地震大形势预测方法的预测效能与应用研究

摘要：文章采用地震非均匀度预测方法，通过GPS观测结果、室内岩石破裂实验以及回溯性检验研究三种途径对地震非均匀度预测方法的效能进行了评价。效能评价结果表明：地震非均匀度能够准确的反映岩石失稳前，由于破裂成核导致的声发射活动在时间分布上的变化状况，该状态变化与地震发生存在密切的联系。文章采用的地震非均匀度预测方法，能够比较准确的预测我国强地震的主活动区，希望能够为地震预测工作提供可靠的参考。

关键词：地震大形势预测方法；预测能效；应用

1.前言

我国位于欧亚板块东南部，受到菲律宾板块、太平洋板块、欧亚板块以及印度板块的挤压，这种复杂的构造活动以及地球动力学环境，导致我国成为世界上地震活动最多的国家之一，并且地震具有地震类型多、复发周期长、震源浅、频度高、强度大、分布广等众多特点。当地震发生之后，将会造成严重的经济损失以及大量的人员伤亡。地震物理预测方法、地震大形势预测方法对于降低地震灾害具有非常重要的作用，尤其是地震大形势预测方法，文章基于地震非均匀度预测方法，并对该预测方法的预测效能进行了分析和评价，旨在为我国地震预报提供可靠的参考。

2.研究思路

我国是世界上地震活动最多、最强烈的国家之一，地震发生具有时空分布不均匀的特点，在空间分布上具有“东部弱、西部强”的特点，在时间分布上具有“平静与丛集”的特点。因此，文章采用地震非均匀度预测方法，基于对该预测方法效能的分析与评价，对我国5级以上地震的时空活动不均匀性进行了分析与研究，并根据计算结果，能够比较准确的预测我国未来一段时期强地震的主活动区。

3.预测方法

根据李志雄等[3]统计学方法，基于时间序列不均匀性，提出了地震非均匀度，并进行地震预测，地震非均匀度的公式表现为：

公式中GL表示地震非均匀度；f表示自由度。当GL小于1时，该时段均匀活动过程和地震时间存在显著差异，为一个不稳定的过程，因此该时段受到某种因素的制约，该地区地震活动呈现非均匀的特点；当GL大于等于1时，表明该时段的地震活动是一个稳定的随机过程，地震活动具有均匀特性。文章采用的地震非均匀度预测方法，能够比较准确的预测我国强地震的主活动区，希望能够为地震预测工作提供可靠的参考。

4.预测方法的效能分析与评价

4.1震例分析。笔者对我国Ms≥7.0地震的GL值进行了总结和分析，结果表明除了少数边界附近的大地震之外，大多数7级大地震1-3年震中一定范围内，5级以上地震活动在空间与时间上呈现明显的均匀或者非均匀状态变化，由此可见GL值与大地震预测具有紧密的关系。为了进一步了解GL预测方法与大地震的关系，笔者对1996年-2006年的全国范围5级以上的地震GL值进行了空间扫描，结果表明中国西部地区GL值异常比较集中，因此在高值区选取了8个控制点，分别研究地区大地震发生与GL值变化的关系。计算结果如图1所示。通过对1996年-2006年部分强地震的震例进行研究，初步认为地震均匀度与强地震发生之间存在密切的关联，并且通过计算，能够比较准确的现实强地震震前的区域地震活动状态特征，即在揭示强地震发生前地震活动状态特征变化方面具有非常好的效能。

4.2室内岩石破裂实验。通过上述震例分析，笔者认为地震非均匀度在震前的显著异常变化，可能与震源岩石破裂、地震孕育进行中期存在密切的关系，为了验证上述推测，笔者进行了室内岩石破裂试验，以此计算岩石标本声发射序列的GL值以及变化状况。以室内中尺度岩石标本变形破坏声发射实验为例，实验在等位移速率加载、双轴压缩条件下进行，实验标本类型包括Ⅲ型剪切裂纹、挤压型雁列式断层以及障碍体的断层，三类实验标本在受压变形的过程中，其声发射GL值都会在一定时间段内发生异常变化，通过对Ⅲ型剪切裂纹、挤压型雁列式断层以及障碍体的断层声发射时间GL值异常的物理含义进行分析，获得了以下结论：利用地震非均匀度能够有效的辨别三种实验标本的声发射序列的均匀-非均匀变化状况；当出现GL值大于1时，标本受压后岩石完全破坏，表明两者之间存在密切的关系。

图1

4.3GPS观测结果佐证。通过中国地震台网中心提供的中国Ms≥5地震目录，对1996年-2006年的GL值进行了扫描，结果表明GL值高值主要集中在我国大陆西部。同时，对这些年的GL值异常分布区域进行分析，利用近似同期（1996-2006年）的GPS观测资料计算的中国最大剪应变率高值分布区域GL值异常区分布状况基本吻合，这在一定程度上表明地震非均匀度能够比较准确、客观的预测我国未来一段时期强地震的主活动区。

5.结论

结论一：通过震例分析表明，地震非均匀度预测方法的预测时间尺度为1-3年，并且具有非常好的震例对应效果。

结论二：通过岩石破裂实验表明，Ⅲ型剪切裂纹、挤压型雁列式断层以及障碍体的断层三类岩石在失稳之前，都发生了均匀-非均匀状态变化，由此可见，岩石的均匀-非均匀状态变化与岩石失稳存在紧密的关联。

结论三：通过GPS观测结果佐证，GL值能够比较客观、准确的反映地壳是否存在剧烈运动的现象，这在一定程度上表明地震非均匀度能够比较准确、客观的预测我国未来一段时期强地震的主活动区。

结论四：基于现有的基础资料以及认识水平，很难改变目前地震大形势预测的分析方法以及水平。今后，應该尽可能多的采用多学科观测资料研究方法，同时不断的提高统计分析的严谨性，在实践的过程中不断积累经验，同时加强基础观测研究，从地球物理场动态变化角度，对地震的发展趋势进行分析和判断

参考文献：

[1]李志雄，陶本藻，吴婷，路鹏等.地震大形势预测方法的预测效能与应用研究[J].地震，2007，27（2）：17-28.

[2] 曹凤娟，王亮，殷轶娜，杨牧萍等. 东北地区地震大形势预测回溯性检验[J].地震工程学报，2014，36（2）：301-307.

[3] 李志雄，高旭.地震非均匀度的研究及在强震中期预报中的应用[J].地震，1994，14（6）：11-17.

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