芦山地震的预测*

胡 辉，曾佐勋，苏有锦，付 虹，王 锐

(1. 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650011；2. 中国地质大学，湖北 武汉 430074；3. 云南省地震局，云南 昆明 650224)

CN 53-1189/P ISSN 1672-7673

芦山地震的预测*

胡 辉1，曾佐勋2，苏有锦3，付 虹3，王 锐1

(1. 中国科学院云南天文台，云南 昆明 650011；2. 中国地质大学，湖北 武汉 430074；3. 云南省地震局，云南 昆明 650224)

2013年4月20日中国四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震，对于这次地震发生的时间和地点，震前有不同程度的预测。为了推动地球科学发展，提高地震预测水平，以达到最大限度地减轻地震灾害损失，特对此作一小结。2011年3月11日日本东北部海域发生9级地震以后，利用可公度性原理，分析了近年来发生在世界各地的大地震，发现这些地震发生的时间具有可公度性，且它们基本上发生在其时间轴上的可公度值点上。根据对川滇块体地震信息的可公度性分析，该研究区的可公度值是2.44年，因而2013.24年就是未来地震可能发生的时间点；根据卫星重力异常反映的地壳密度异常变化图，雅安西侧与汶川具有两个特征相同的独立的卫星重力局部高异常梯度突变区，2008年的汶川地震只是释放了龙门山断裂带东北段的能量和应力，这导致能量和应力在龙门山断裂带南西段，特别是南西端与重力异常突变位置的叠加区加速积聚和集中，因此曾佐勋多次指出四川的下一个大震将在雅安与康定之间发生。这两方面的分析都是震前的，可惜它们是彼此独立的。如果事前能将这两个方面的预测加以综合分析，则可以达到短期预测的目的。这再一次表明，地震预测必须走综合分析之路。

地震；可公度性；地壳密度

2013年4月20日8时02分(北京时间)，我国四川省雅安市芦山县发生了7.0级地震，这是自2008年5月12日四川汶川8.0级地震以来，四川省发生的又一次破坏性大地震，地震发生后有关科技工作者已陆续对其展开研究。本着不断总结经验、教训，以提高预测水平，本文从地震事件的可公度性和四川地壳密度测量两方面的结果来看，如果当时这两者能够很好地结合起来，就能够准确地预测这次地震发生的时间和地点。在2011年3月11日日本东北部海域发生9级地震以后，利用可公度性原理，分析了近年来发生在世界各地的大地震，发现这些地震发生的时间具有可公度性，且它们基本上发生在其时间轴的可公度值点上。

1 发震时间的预测

1.1 可公度性

可公度性是自然界的一种秩序，所以是一种信息系[1]。“可公度性” (Commensurability)一词，最早由提丢斯和波特提出，他们注意到太阳系星体围绕轨道运行天体的“平均运动”与其到轨道中心的主星的距离有关，并利用数学的数量给出“平均运动”的经验关系式，后成为著名的提丢斯-波特定则[2-3]。

(1)

这里an是行星n到太阳的距离，单位是天文单位，n是行星离太阳由近到远的编号。对于水星n不是1，而是取 ∞，β就是可公度值。

我国著名地球物理学家翁文波研究了提丢斯-波特定则，并首先指出，地震发生的时间具有可公度性，把这一首先是由天文学家提出的可公度原理应用于重大自然灾害的预测，使之发展成为一种已被国内外学者在自然灾害预测中广泛使用的理论[4]。可公度也可定义：

(2)

Xi和Xi+Δi是数据集{Xi}的任意两元素，且Xi和Xi+Δi∈{Xi}，若K=1,2,3,……成立，则称{Xi}为具有可公度序列，ΔX是信息数据集的可公度数据，若K恒等于1，则ΔX即是{Xi}的周期。

1.2 川滇块体地震信息的可公度性

在2011年3月11日日本东北部海域发生9级地震以后，利用可公度性原理，分析了近年来发生在世界各地的大地震，发现这些地震发生的时间具有可公度性，且它们基本上都发生在其时间轴的可公度值点上[5]。在该文中，分析了20世纪以来川滇块体信息的可公度性(见表1)。

在表1中，ΔX是可公度值，第1列是序号，第2列是用年月日表示的地震发生的日期，第3列是用年和年的小数表示的地震发生的时间，第4列是相邻两次地震Xi+1与Xi之间的时间间隔，第5列K是该两次地震之间相距的可公度值的倍数，第6列是K与可公度值ΔX的乘积，第7列是第4列与第6列的差，即根据可公度性得到的预测误差。

为了便于理解，本文给出了图1，在图1中，地震发生的日期(年×10 000+月×100+日)在括号内，带有箭头横线上的数字就是该相邻两次地震间的时间间隔，其下面是K的数值，即根据可公度性预测，后一次地震应该是发生在它的时间轴上距前一次地震K倍的可公度点上。

图1 自1 900.0以来川滇块体地震信息的可公度性

Fig.1 A figure showing the commensurability of earthquakes in the Sichuan-Yunnan block since 1900.0

