1999年大同-阳高5.6级地震预测回顾

平建军,单连君,马 栋，平彩鹏

(河北省地震局，河北 石家庄 050021)

0 引言

1999年11月1日，在山西大同、阳高两县交界地区发生5.6级地震(下面如不特别注明，震级系指Ms)，微观震中为39°55′N、113°59′E，这是该地区继1989年10月6.1级、1991年3月5.8级地震后，时隔8年多再一次发生的中强地震，3次地震的微观和宏观震中几乎完全重合[1]。这次5.6级地震前，我国地震科研人员发现，基于地震震级-频度关系和贝努利独立试验模型，计算的华北地区5.0～5.9级地震发生概率呈高值，该区1999年5月20日至8月20日出现ML≥4.0地震平静异常，SQIP方法扫描计算的结果显示，京西北至晋冀蒙交界和辽宁岫岩一带存在地震危险性；与此同时，1999年8月9日地磁日变低点位移异常从晋冀蒙交界地区穿过,9月12日山西左云发生ML4.7信号地震。据此，通过对发震时间、地点、震级的多层次综合分析，在1999年9月15日至29日河北省地震局召开的周、月、临时等9次地震会商会上，预测1999年10月底前华北北部发生中强地震的可能性较大，京西北至晋冀蒙交界地区尤为值得关注，该预测意见与后来的实际震情相符合。

多年来，晋冀蒙交界地区是华北地区地震活动的主要场所之一，一直被中国地震局列为地震重点监视区。目前，该地区及其周边存在ML≥3.0地震条带和ML≥3.0地震活动显著增强异常；张家口、怀来、易县伸缩仪，怀来水平摆、赤城水温等多项地球物理观测数据出现异常。在当前震情背景下，做好大同-阳高5.6级地震震例总结工作，对坚定地震预测信心，做好晋冀蒙交界地区的地震监测预报工作有所裨益。

1 震前资料分析

1.1 华北地区5.0～5.9级地震发震概率预测

傅征祥等人采用地震震级-频度关系和贝努利独立试验模型,给出计算某区域某区间震级的概率预测方法[2]，计算公式这里不再赘述。应用该方法，曾对1995至1999年华北地区每年的5.0～5.9级地震发震概率进行计算与分析。具体做法为以华北地区历史地震目录和1989至1994年的现代地震目录为数据资料，计算1995年华北地区5.0～5.9级地震的发生概率；将1995年发生的实际地震样本追加到现代地震目录和历史地震目录资料中，计算出1996年华北地区5.0～5.9级地震的发生概率；依次类推，分别得到1997、1998和1999年华北地区5.0～5.9级地震的发生概率。1995至1999年华北地区5.0～5.9级地震的概率预测曲线如图1所示。

图1 华北地区5.0～5.9级地震的概率预测曲线

可以得出，当计算某年概率预测值p≥0.47时，在该年内华北地区会发生至少一次5.0～5.9级地震；当p<0.47时, 该年内华北地区无5.0～5.9级地震发生。如，1995年P值为0.478,同年华北地区先后发生9月20日山东仓山5.2级和10月6日河北唐山5.0级地震；1997年P值为0.642,同年华北地区于7月28日发生黄海5.1级地震；1996年与1998年的P值分别为0.434和0.463，这两年华北地区无5.0～5.9级地震发生；1999年计算的P值为0.667，据此分析认为，当年华北地区发生5.0～5.9级地震的可能性较大。

1.2 华北地区ML≥4.0地震平静异常分析

根据1970年以来中国地震台网中心的地震目录，用李闽峰等人研制的测震学日常分析预报CAPSeis软件，以年为单位，分别制作1989至1998年华北地区(30°～43°N，108°～125°E)每年的ML≥4.0地震M-t图(详见文献[2])，据此研究华北地区ML≥4.0地震的自然时序结构分布特征，把华北地区连续3个月无ML≥4.0地震发生作为平静异常判别指标，发现平静异常与5.5级以上地震有较好的对应关系(见表1[3])。

表1 华北地区ML≥4.0地震平静异常映震情况统计表

可以看出，1989至1998年华北地区共出现5次ML≥4.0地震平静异常，分别对应1989年10月19日大同-阳高6.1级、1991年3月26日大同-阳高5.8级、1996年11月9日南黄海6.1级和1998年1月10日张北6.2级4次5.5级以上地震，虚报5.5级以上地震1次，漏报5.5级以上地震1次。从对应的4次5.5级以上地震看，平静异常出现后至5.5级以上地震发生所间隔的时间分别为148 d、94 d、23 d和23 d，平均为72 d。

