华南沿海地震带5级以上地震中期向短期过渡的跟踪预测策略

阎春恒，周 斌

（广西壮族自治区地震局，南宁 530022）

0 引言

在长期的地震监测和预报工作实践中，华南沿海地区积累了丰富的地震观测资料，梳理得到一批预报效能较好的地震预测指标。如测震学方面，发现华南沿海地震带中强地震存在密集—平静的丛集现象[1-3]、东段和西段成组及准同步特征[4]；指出中强地震前普遍存在小震显著增强、平静、震群活动、地震开窗等现象，这些地震活动图像异常可作为中强地震的中短期预测指标[5-16]；尝试了近年提出的AI、AMR 方法在广西和华南沿海地区的应用[17-18]。对震前地球物理场观测资料异常的分析也取得很多定性或定量化的认识。如粤闽交界及近海地区中强震前存在中短期及短临的水化学前兆常变化[19]；2013 年广西平果4.5 级地震前2个月震中附近存在热红外升温现象[20]，2016年苍梧5.4 级地震前存在流动重力异常[21-22]，提出了适用于华南地区的地磁加卸载响应比异常指标和预测规则[23]；基于中国震例对华南地区中强地震前流体异常特征开展了分析，认为流体前兆异常出现后半年内是优势发震时段[24]。基于几十年的地震预测实践成果和显著地震震例总结资料，华南六省（区）地震局分析预报人员开展了以华南沿海构造区为主体的地震预测指标体系清理和建设工作，建立了由16 项测震学科和39 项前兆学科异常指标构成的华南地区地震预测指标体系[25]，给出了不同构造区的危险性判定综合预测指标，但未给出基于不同学科异常指标的综合预测策略，亟需探索预测指标体系在震情短临跟踪实践中的应用。基于前人研究成果，本文分析总结华南沿海地震带活跃幕5级以上地震的前兆异常共性特征，并尝试给出中短期跟踪预测策略，供华南沿海地震带震情短临跟踪预测实践参考。

1 地震活动概况

华南沿海由于其特殊的构造背景，地震活动强度、频度均大于华南地块的内部，一般称之为“华（东）南沿海地震带”。对于该带地震统计区的划分，目前存在诸多方案[1-4，7，11]。近年华南6 省地震局的地震预报人员在构建华南地区地震预测指标体系时[25]，借鉴了《中国地震动区划图》（GB 18306-2015）编图第二任务组提供的方案，本文的地震统计区划分也沿用该方案。由于华南沿海地震带地震活动主要集中在东段的闽粤赣交界及近海地区和西段的粤桂琼交界及近海地区，结合地震构造和地震活动性的差异性，以广东阳山—从化—惠阳一线为界，将华南沿海地震带分为东、西两段（图1中虚线多边形区域）。

图1 华南沿海地震带地震和地质构造图Fig.1 Seismic and geological structure map of South China coastal seismic belt

华南沿海地震带包括东南沿海、东海南部、台湾海峡及南海北部，大地构造属加里东褶皱带。该区晚古生代以来大部分为相对隆起区，中生代构造运动强烈，以断裂和断块活动为主，新生代以来断裂继续活动，形成一些断陷盆地，如雷琼、三水、潮汕等，沉积较厚的新生代地层。该地区北段断裂构造以NNE向为主，次为NWW 向；南段则以NEE 向为主，次为NNW 向。受台湾碰撞带影响，晚第四纪以来，台湾海峡西部滨海断裂附近及潮汕、漳州、雷琼等断陷盆地构造活动较为强烈。

华南沿海地震带是华南地区中强地震活动的主体地区，历史上几乎所有的6级以上地震都集中在该区域。截至2022 年3 月，该地震统计区共记录到5.0 级以上地震124 次，均为浅源地震，其中7.0～7.9 级地震 5 次，6.0～6.9 级地震 24 次，5.0～5.9 级地震95 次，最大地震为1604 年泉州海外7½级和1605年海南琼山7½级地震。华南沿海地震带最早一次地震记载为963 年5 月泉州4¾级地震，而1500以后该带5级以上地震记载才较完备[25]。

2 5 级以上地震进入活动幕的主要判定依据

前人研究普遍认为，华南沿海地震带第二活动周期始于1700年前后[26]。第二活动周期初期5级以上地震记载较少，1870 年以来记载才较多。该带1870 年以来5 级以上地震活动具有明显的时间丛集特征[2，25]，已经历了6 个完整的活跃幕和平静幕，2016 年苍梧5.4 级地震打破了第六个平静幕长达16.8年的5级以上地震超长平静，目前处于第七个活跃幕（图2）。统计前六个活跃幕和平静幕的5级以上地震发震间隔，活跃幕期间平均为1.3 年，平静幕期间平均为6.7 年。活跃幕期间华南沿海地震带5级以上地震发生概率非常高，可为地震中期预测提供重要参考依据，因此判定华南沿海地震带是否处于活跃幕至关重要。