从表1可以看出，川滇块体地震可公度值等于2.44年，当K=2时，则可得：

2013-04-20=2008.36+2.44×2=2013y3m29d+22天，

这与2014年4月20日芦山地震相差22天，它的绝对误差为22天，相对误差为0.03。所以，从可公度性来看，这次地震的发生是必然的，也是可以预测的。

2 发震地点的预测

根据卫星重力异常反映的地壳密度异常变化图，自2009年以来，曾佐勋曾经多次在给博士生讲授地震监测预测课程内容时提出四川下一个大震在雅安与康定之间的预测。2012年11月25日在北京工业大学地震研究所召开的中国地球物理学会天灾预测专业委员会议上，讨论中国西南地区中期预测地点时，他再次重申了这一观点(见图2)①，并且在2012年6月26日回复张建国的电子邮件中具体指出预测位置是雅安与康定之间的泸定北东附近(私人电子邮件)。

表1 自1900.0以来川滇块体地震信息的可公度性

这一震中位置预测主要依据两方面的分析：

(1)雅安西侧与汶川两地，具有两个特征相同的独立的卫星重力局部高异常梯度突变区间(图2)，都是处于中地壳高导低速层的边缘靠四川盆地一侧(即剖面上的尖端位置)。

(2)汶川(Ms8.0)巨震只是释放了龙门山断裂带北东段的能量和应力，这导致能量和应力在龙门山断裂带南西段，特别是南西端与重力异常突变叠加区(即中上地壳密度突变区)的加速积累和集中。

图2 雅安地震震中，预测震中，汶川地震震中，龙门山断裂带及其与2～360阶卫星重力异常的关系 (引自曾佐勋, 王杰(2013)[6]，卫星重力异常资料据费琪[6-7])

Fig.2 A map showing the locations of the actual epicenter and the predicted epicenter of the Ya’an earthquake. The epicenter of the Wenchuan earthquake, the Longmenshan fault zone, and gravity anomalies with orders from 2 to 360 from satellite measurements are also plotted to show their relationships to the Ya’an earthquake. The epicenter locations are adapted from Zeng Zuoxun and Wang Jie, 2013[6]. The data of gravity anomalies are from Fei Qi[6-7]

3 关于震级

本文的表1，实际上采用的是龙小霞等人于2006年用五元可公度式预测汶川地震所用的地震目录[8]，所以有少数地震小于7.0的。实际上，在引潮力与全球大地震等文[9-10]中早已指出，根据恩达尔的分析，大于等于7.0以上的地震目录才是可靠的[11]，而大于8.0的地震又太少了，小于7.0的地震又由人类活动所诱发，所以，讨论和分析基本上是针对大于等于7.0的地震，所预测的也就必然是大于等于7.0的地震。曾佐勋预测的雅安大震，就是指大于7级而小于8级的地震(大于8级称为巨震)，其依据是雅安的卫星重力异常梯度次于汶川的卫星重力异常梯度(图2)。

4 结束语

(1)地震预测必须走多手段综合分析预测之路，如果震前能够很好地将川滇块体的可公度性分析与该地区的卫星重力异常分析结果结合起来，就能有效地预测这次地震。

(2) 地震的发生似乎是偶然的，其实不然，它是必然性寓于偶然性中。就本例而言，从川滇块体的可公度性分析，将有一大地震发生于2013年；而从地壳密度分布图分析，将有一大地震发生于雅安市西侧，所以无论从时间还是地点来讲，这个地震的发生是必然的。

(3)人类的历史就是从必然王国向自由王国发展的历史，只要能够坚持不断地总结经验和教训，就会有所发现，有所前进，地震预测这个世界性的科学难题[12-13]，最终必将被人们攻克。

致谢：中国地球物理学会天灾预测专业委员会顾问、英籍华人陈一文博士给予了很多帮助，对此表示衷心感谢。

[1] 翁文波.可公度性[J]. 地球物体学报, 1981, 24(2): 151-154. Weng Wenbo. Commensurability[J]. Acta Geophysica Sinica, 1981, 24(2): 151-154.

[2] Nietro M M. The Titius-Bode law of planetary distances: its history and theory[M]. New York: Pergamon Press, 1972.

[3] 中国大百科全书编辑委员会<天文学>编辑委员会. 中国大百科全书天文学[M]. 上海: 中国大百科全书出版社, 1980.

[4] 翁文波. 预测论基础[M]. 北京: 石油工业出版社,1984.

[5] Hu Hui, Han Yanben, Su Youjin, et al. Commensurability of earthquake occurrence[J]. Journal of Asian Earth Sciences, 2013, 70-71: 27-34.

[6] 费琪. 壳幔物质流变的底辟作用孕育大地震-卫星重力资料的证据[J]. 地学前缘, 2009, 16(3): 282-293. Fei Qi. Major earthquakes by rheological diapirism of crust-mantle material-evidence from satellite gravity data[J].Earth Science Frontiers, 2009, 16(3): 282-293.

