四川MS≥6.8级地震的时空对称性研究

杨飞霞，曹广超，延军平，王 仑

（1.青海师范大学 生命与地理科学学院，青海 西宁 810001； 2.陕西师范大学 旅游与环境科学学院，陕西 西安710062；3.青海省自然地理与环境过程重点实验室，青海 西宁 810001）

四川MS≥6.8级地震的时空对称性研究

杨飞霞1,3，曹广超1,3，延军平2，王 仑1,3

（1.青海师范大学 生命与地理科学学院，青海 西宁 810001； 2.陕西师范大学 旅游与环境科学学院，陕西 西安710062；3.青海省自然地理与环境过程重点实验室，青海 西宁 810001）

20世纪以来，对地震的预测与分析希望能用人类的智慧减少地震灾害对人类的伤害，并取得了一些成果。选取四川MS≥6.8级以上地震，利用时间对称法，通过三元、四元、五元可公度的计算，可公度结构系图和蝴蝶结构图的分析，结果显示，2016、2020年发生地震信号较强，通过经纬向迁移特征分析，大致判断下次地震发生在31.0oN以北，101.6oE以西地区。并分析地震的发生与太阳黑子的关系。该预测对下一次四川地震的防灾工作有一定的意义。

对称性；可公度；四川；地震

0 引言

2013年4月20日，四川省雅安市发生7.0级地震，震中芦山县（30.3oN，103.0oE）距成都100公里。地震造成了200多人死亡，11470人受伤，累计受灾人数达到38.3万人，同时成都、重庆、陕西宝鸡和贵阳等地都有不同程度的震感。

四川处于喜马拉雅山地震带，亚欧板块与印度板块相互之间挤压，以及多地壳活动造成该地区地震频发[1]。印度板块向东北方向移动，造成喜马拉雅弧和缅甸弧交汇深深地顶入四川地区及其附近，很大部分转化为青藏高原的隆起[2]。根据张俊香[3]等人的研究，四川发生8.0级地震的超越概率值为0.03，换言之，四川发生这一风险水平的地震是33～34年一遇。1973年发生7.9级地震，到2006—2007年可能会发生大地震，实际发生时间为2008年，相差1～2年。据此可以基本判断在接下来的25年左右，四川基本不会发生8.0级左右的大地震。

王腾[4]等人利用20世纪以来发生的13次地震成功预测2013年四川雅安MS≥6.8级以上地震，可以看出对称性在对自然灾害，尤其是地震灾害的预测上有好的前例，可公度得到了较好的验证。本文运用时间对称性和空间对称性的原理，通过可公度方法、可公度结构系图和蝴蝶结构图的分析，在王腾[4]等人成功预测2013年雅安地震的基础上，选择MS≥6.8级地震，计算下一次可能发生地震的年份，并分析地震震中的经纬度迁移规律，判断下次地震的位置，对四川地震灾害的预测和防护有一定的帮助，积极地应对地震灾害，减少经济和人员损失。

1 研究区概况与资料来源

1.1研究区概况

四川省地跨青藏高原、横断山脉、云贵高原、秦巴山地、四川盆地等几大地貌单元，地势西高东低，由西北向东南倾斜[5]。最高点是西部的大雪山主峰贡嘎山，海拔高达7556米。四川地形复杂，处于板块交界处的独特地理位置使得四川地貌多样，山地、高原、丘陵、盆地都可以在四川省内看到，其中山地、高原和丘陵占全省面积的97.46%[6]。同时因地处喜马拉雅山地震带，四川地震频发，是继台湾、西藏、新疆和云南之后全国第五大地震活动区[7]。预测四川地震对四川灾害的防范有一定的意义。

1.2资料来源

本文资料主要选自2011年地震出版社出版的全球地震目录，并结合中国地震台网中心（http://www.cenc.ac.cn/）发布的最新地震消息，选取了自20世纪以来四川地区发生的14次MS≥6.8级地震，其中1976年四川松潘发生两次7.2级地震则按一次计算, 2010年青海玉树7.1级地震虽然在四川境外，但从地质构造和断层带位置分析，玉树地震位于甘孜—玉树断层带上，因此玉树地震属于四川地区范围内[8]，将其计入其中。四川地区MS≥6.8级地震资料统计表见表1。