图2 1870年以来华南沿海地震带5级以上地震活动Fig.2 Seismicity of M≥5 in South China coastal seismic belt since 1870

受小震记录完备性、地球物理场资料积累时间短等因素制约，关于华南沿海地震带开幕特征的研究较少。周峥嵘等[25]研究认为，华南沿海地震带发生5.5 级以上地震可判定为进入中强地震活跃幕，1900 年以来的4 个活跃幕开幕均发生5.5 级以上地震。该指标用于判定华南沿海地震带进入活跃幕的信度较高，但是活跃幕初期的5.0～5.4 级地震以及首个5.5 级地震会漏报，需要探寻和总结更多有效判定华南沿海地震带进入活跃幕的依据。普遍认为，2016 年7 月31 日广西苍梧5.4 级地震是华南沿海地震带进入新一轮地震活跃幕的开幕地震。李莎等[16]研究发现，苍梧5.4 级地震前几年，华南地区ML4以上地震活动显著增强，且空间上存在由水库地区向非水库地区迁移的现象，同时伴随ML2以上震群活跃。叶秀薇等[19]总结了华南沿海地震带20 世纪第Ⅳ活跃幕的两个特征，即该带中强地震与阳江地震窗的对应关系以及该带ML4地震长时间平静的震兆意义。活跃幕期间，阳江地区ML3 地震滑动3 月频次出现升高现象、华南沿海地震带ML4地震发震间隔ΔT≥300 d可作为5级地震的短期或中短期指标。华南地区ML4地震增强和空间迁移、华南沿海地震带ML4地震平静打破、震群活动增强及阳江地震窗开窗等异常，可为华南沿海地震带进入活跃幕提供中期预测依据。

3 5级以上地震主要中短期异常

近年开展的华南地区地震预测指标体系清理和建设[25]、年度震情短临跟踪和会商研判技术方案编制[27-32]、震例总结[33-37]等工作，较系统地梳理和总结了华南沿海地震带5级以上地震前各学科资料异常。在此基础上，李莎等对中强地震前小震活动增强、张慧等对中强地震前固体潮调制比开展了进一步研究（详见本专辑）。本文收集前人给出的华南沿海地震带活跃幕内MS≥5.0 地震的主要中短期异常（表1和表2）。

表1 华南沿海地震带西段活跃时段5级以上地震指标异常Table 1 Anomalies of earthquake indexes with MS≥5 in the western section of the South China coastal seismic belt during the active period

表2 华南沿海地震带东段活跃时段5级以上地震指标异常Table 2 Anomalies of earthquake indexes with MS≥5 in the eastern section of the South China coastal seismic belt during the active period

（接表1）

（接表2）

结果显示，震前测震学中短期异常主要表现为b值、地震空区、ML3 以上地震集中增强、前兆震群、地震窗及固体潮调制比。b值呈现低值异常，通常对应一组中强地震活动。地震空区主要对应沿海或海域的震例，持续时间通常为4～8年，空区打破后才具有中期指示意义，存在目标地震直接打破空区的情况。ML3地震集中增强过程中通常伴随震群活动，陆区的震例较为明显。增强过程中发生ML4 以上地震和ML3 以上震群才可能具有中短期指示意义，目标地震通常发生在最后一次ML4 级以上地震附近或多个震群连线上。沈繁銮等[6]提出增强—平静异常指标，认为增强—平静结束后3个月内发震，异常平静结束后可适时提出短期预报意见。郑萍[14-15]等对华南地区中强地震前区域地震活动的增强与平静特征进行了研究，发现区域地震活动增强—平静异常具有短期预测价值，且水库地区、老震区、弱震区的异常特征不尽相同。阳江窗对活跃幕初期的地震预测时间较长，对活跃幕中后期的地震预测时间为6个月以内。固体潮调制比异常主要表现为高值异常消失或弱化，预测时间为1～10 个月。东段的ML4 地震平静打破通常对应4.6级以上地震成组活动。