图2是1999年华北地区ML≥4.0地震M-t图，可以看出，从1999年5月20日河南范县ML4.0地震后，至8月20日华北地区无ML≥4.0地震发生，直到9月12日山西左云发生ML4.7地震，打破平静状态，出现1999年5月20日至8月20日ML≥4.0地震平静异常。据此，未按照以往通常做法，取表1震例给出的平静异常出现至发震的最长间隔时间148 d，作为未来华北地区5.5级以上地震发生的时间预测期限，考虑到自1989年以来平静异常出现至发震的间隔时间越来越短的特征，取表1震例给出的平静异常出现至发震的平均间隔时间72 d，作为未来华北地区5.5级以上地震发生的时间预测期限，预测1999年8月20日后的72 d内，即1999年10月31日前，华北地区可能会发生5.5级以上地震。

图2 1999年华北地区ML≥4.0地震M-t图

1.3 华北地区地震危险性SQIP方法扫描计算与分析

山东省地震局周翠英研究员通过深入研究给出一种地震学定量综合预测方法[4-5]，用于对区域地震进行危险性评判,“九五”期间在地震系统一些单位得到推广应用。基本做法是使用1970年至判定日期的地震目录资料，以3°×3°为尺窗、1°为步长，滑动扫描计算华北地区(31.5°～40.5°N，111.5°～123.5°E)每一尺窗内，由频度、能量、缺震、b值、C值等10类参数派生出的13项参量，根据计算的每一项参量的异常情况，综合给出该尺窗内13项参量中异常项数的比值，即地震综合参量P值，最后给出华北地区地震综合参量P值空间分布图，在P值高值区域，未来地震危险性较大[4-5]。研究中，以1980年至1998年每年的9月为判定日期，扫描计算并制作华北地区地震综合参量P值分布图，研究其与地震的对应关系。考虑到既不漏报地震又不造成虚报区过多，经对比研究，确定判定地震危险性的规则是：将华北地区以1°×1°划分为108个网格，当出现P≥0.58时，就预测P≥0.58等值线所包围或经过的网格区在未来一年内(即当年的10月至次年的9月)可能会发生5.5级以上地震。按照这一地震危险性判定规则，1980至1998年华北地区(SQIP方法指定的范围)所发生的1981年8月13日内蒙古丰镇5.8级、1981年11月9日河北邢台5.8级、1983年11月7日山东菏泽5.9级、1984年5月21日南黄海6.2级、1989年10月19日山西大同-阳高6.1级、1991年3月26日山西大同-阳高5.8级和1996年11月9日南黄海6.1级7次5.5级以上地震，有6次得到准确预测判定，仅漏报1996年11月9日南黄海6.1级地震。现对1983年9月的地震预测判定做简要介绍，图3(等值线起始值0.58、间隔值0.05)是1983年9月所做的华北地区地震综合参量P值空间分布图，可以看出，P≥0.58的区域一共有4大块，据此预测判定1983年10月至1984年9月这4大块区域可能会发生5.5级以上地震，实际情况是在其中2个大块区域分别发生1983年11月7日山东菏泽5.9级和1984年5月21日南黄海6.2级地震。

图3 1983年9月华北地区地震综合参量P值空间分布图

图4(等值线起始值0.58、间隔值0.05)是1999年9月扫描计算得到的华北地区地震综合参量P值空间分布图。图中华北北部出现2个P≥0.58的较大区域，一是位于华北地区西北角的京西北至晋冀蒙交界一带，二是位于华北地区东北角的辽宁岫岩一带，且京西北至晋冀蒙交界一带的区域范围大、P值高。据此，依照地震危险性判定规则认为，1999年10月至2000年9月华北北部可能会发生5.5级以上地震，京西北至晋冀蒙交界地区尤为值得注意。

图4 1999年9月华北地区地震综合参量P值空间分布图

1.4 山西左云ML4.7信号地震分析

通常把主震前一个月内发生的地震称为前震，信号地震是一种广义前震，在震前几个月或更长时间出现[6]。信号地震的发生意味着孕震区地壳应力已积累较高，地壳介质已开始进入破裂失稳状态，是表明未来主震不久就要发生的重要震兆信息。已有研究表明，华北地区信号地震一般发生在主震前的2年之内，多数发生在15个月内；信号地震与主震的距离不超过200 km，多数在100 km之内；信号地震震级一般在ML4.0至ML5.3[7]。

