,Yan R,Wang G C,et al.2022.Groundwater level changes before the 1976 Tangshan MS7.8 earthquake and its relation with the earthquake nucleation process[J].Chinese Journal of Geophysics,65(4):1325-1335.(in Chinese)
梅世蓉,馮德益,張國民,等.1993.中國地震預(yù)報(bào)概論[M].北京:地震出版社.Mei S R,F(xiàn)eng D Y,Zhang G M,et al.1993.Introduction to Earthquake Prediction in China[M].Beijing:Seismological Press.(in Chinese)
梅世蓉.1995.地震前兆場物理模式與前兆時(shí)空分布機(jī)制研究(一)——堅(jiān)固體孕震模式的由來與證據(jù)[J].地震學(xué)報(bào),17(3):273-282.Mei S R.1995.Study on physical model of earthquake precursor field and temporal and spatial distribution mechanism of earthquake precursors(I):Origin and evidence of solid seismogenic model[J].Acta Seismologica Sinica,17(3):273-282.(in Chinese)
薛艷,解孟雨,劉杰,等.2021.全球MW≥8.0淺源地震的前震序列研究[J].地震地質(zhì),43(5):1233-1249.Xue Y,Xie M Y,Liu J,et al.2021.Study on foreshock sequences of the global great shallow-focus earthquakes with MW≥8.0[J].Seismology and Geology,43(5):1233-1249.(in Chinese)
姚琪,王輝,劉杰,等.2023.基于數(shù)值模擬和地震活動(dòng)性統(tǒng)計(jì)的混合地震預(yù)測:在中國地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場的應(yīng)用[J].地球物理學(xué)報(bào),66(10):4162-4175.Yao Q,Wang H,Liu J,et al.2023.A hybrid method of earthquake forecasting based on numerical simulation and seismicity statistics:An application to China Seismic Experimental Site[J].Chinese Journal of Geophysics,66(10):4162-4175.(in Chinese)
尹祥礎(chǔ),陳學(xué)忠,宋治平,等.1994.加卸載響應(yīng)比——一種新的地震預(yù)報(bào)方法[J].地球物理學(xué)報(bào),37(6):767-775.Yin X C,Chen X Z,Song Z P,et al.1994.The Load-Unload Response Ratio theory:A new approach to earthquake prediction[J].Chinese Journal of Geophysics,37(6):767-775.(in Chinese)
張國民,李麗.2003.地殼介質(zhì)的流變性與孕震模型[J].地震地質(zhì),25(1):1-10.Zhang G M,Li L.2003.Rheology of crustal media and a related seismogenic model[J].Seismology and Geology,25(1):1-10.(in Chinese)
趙永紅,謝雨晴,王航,等.2017.地震預(yù)測方法Ⅴ:地下流體方法[J].地球物理學(xué)進(jìn)展,32(4):1539-1547.Zhao Y H,Xie Y Q,Wang H,et al.2017.Earthquake predictionⅤ:subsurface fluid method[J].Progress in Geophysics,32(4):1539-1547.(in Chinese)
Felzer K R,Brodsky E E.2006.Decay of aftershock density with distance indicates triggering by dynamic stress[J].Nature,441(7094):735-738.
Gulia L,Wiemer S.2019.Real-time discrimination of earthquake foreshocks and aftershocks Decay of aftershock density with distance indicates triggering by dynamic stress[J].Nature,574(7777):193-199.
Helmstetter A,Sornette D.2003.Foreshocks explained by cascades of triggered seismicity[J].Journal of Geophysical Research:Solid Earth,108(B10):2457.
Jones L M,Molnar P.1979.Some characteristics of foreshocks and their possible relationship to earthquake prediction and premonitory slip on faults[J].Journal of Geophysical Research:Solid Earth,84(B7):3596-3608.
Mallman E P,Parsons T.2008.A global search for stress shadows[M].Journal of Geophysical Research:Solid Earth,113(B12),doi:10.1029/2007JB005336.
Rundle J B,Tiampo K F,Klein W,et al.2002.Self-organization in leaky threshold systems:The influence of near-mean field dynamics and its implications for earthquakes,neurobiology,and forecasting[J].Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America,99(S1):2514-2521.
Rundle J B,Turcotte D L,Shcherbakov R,et al.2003.Statistical physics approach to understanding the multiscale dynamics of earthquake fault systems[J].Reviews of Geophysics,41(4):1019.
Sykes L R.1971.Aftershock zones of great earthquakes,seismicity gaps,and earthquake prediction for Alaska and the Aleutians[J].Journal of Geophysical Research,76(32):8021-8041.
