华南沿海地震带地震调制比特征分析

张 慧，谢小玲，阎春恒，王小娜，黄章荣

（1.海南省地震局，海口 570203；2.广西壮族自治区地震局，南宁 530000；3.广东省地震局，广州 510070）

0 引言

华南沿海地震带位于欧亚板块的东南边缘地带，菲律宾海板块与欧亚板块的俯冲、碰撞近前缘地带[1]，地质构造背景复杂，构造活动强烈，使得华南沿海地震带成为是华南地区中强地震活动的主体地区。华南沿海地震带历史上曾发生过4次7级以上地震，地震灾害严重，而1994、1995年在北部湾先后发生6.1、6.2 级地震，这也说明该地区是我国地震活动的主体区之一。有研究表明，固体潮对地震具有触发作用，认为当震源系统岩石中的构造应力达到或处于临界状态时，受外界因素如固体潮调制等影响，在一定条件下可能会引起系统的突变而发生地震[2]，其时空演化过程对于地震预报有一定意义[3-4]。因此，研究华南沿海地震带的地震固体潮调制比时空演化特征，提取震前异常的判别指标用于地震跟踪判定，对于了解该区域的地震活动规律以及对中强震的预测有实际应用价值。

固体潮是在日、月引潮力的作用下，固体地球产生周期性形变的现象，当系统处于高应力的临界状态时，固体潮对地震具有触发作用[5-8]。长期以来，国内外众多研究学者针对潮汐应力触发地震进行了深入研究。如基于震源机制解完整性的基础上，从潮汐应力的角度及利用统计学方法研究潮汐应力触发作用[9-17]；另外一种更直观有效的研究是统计分析研究地震活动与月相的对应关系，具体表现为受调制的地震个数占全部地震个数的比例，即固体潮调制比会出现高值现象，在关于地震与固体潮调制的相关性研究中，此统计分析方法较为普遍，多位学者认为震前受调制地震的数量变化可以反映当前的应力状态，采用此方法进行中强震预测研究[18-23]，研究结果表明，小震调制特征对中强地震预报具有一定意义。

1 资料选取和方法

根据中国地震台网中心统一正式目录，选用1970 至 2019 年华南沿海地震带ML≥2.0 浅源地震目录，并进行了余震剔除，根据G-R关系方法评估MC，评估结果显示华南沿海地震带最小完整性震级为ML2.0。按照小震调制比的概念，调制阴历时段为初一和初二（朔），初七至初九（上弦），十五至十七（望），廿二至廿五（下弦），共计12 天，占全月时长的40%。在进行调制比时空扫描时，根据《测震分析预测技术方法工作手册》中统计的自1900 年以来每一自然年内中国大陆地区MS≥5.0 地震的固体潮年调制比的平均值加一倍标准差为0.59，即为固体潮调制比的异常阈值，因此取调制比Rm＞0.59 为异常阈值。针对选定的时空窗范围进行固体潮调制比时空扫描，从而得到调制比的时空演化图，具体参数设定为：①地震目录的震级下限为ML2.0；②扫描过程中选定的时空窗口内，地震次数的下限值为5，若不满足该下限则不进行调制比计算；③空间扫描半径100 km，滑动步长0.25°，时间窗为1年，滑动步长为1个月。

2 华南沿海地震带地震调制比特征

1970 至 2019 年华南沿海地震带MS≥5.0 浅源地震17 组（含双震），其中MS6.0～6.9 地震3 次（含双震），MS7.0～7.9 地震1 次。17 组中强震中，6 组地震发生在调制期内，其中华南沿海地震带东段调制地震占比42%（5/12），西段调制地震占比20%（1/5），调制期间发生的中强地震大多集中在东段（图1）。本文选取2组震例具体分析。

图1 1970—2019年华南沿海地震带5级以上中强震空间分布Fig.1 Spatial distribution of moderate and strong earthquakes with M≥5 in the South China coastal seismic belt from 1970 to 2019

2.1 华南沿海地震带典型震例分析

2.1.1 2018年11月26日台湾海峡6.2级地震

2018 年 11 月 26 日，台湾海峡（23.33°N，118.60°E）发生6.2 级地震，震源深度20 km。自1970 年以来，震中附近100 km 范围内曾发生1 次7级以上地震，即1994 年台湾海峡7.3 级地震。2018年11 月26 日台湾海峡6.2 级地震前12 个月左右，2017 年10 月末开始震中区附近出现调制比高值现象，直至2018 年6 月末高值异常区逐渐向震中方向扩大且覆盖震中，2018年7月末高值异常区开始收缩，直至震前1 个月消失，异常消失后发生6.2级地震（图2），调制比高值演化了近12 个月左右。从调制比高值变化时间进程图来看（图3），台湾海峡6.2 级地震前调制比逐渐升高，并持续高值近12个月，在高值下降的过程中发生了台湾海峡地震。