[7] 费琪. 汶川大地震的深部构造特征[J]. 工程地球物理学报, 2008, 5(4): 387-395. Fei Qi. Characters of deep structure for Wenchuan earthquake[J]. Chinese Journal of Engineering Geophysics, 2008, 5(4): 387-395.

[8] 龙小霞, 延军平, 孙虎, 等. 基于可公度方法的川滇地区地震趋势研究[J]. 灾害学, 2006, 21(3): 81-84. Long Xiaoxia, Yan Junping, Sun Hu, et al. Study on earthquake tendency in Sichuan-Yunnan region based on commensurability[J]. Journal of Catastrophology, 2006, 21(3): 81-84.

[9] 胡辉, 韩延本, 尹志强. 全球大地震的引潮力检验[J]. 天文研究与技术——国家天文台台刊, 2008, 5(4): 420-423. Hu Hui, Han Yanben, Yin Zhiqiang. Test of the tidal effect on great earthquakes all over the world[J]. Astronomical Research & Technology——Publications of National Astronomical Observatories of China, 2008, 5(4): 420-423.

[10]胡辉, 韩延本, 李语强, 等. 全球大地震与月亮交点潮的相关研究[J]. 天文研究与技术——国家天文台台刊, 2014, 11(3): 317-322. Hu Hui, Han Yanben, Li Yuqiang, et al. A study of the correlation of lunar nodal tides with global high-magnitude earthquakes[J]. Astronomical Research & Technology——Publications of National Astronomical Observatories of China, 2014, 11(3): 317-322.

[11]Engdahl E R, Villaseor A. Global seismicity: 1900-1999[M]// Lee H K, Kanamori H, Jennings P C, et al. International Handbook of Earthquake and Engineering Seismology. Amsterdam: Academic Press, 2002.

[12]Geller R J, Jackson D D, Kagan Y Y, et al. Earthquakes cannot be predicted[J]. Science, 1997, 275(5306): 1616-1617.

[13]Wyss M. Why is earthquake prediction research not progressing faster? [J]. Tectonophysies, 2001, 338(3-4): 217-223.

On the Forecasts of the Lushan Earthquake in 2013

Hu Hui1, Zeng Zuoxun2, Su Youjin3, Fu Hong3, Wang Rui1

(1. Yunnan Observatories, Chinese Academy of Sciences, Kunming 650011, China; 2. University of Geosciencesof China, Wuhan 430074, China, Email: zuoxun.zeng@126.com; 3. Seismological Bureauof the Yunnan Province, Kunming 650224, China)

A magnitude 7.0 earthquake occurred at the Lushan County, Ya’an City, Sichuan Province, China in April 20, 2013. We had various forecasts of the time and location of this earthquake. In order to advance development of geosciences and improve accuracies of forecasts of earthquakes, which, should help to minimize damages from earthquakes, we summarize these forecasts in this paper. After a magnitude 9 earthquake occurred off the northeastern coast of Japan on March 11, 2011, we used the method of commensurability to analyze the earthquakes in recent years in the world and found that the dates of these earthquakes are all at commensurable points. According to our analyses dates (in units of years from the A.D.) of earthquakes in the Sichuan-Yunnan block follow a law of commensurability as 2.44K+b with K an integer numbering between 0 and 5. From this law we predicted an earthquake to occur at the time 2013. 24 A.D. in the block, which is consistent with the Ya’an (Lushan) earthquake. We further checked a map of gravity anomalies from satellite measurements, which actually reflects the distribution of crust-density anomalies. From the map we found that there were two highly abnormal regions of local abrupt changes of gravity gradients on the west side of the Ya’an and at the Wenchuan County, respectively. The two regions have common characteristics. The 2008 Wenchuan earthquake only released the energy and stress in the northeastern section of the Longmenshan fault zone. In the southwestern section of the fault zone, particularly in the regions of gravity anomalies there, the energy and stress became more concentrated due to the Wenchuan earthquake. Prior to the Ya’an earthquake one of us (Zeng Zuoxun) had noticed the pattern of gravity anomalies and repeatedly pointed out that the next high-magnitude earthquake in the Sichuan Basin after the Wenchuan earthquake was about to happen between Ya’an and Kangding. It is unfortunate that the studies of commensurability and gravity anomalies were carried out by different authors without communications about the studies. If the two studies were combined before the Ya’an earthquake, a short-term forecast of the earthquake could have been realized. This once again shows that earthquake forecasts need to take synthetic approaches.

Earthquake; Commensurability; Crust density

中国科技部攻关项目 (2012BAK19B01-07) 和国家“985”创新平台建设项目 (长江三峡库区地质灾害研究) 资助.

2014-07-25；修定日期：2014-09-15 作者简介：胡 辉，男，研究员. 研究方向：天文与地震等重大自然灾害的相关研究. Email: huhui@mail.ynao.ac.cn 通讯作者：曾佐勋，男，教授. 研究方向：地震地质. Email: zuoxun.zeng@126.com

P313.75

A

1672-7673(2015)02-0247-06

, 王杰, 2013. 雅安地震：一个成功的中期预测案例，

时间：2013-05-03