表1 四川地区20世纪以来MS≥6.8级地震序列表

2 时间对称性及趋势判断

本文通过三元可公度方法计算，将已知的年份设为X1、X2、X3、X4…一直到Xn的时间序列，利用计算机软件CalcNextYear计算出Xn+1，即要求的下一个可能发生灾害的年份，并用四元可公度，五元可公度验证Xn+1，三元、四元、五元可公度法得出的最佳结果可能不一样，再用可公度结构系图和蝴蝶结构图进一步判断最佳年份。表1可知20世纪以来四川地区MS≥6.8级地震的年份有1904，1923，1933，1936，1948，1955，1958，1967，1973，1976，1981，2008，2010，2013，可得X1=1904，X2=1923，X3=1933，X4=1936，X5=1948，X6=1955，X7=1958，X8=1967，X9=1973，X10=1976，X11=1981，X12=2008，X13=2010，X14=2013，求X15。

2.1可公度计算

利用三元可公度方法，计算下一个可能发生MS≥6.8级地震的年份，计算结果见表2。三元可公度计算X15=2016出现频数最多为4次。

表2 四川地区三元可公度计算结果

表3 四川地区四元可公度计算结果

四元可公度计算结果见表3。根据四元可公度计算方式，预测下一次自然灾害发生的年份Xi，Xi=Xj+ΔX，Xj为自然灾害最后一次发生年份，2016年和2020年出现的频数最多，分别为16次。

五元可公度计算的结果显示2020年出现的频数最多，为36次。根据可公度计算及验证，四川地区2016年和2020年发生强震的趋势明显，最有可能发生MS≥6.8级地震的趋势。

2.2可公度结构系图

可公度结构系图是指运用工整规范的网络特征来直观地表示某地地震灾害发生时间的规律性[9]，更加清晰地显示出灾害发生时间上的对称性。四川地区MS≥6.8级地震的可公度结构系图见图2。四川地区的历史地震具有良好的可公度，同时该地区地震的时间序列性有一定的周期性，时间间隔以3年，19年，32年和40年最显著。地震活动可划分为活跃期和平静期，以1900年至今作为研究时段，在此时间尺度上，从地震发生的频数可以看出1904—1923年为平静期，19年间发生3次MS≥6.8级地震，1923—1936年为活跃期，1936—1948年为平静期，1948—1981年为活跃期，1981—2008年为平静期，27年间没有发生大地震，2008—2016年或2008—2020年为活跃期,目前尚无定论。

2.3蝴蝶结构图

蝴蝶结构图即是自然灾害事件对称性结构的体现，是可公度方法关于时间结构认识的进一步表达，其主要解决可公度计算中两年份信号都较强时如何抉择的问题[10]。四川地区MS≥6.8级地震时间序列蝴蝶图见图3。经计算，2016年四川地区发生MS≥6.8级地震的随机概率为42.9%，不漏报置信水平40%，2020年分别为28.6%和26.7%。预测年份的随机性概率T=m/n，m为实际预测的灾害次数，n为用于预测的总灾害事件次数，不漏报置信水平（1-a）=m/(n+1)。从图3可知，与2016年有关的主周期是40年、3年，与2020年有关的主周期只有40（39）年。2016年发生地震的信号比2020年强。

3 空间对称性及趋势判断

四川地区MS≥6.8级地震震中的经纬度迁移示意图（图4）。左图纬度迁移图以31.0oN为对称轴，右图经度迁移图以101.6oE为对称轴。从图中可以明显看出，除第3次、第5次、第10次地震外，纬度迁移和经度迁移具有明显的规律性，即随着纬度的增加（减小）经度随之减小（增大）。经纬度迁移基本具有一致性，呈西北—东南走向，纬向震中向北迁移，经向震中则向西迁移；纬向震中向南迁移，则经向震中向东迁移。按照地震震中经纬度迁移规律，下一次的地震震中经纬度有两种分布情况。第一种是纬向继续向南迁移，纬度在31.0oN以南，经向向东迁移，经度在101.6oE以东；第二种是纬向向北迁移，纬度在31.0oN以北，经向向西迁移，经度在101.6oE以西。假设第15次地震震中经纬度按照经纬度迁移规律迁移，下一次的地震震中从东南—西北方向迁移，即在31.0oN以北，101.6oE以西地区，四川西北地区。

4 太阳活动与四川地震机理性探讨

地震是地球上板块与板块之间的碰撞挤压引起的，属于地球内部能量所产生的效果，太阳活动释放能量提供外动力[11]，对地震的发生具有深远意义。一般认为，太阳活动的变化会影响太阳所发出的磁场，磁场的强弱影响对地球外壳的引力[12]，从而影响地壳之间运动，造成地壳之间相互碰撞挤压，即产生地震。太阳黑子活动是太阳活动的一种表现，其变化数被作为表示太阳活动强弱的一种指标[13]。