第14页图5是1980至1998年晋冀蒙交界地区ML≥4.7地震M-t图，显示从1981年8月13日内蒙古丰镇5.8级(ML6.1)地震后，该地区地震活动逐年减弱，到1987年逐步增强。由此可知，1988年后，该地区每发生一次ML4.7至ML5.0地震，在其后不久就会有5.5级以上地震发生。如，1988年7月23日张家口阳原发生ML5.0地震，时隔约15个月，1989年10月19日山西大同阳高发生6.1级地震，两个地震相距约39 km；1990年7月21日张家口大海陀发生ML5.0地震，时隔约8个月，1991年3月26日山西大同阳高发生5.8级(ML6.1)地震，两个地震相距约182 km；1997年5月25日张家口宣化发生ML4.7地震，时隔7个多月，1998年1月10日张家口张北发生6.2级地震，两个地震相距约65 km。据此，可把该地区发生的ML4.7至ML5.0地震视为信号地震，当其发生后，在未来长则15个月、短则7个月内晋冀蒙交界地区会发生5.5级以上地震。

图5 1980年至1998年晋冀蒙交界地区ML≥4.7地震M-t图

1999年9月12日山西左云发生ML4.7地震，打破同年5月20日河南范县ML4.0地震后华北地区ML≥4.0地震的平静，符合上述信号地震的特征。认为，1999年9月12日后的15个月内，尤其是在7个月内，晋冀蒙交界地区发生5.5级以上地震的可能性较大。

1.5 地磁日变低点位移异常分析

1999年8月9日地磁日变低点位移出现异常，其分界线一条是从河北昌黎到河北黄壁庄，然后转向西北，通过山西大同直抵内蒙古呼和浩特东；另一条是从内蒙古呼和浩特西向东南达河北涉县附近。以往震例表明，地磁日变低点位移异常出现后，80 d内其分界线附近发生5级以上地震的可能性较大[8]，据此并考虑1999年8月9日的地磁日变低点位移异常的两条近乎平行的分界线，均从晋冀蒙交界及其附近地区穿过，分析认为，1999年10月底前晋冀蒙交界地区发生5级以上地震可能性较大。

2 地震预测

从前述可知，在地震时间预测上，华北地区ML≥4.0地震平静异常侧重对未来发震时段的预测。同时，表2显示ML≥4.0地震平静异常预测的发震时间是其他4种资料预测的发震时间的重合时段，因此，取ML≥4.0地震平静异常预测结果对未来地震时间预测定为1999年10月31日前。

在发震地点预测上，SQIP方法给出的预测结果可信度高。同时，表2显示5.0～5.9级地震发震概率预测和ML≥4.0地震平静异常给出的发震地点预测范围较大，左云ML4.7信号地震和地磁日变低点位移异常给出的发震地点预测范围较具体，均是晋冀蒙交界地区，其预测结果与SQIP方法基本一致。综合分析后，采用SQIP方法给出的发震地点预测结果，即未来发震地点为华北北部，京西北至晋冀蒙交界地区尤为值得注意。

表2 未来地震三要素预测情况汇总表

在发震震级预测上，5.0～5.9级地震发震概率给出的预测结果不仅具体明确，且可信度高。以5.0～5.9级地震发震概率给出的预测结果为主，参考表2其他4种资料的预测结果，对未来发震震级的预测判定为5.5至5.9级，即为中强地震。

在1999年9月15日至29日河北省地震局召开的周、月、临时等9次地震会商会上，预测1999年10月底前华北北部发生中强地震的可能性较大，京西北至晋冀蒙交界地区尤为值得注意。这一预测意见被1999年9月15日河北省地震局周会商采用，明确写入1999年第57期震情会商报告之中。实际情况是1999年11月1日山西大同-阳高发生5.6级地震，1999年11月29日辽宁岫岩发生5.4级地震，与预测意见相符。

3 结语

多年的地震预测工作实践表明，单项观测手段(单项地震观测资料分析，单项地震预测方法和指标)进行地震预测时，可能会对地震的某些要素预测较好，表明该手段可能会反映地震孕育发生的部分信息，不能勾画其完整信息。因此，如把众多的单项手段有机统一起来，开展地震综合分析预测，通过取长补短、关联与组合的预测，就可能会捕捉到地震孕育发生的更多信息，乃至全部信息。由此，开展地震综合分析预测将可能会提高地震预测效能。

目前，用于地震预测的单项手段众多，映震效能有高有低，由于地球物理观测资料质量参差不齐，在进行地震综合分析时，如不进行资料的甄别，会增加工作量，也会降低地震综合预测效果。因此，有必要事先通过一些震例研究，把优质的单项手段提炼和精选，组成地震预测骨干手段，实时跟踪并整体分析这些手段的资料变化及其地震预测意见，开展地震综合分析与预测。

另外，在对骨干手段的预测意见进行综合分析时，不能做简单的汇总，要厘清各单项骨干手段在地震预测时间、地点、震级上的优势和短板，赋予适当权重。在此基础上，进行加权综合分析，提高地震预测意见的准确性。