基于应变能释放的大华北地震活动预测

来源:用户上传      作者:潘洁 张伟峰 孙亮亮 肖攀 李露露

　　摘  要：震情窗是指某些能以微震活动形势灵敏反映区域应力场变化的特殊部位。特定时间段和空间范围内地震活动的应变能释放给了我们了解该时空域内地壳应力的变化和地震危险性预测提供了可靠的依据，近年来得到了地震分析预报等相关人员的特别关注。应变能与地震能量释放密切相关，应变能这一指标作为阈值使物理意义更加的明确，预测效能高于频次指标，对应地震空间分布更符合区域应力窗口的动力学背景，利用地震窗应变能参数研究霍山地区小震活动状态，在地震趋势判定上可能会有一定的优势，在一定程度上可以改变先前偏重从事地震活动性角度研究的片面性，对深化“窗口”效应对地震趋势判断的物理基础提供帮助。
　　关键词：应变能  震情窗  大华北  地震活动预测
　　Abstract： Seismic information window refers to some special parts that can sensitively reflect changes in regional stress field with micro seismic activity. The release of strain energy from seismic activity within a certain time and space provides important information for people to understand the crustal stress changes in the time and space and to predict earthquake risk， which has attracted the attention of earthquake analysis and forecasters. Strain energy is closely related to seismic energy release. Strain energy index is used as a threshold to make the physical meaning more clear. The prediction efficiency is higher than the frequency index. The corresponding seismic spatial distribution is more in line with the dynamic background of the regional stress window. The seismic window strain energy parameter is used to study the Huoshan area. The activity state of small earthquakes may have certain advantages in determining the seismic trend， which can improve the one-sidedness of the previous focus on seismic activity research， and further deepen the physical basis of the "window" effect in determining the seismic trend.
　　Key Words： Strain energy; Seismic information window; Great North China; Seismic activity prediction
　　该文对海城余震窗（39°～41°N ;121.5°～123.5°E）、唐山余震窗（39°～40.5°N;117.5° ～119.5°E）、邢台余震窗（36.2°～38.5°N;114° ～116°E）、霍山余震窗（31°～31.9°N ;115.7°～116.5°E）、长岛余震窗（以37.95°N;120.73°E为中心点，30 km为半径）开展综合分析方法研究，探讨大华北地区中等及中等以上地震的对应关系，为该地区中等及中等以上的地震预测提供一定的帮助[1]。
　　经过统计，自1970年以来发生在大华北地区的地震，符合该次研究条件的共有107次（余震除外），进一步筛选发现有73次地震在发震前1年的时间内“震情窗”出现了频次超限的异常现象，再从频次超限异常发生到地震发生来看，有31次地震发生在频次超限异常期间，42次地震发生在频次超限异常结束的半年之内[2]。所以从提高预报效能方面来选择，选取的 “震情窗”频次超限预报有效期为半年最为合适，下面通过具体实例对地震预报性能进行检验。
　　自1970年至今，发生在大华北地区，符合此次研究条件的地震共有107次，并且在频次超限异常及预报有效期内发生的地震共有73次，因此可以算出有震报准率c=n/N=73/107=68.2%。
　　经过统计分析，预报占用时间（频次超限异常持续时间与预报有效期时间的总和）为134个月，由此可以算出空报率b=158/573=0.276。
　　因此，地震预报效能：R=c-b=0.737-0.276=0.461，通过查询表格可以得出，97.5%置信水平的R0=0.249，地震预报效能R>置信水平R0，因此可以得出，“震情窗”3月累计一月滑动频次超限异常对霍山窗周边地区中等及以上地震活动的预测作用有一定的效果[3]。
　　同时可以利用古登堡-李希特r的简化经验公式根据震级计算地震释放出来的能量（能量单位：J）。
　　通过对“大华北震情窗”3月累计应变值进行时间扫描可以得出，地震发生次数的多少可以用频次指标来表示，但是该指标对震级的大小和地震能量的释放方面却没有太多的指示意义[4]。同时在地震分析预报过程中，震情形势是严峻复杂并且很异常多变的，频次指标也无法更好地对“震级低频次高”“震级高频次低”等实际情况进行辨认和分别，因此在映震效能评估上效果不是很明显。
　　拿霍山窗为例，霍山窗的3月累计应变能指标能很好地对应地震的规律性频次指标，该窗所对应的地震均处于郯庐断裂带附近区域，并且该地区符合该类条件的地震均无漏报和误报现象。由97.5%置信水平的R0，比较R和R0的大小，判断各窗口3月累计应变值对霍山地区中强震是否有较好的指示意义[5]。应变指标作为阈值的优势在于物理意义明确，预测效能高于频次指标，对应地震空间分布更符合区域应力窗口的动力学背景[6]。
　　综合上述分析认为，以霍山窗开窗条件来判定，3月累计应变值可以代替3月累计频次，由3月累计应变值超出阈值就可以判定“唐山余震窗”“霍山窗”“长岛余震窗”“邢台余震窗”“海城余震窗”目前均处于闭窗状态。处于开窗的地区，未来1年内有发生Ms5.0以上地震的可能。处于闭窗的地区未来1年发生Ms5.0可能性不大，但是不排除发生Ms3.0左右地震的可能[7]。
　　参考文献
　　[1] 王霞，宋美琴.大同地震活动频次和应变能特征[J].中國地震，2017，33（2）：328-337.
　　[2] 常明，罗龙，罗国富.2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前地震活动度S值时空扫描计算[J].防灾减灾学报，2019，35（4）：31-35.
　　[3] 刘文兵，张磊.巴颜喀拉块体强震间的时空关联特征研究[J].地震，2016，36（1）：24-31.
　　[4] 张帆，韩晓明，李娟，等.内蒙古乌拉特后旗——临河地区地震活动的预测效能评估[J].华北地震科学，2018，36（3）：35-39.
　　[5] 缪鹏.基于动力学背景的“霍山震情窗”综合分析研究[D].中国科学技术大学，2010.
　　[6] 郭培兰，谢夜玉.平果地震窗异常与地震的关系研究[J].高原地震，2018，30（4）：1-5.
　　[7] 郭增建，郭安宁，任栋.“源线模式”与地震预测[J].地球物理学进展，2018，33（6）：2228-2233.
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