东段和西段的地球物理异常特征存在较大差别。西段主要表现为地下流体水位、地壳形变和地磁异常，异常类型相对较多、配套性较好。而东段主要表现为地下流体水化异常，异常类型较单一。这种差别也可能与地球物理观测手段的空间分布不均匀、观测时间相对较短有关。此外，近年的震例研究发现，流动重力、流动地磁对西段中强地震活动具有较好的中期指示意义[21-22，31]，地磁低点位移、热红外亮温对西段及邻区中强地震活动具有短期指示意义[20，25，31-32]。

4 中期向短期过渡的主要标志

依据华南沿海地震带活跃幕内MS≥5.0 地震的中短期异常共性特征（表3），认为同时出现以下异常现象时，预示中强地震的孕育由中期向短期过渡。

表3 华南沿海地震地震带活跃时段5级以上地震指标异常的共性特征Table 3 Common characteristics of earthquake indexes anomalies with MS≥5 in the South China coastal seismic belt during the active period

（1）华南沿海地震带处于活跃幕。该带5 级以上地震活动具有明显的活跃—平静特征。平静幕地壳介质处于应力—应变积累阶段，地震活动主要反映区域应力的局部调整，呈现频次弱、强度低等特征，这个时段通常持续12.5 年左右。当应力—应变积累达到或超过岩石所能承受的极限强度，地壳介质的状态将由应力—应变积累转为释放为主，该带进入5 级地震活跃幕。与平静幕相比，5 级以上地震自然发生概率显著升高，发震时间间隔由平静期的平均6.7 年左右/次缩短为平均1.3 年左右/次。因此华南沿海地震带处于活跃幕，对科学判定5 级以上地震是否向短期过渡至关重要。

（2）出现显著的中短期异常。测震学核心异常主要表现为地震空区打破、阳江窗开窗、低b值、地震活动增强并伴随显著震群活动、固体潮调制比高值、ML4地震平静打破（东段）。地球物理核心异常为多项地下流体水位同步破年变（西段）、多项地下流体水化异常（东段）。当测震核心异常项数达到四分之三并同时出现以上地球物理核心异常时，认为中短期异常显著，区域断层活动可能进入协同化阶段。

（3）各类中短期异常具有较好的协同性和配套性。仪器观测到的各类指标异常为地震孕育过程伴随的地球物理、化学异常现象，其变化趋势应当与区域构造应力作用下地壳介质的变形特征协同，各类异常也应当配套地共同反映区域应力增强过程。如GNSS 基线出现压性增强-转折、地震活动出现显著增强/显著地震平静打破、前兆性震群增多、多个地下流体观测井水位出现同步破年变/水化异常等异常均较好反映区域应力增强或深部动力作用增强。若异常同时出现则具有较好的协同性和配套性，预示断层活动可能进入加速协同化阶段[38-40]。

（4）测震和地球物理均出现短期异常。在以上（1）～（3）异常背景下，当测震出现增强—平静结束，并出现多个地下流体井水位同步破年变结束、地磁低点位移或热红外亮温异常（西段），多个地下流体观测井水化异常（东段）时，可判定地震孕育进入短期阶段。异常项数越多、异常现象越显著，异常协同性和配套性越好，地震短期危险性越高。

5 结论和讨论

华南沿海地震带5级以上地震具有明显的活跃—平静特征，活跃幕内平均1.3 年左右发生1 次5级以上地震，预示该时段5级以上地震的自然发生概率显著升高。本文基于前人的震例研究成果，总结了活跃幕内5 级地震前前兆异常的共性特征，提出将“华南沿海地震带处于地震活跃幕—出现显著的中短期异常—各类异常具有较好的协同性和配套性—测震和地球物理均出现短期异常”作为判定华南沿海地震带5级以上地震进入短期阶段的预测策略。

由于地震孕育的复杂性和发震断层的差异，同一项预测指标在不同地震前表现出的异常特征往往不尽相同。此外，因选取资料、范围、研究角度的不同，学者们对指标异常的认识也会存在差别，异常的提取和指标构建过程中不可避免会掺杂一些无法客观反映事物本质的因素。受海域地震监测能力偏低、地球物理观测站点偏少、空间分布不均匀等因素制约，目前无法像实验室那样高密度、高精度地连续监测与地震孕育相关的各类物理量[39-40]。因此基于有限资料的分析，对震前异常的总结和认识可能是不全面的。本文提出的预测策略及涉及的各类指标，可为华南沿海构造区震情跟踪工作提供参考借鉴，同时仍需在地震预测实践中不断总结完善。

致谢：华南六省（区）地震监测预报人员开展了大量卓有成效的地震监测和震例研究总结工作，为本文提供重要基础资料，在此深表感谢！