Sykes L R.1978.Intraplate seismicity,reactivation of preexisting zones of weakness,alkaline magmatism,and other tectonism postdating continental fragmentation[J].Reviews of Geophysics,16(4):621-688.
Yu H Z,Liu J,Ma Y W,et al.2022.A possible characteristic of foreshocks derived from the evaluation of loading/unloading induced by earth tides[J].Frontiers in Earth Science,doi:https://doi.org/10.3389/feart.2022.967264.
Yu H Z,Liu L,Ma Y C,et al.2023.Observed hydrological changes associated with active tectonic blocks before three consecutive earthquakes in Qinghai,China[J].Scientific Reports,13(1),doi:https://doi.org/10.1038/s41598-023-36274-2.
Yu H Z,Shen Z K,Wan Y G,et al.2006.Increasing critical sensitivity of the Load/Unload Response Ratio before large earthquakes with identified stress accumulation pattern[J].Tectonophysics,428(1-4):87-94.
Yu H Z,Yu C,Ma Z,et al.2020.Temporal and spatial evolution of Load/Unload Response Ratio before the MS7.0 Jiuzhaigou earthquake of Aug.8,2017 in Sichuan Province[J].Pure and Applied Geophysics,177:321-331.
Test and Application of the Foreshock Identification Method Basedon the Load/Unload Response Ratio
LI Zeping YU Huaizhong3,YANG Zhigao3,ZHANG Jingxue3
(1.Institute of Seismology,China Earthquake Administration,Wuhan 430071,Hubei,China)
(2.Hubei Earthquake Agency,Wuhan 430071,Hubei,China)
(3.China Earthquake Networks Center,Beijing 100045,China)
Abstract We sorted out and analyzed the forecasting results produced by the foreshock identification system developed based on the improved Load/Unload Response Ratio(LURR)method to verify the effectiveness of this method in foreshock identification.The western region of Chinese mainland was selected as the study area.In this region,64.2% of all 190 non-foreshocks(Mgt;4.0)occurred during the unloading process,while the remaining events triggered during the loading process.The results indicated that non-foreshocks were more likely to occur during the unloading process.All the 4 foreshocks of the Yangbi MS6.4 earthquake in Yunnan on May 21,2021,2 foreshocks of the Laos MS6.0 earthquake on December 24,2021,and 3 foreshocks of the Maerkang MS6.0 earthquake in Sichuan on June 10,2022 were triggered during the loading process.Further,by using the “traffic light” model for foreshock identification and seismic risk analysis,we categorized the loading/unloading states and researched the risk of strong earthquakes in seismogenic areas for the Baicheng MS5.6 earthquake sequence on April 10,2024,the Wushi MS7.1 sequence on January 23,2024 in Xinjiang Uygur Autonomous Region,and two strong aftershocks(MS6.3,MS6.2)of the Hualien MS7.3 earthquake sequence on April 3,2023 in Chinese Taiwan.The results showed that the occurrence of stronger earthquakes after loading earthquake was consistent with the actual earthquake situation.Analyzing with R-value and probability gain,we can see that R-value is greater than R0-value with 95% confidence and the probability gain is greater than 1,this indicates that the foreshock identification method based on the Load/Unload Response Ratio(LURR)can pass the significance test,and the prediction effect is good.This method is suitable for real-time assessment of the seismic risk trend in the western region of the Chinese mainland.
Keywords:Load/Unload Response Ratio;foreshock;earth tide;analysis of the post-earthquake risk tend;earthquake prediction
*收稿日期:2024-05-06.
基金項(xiàng)目:中國地震局震情跟蹤任務(wù)(CEA-ZQGZ-202501023);國家自然基金地震科學(xué)聯(lián)合基金(U2039205).
第一作者簡介:李澤平(1999-),助理工程師,主要從事地震預(yù)測理論研究.E-mail:lzp19990909@163.com.
通信作者簡介:余懷忠(1975-),研究員,主要從事地震孕育機(jī)理和預(yù)測理論研究.E-mail:yuhz750216@sina.com.
李澤平,余懷忠,楊志高,等.2025.基于加卸載響應(yīng)比的前震識(shí)別方法應(yīng)用及實(shí)例檢驗(yàn)[J].地震研究,48(2):220-228,doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0023.
Li Z P,Yu H Z,Yang Z G,et al.2025.Test and application of the foreshock identification method based on the Load/Unload Response Ratio[J].Journal of Seismological Research,48(2):220-228,doi:10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2025.0023.