太阳黑子数变化具有周期性，平均11年一个周期，大致经过3～5年太阳黑子数较其他年份达到最大值，也就是所说的太阳黑子峰年，再经过5～7年太阳黑子数达到极小值，也就是所说的太阳黑子谷年[14-16]。根据NASA（美国国家航空航天局）数据统计资料表明，1902年，太阳黑子进入第14个周期，到2009年进入第24个周期，第24周期预计到2020年结束。一个周期以太阳黑子数的极小值为开始，达到极大值后开始下降到另一个太阳黑子极小值结束，这个极小值也是下一个周期的开始，所以太阳黑子的周期不是严格按照11年的规律[17-18]。从图5可以看出第15、16、18、19、22个周期以10年为一个周期，第20周期以12年为一个周期，第23周期以13年为一个周期。

四川地区MS≥6.8级地震与太阳黑子活动的关系（图5），20世纪发生的14次地震有8次发生在太阳黑子数的谷年或太阳黑子活动的峰后期，有6次地震发生在太阳黑子数的峰年或太阳黑子活动的峰前期，有9次地震发生在双周期内，5次地震发生在单周期内。可以看出，太阳黑子峰后期和双周期是地震发生较多的时间段。据NASA推测，2013年太阳黑子活动达到顶峰，太阳黑子数达到极大值，实际是2014年是太阳黑子峰年，太阳黑子数达到113.3，是近几个周期中峰值最小的周期。第20个周期太阳黑子峰值较其他周期较小时发生多次地震，可以推测，峰值较小的周期发生的地震可能性越大。2016年和2020年则完全符合前3个特点，所以判断2016年和2020年发生地震具有其合理性。

5 结论

（1）利用可公度方法计算、可公度结构系图和蝴蝶结构图验证，四川地区MS≥6.8级地震具有良好的可公性，2016年和2020年发生地震的信号较强。

（2）四川地区MS≥6.8级地震的震中空间分布大致具有西北—东南趋势，根据此规律，下一次发生地震震中的迁移方向应为东南向西北方向迁移。

（3）四川地区MS≥6.8级地震震中的经纬度迁移具有良好的规律性。纬向震中向北迁移，经向震中向西迁移，纬向震中向南迁移，经向震中向东迁移。假设该区域的迁移规律不变，则第15次地震震中的迁移方向为纬向震中向北迁移，经向震中向西迁移，在31.0oN以北，101.6oE以西地区。

（4）分析四川地区MS≥6.8级地震与太阳黑子活动的关系，太阳黑子峰值较小的周期是地震发生的活跃期，同时太阳黑子峰后期和双周期发生地震的可能性较大，趋势判断2016年和2020年处于双周期的太阳黑子峰后期，且第24周期的太阳黑子峰值较小，因此2016年和2020年发生地震的可能性较大。

对称性方法是研究自然灾害趋势的一种方法[19]，对自然灾害的趋势判断具有一定的意义，运用对称性方法对自然灾害趋势做一定的判断，可以在一定程度上减少自然灾害对人类社会的破坏。利用人类科学的力量预测地震，为防震减灾工作服务，是我们一直努力的方向。

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THE SPACE-TIME SYMMETRY OF THE EARTHQUAKE DISASTERS（MS≥6.8） IN SICHUAN REGION

YANG Fei-xia1,3，CAO Guang-chao1,3，YAN Jun-ping2，WANG Lun1,3

(1.Qinghai Normal University，College of Life and Geographical Sciences，Qinghai Xining 810001，China；2.Shanxi Normal University，College of Tourism and Environment，Shanxi，Xi’ an 710062，China；3.Qinghai Province Key Laboratory of Physical Geography and Environmental Process，Qinghai Xining 810001，China)

ract: Since the 20th century, people began to Quake prediction, hoping to use human intelligence to reduce earthquake damage to the human, and some results have been achieved. Selected Sichuan region data MS≥6.8,using the method of commensurability information extract including ternary, quaternary and quintuple, commensurability structure and butterfly structure to analyze. The results show: there is a strong earthquake signal in the 2016 and 2020 year. According to the weft transfer characteristic analysis, we find that the next earthquake may occur in the northern of 31.0oN, western of 101.6oE, and analyze the relationship with macula. The forecast for the next of the Sichuan earthquake disaster prevention work has a certain meaning.

ds: symmetry; commensurability ; Sichuan; earthquake

P315.7

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.005

1674-8565（2016）04-0032-06

国家社会科学基金重点项目—西部重大灾害时空规律的统计研究（14AZD094）；青海省自然地理与环境过程重点实验室项目（2014-Z-Y24，2015-Z-Y01）

2016-07-24

2016-08-23

延军平（1956-），男，教授，博士生导师，现主要从事区域灾害与区域开发研究。E-mail: yanjp@snnu.edu.cn

杨飞霞（1993-），女，江苏省南京市人，硕士研究生，现主要从事地表环境过程研究工作。E-mail: yfx812@163.com