图2 2018年11月26日台湾海峡6.2级地震前固体潮调制比时空演化过程Fig.2 The temporal and spatial evolution of the solid tidal modulation ratio before the Taiwan Strait M6.2 earthquake on November 26th，2018

图3 2018年11月26日台湾海峡6.2级地震前小震调制比时间扫描结果Fig.3 Time scan results of the small earthquake modulation ratio before the Taiwan Strait M6.2 earthquake on November 26th，2018

2.1.2 2019年10月12日广西北流5.2级地震

2019 年 10 月 12 日 ， 广 西 北 流（22.17°N，110.52°E）发生 5.2 级地震，自 1970 年以来，震中附近100 km 范围内未曾发生5 级以上地震。2019年6月，广西南部地区出现调制比高值现象，并且持续2 个月，8 月开始高值逐渐升高，最高值可达1.0，并且异常区域空间尺度大于15 000 km2。当异常达到最高值时，距离异常区边缘东侧120 km 内发生了广西北流5.2 级地震（图4）。从调制比高值变化时间进程图来看（图5），北流地震前调制比逐渐升高，在升高过程中发生了北流地震。

图4 2019年10月12日广西北流5.2地震前固体潮调制比时空演化过程Fig.4 The temporal and spatial evolution of the solid tidal modulation ratio before the Beiliu M5.2 earthquake on October 12th，2019

图5 2019年10月12日广西北流5.2地震前小震调制比时间扫描结果Fig.5 Time scan results of the small earthquake modulation ratio before the Beiliu M5.2 earthquake on October 12th，2019

2.2 华南沿海地区中强地震前调制比特征及预测效能评估

利用中国地震台网中心统一正式目录，对1970 年以来华南沿海地震带17 次5 级以上中强地震进行小震调制比全时空变化特征扫描，结果显示其中10次地震前出现调制比高值（表1）。时间演化方面，震前1年左右的时间震中或附近地区出现高值，演化时间2～12个月，根据震例特征，高值持续2个月视为异常，异常高值持续或者消失过程中发生地震，即异常开始2～15 个月或异常消失1～10个月发生5级以上地震；空间演化方面，调制比高值异常区空间演化形式不一，主要体现为出现-扩张-收缩减弱-消失-发震、出现-增强-发震等，但空间尺度均大于15 000 km2，并且华南沿海地震带5级地震发生在异常区域及周边120 km范围内的区域；震级方面，震级的大小与异常演化时间、空间演化特征不存在统一的相关性；预测效能评估方面，华南沿海地震带5 级以上地震报准率10/17（占比58.8%），R=0.50，R0=0.27，其中西段的地震报准率4/5（占比80%），东段地震报准率6/12（50%），而对于陆地和海域，陆地地震的报准率高于海域，这和当时海域的监测能力有关。

表1 1970—2019年东南沿海地震带5级以上地震调制比统计Table 1 Statistics of the modulation ratio of earthquakes with M≥5 in the southeastern coastal seismic belt from 1970 to 2019

（接表1）

3 讨论及结论

本研究利用调制比扫描方法，对1970—2019年华南沿海地震带5 级以上中强震进行小震调制比全时空特征分析，发现调制比高值异常对华南沿海地震带中强震有一定的指示意义。调制比大于0.59且持续2 个月则视为异常，高值异常空间尺度大于15 000 km2，中强震一般发生在异常开始2～15 个月或异常消失1～10 个月，震中位置大多在异常区域及周边120 km 范围内的区域，震级与调制比演化时间、空间特征不存在严格的相关性，预测效能评估R=0.50，R0=0.27。

通过震例统计分析，调制比异常高值持续增强或者消失过程中均可能发生地震，大多在异常消失后发震，虽然出现异常高值后12 个月左右为发震优势时段，但整体震例回溯看，调制比高值异常可作为短期异常指标进行动态跟踪。

华南沿海地震带地质构造复杂，调制比空间演化特征多样，不存在统一性。另外，华南沿海地震带东段和西段地震活动背景存在差异，东段地震活动强于西段，并且大多中强震集中在海域，从震例回溯结果分析，东段调制比高值异常预测效能低于西段，这主要是由于华南沿海地震带中强震大多集中在上世纪90 年代，海域地震记录能力较低，可能造成海域调制比扫描结果误差较大。

综上所述，华南沿海地震带复杂的地质构造及地震活动背景，可能会造成中强震前的调制触发作用和演化过程的差异。通过震例回溯，调制比异常可以作为一种辅助手段，研判未来中强地震发生的时间和位置，但仍需要结合更多有效的地震活动参数分析以及地球物理观测方法进行综合研判。