强震大尺度有序图像预测法及其应用研究

摘要：在系统总结汶川8.0级、玉树7.1级等地震前大尺度有序图像演化过程的基础上，系统研究1952年以来青藏块体大尺度有序图像的特征及其与区域7级地震或地震组的关系，得出大尺度有序图像是一种具有动力学含义的地震活动图像，在青藏块体7级地震或地震组前普遍存在，对7级地震或地震组以及5级以上地震活动主体地区的判定具有中期预测意义，可进一步总结并提炼强震大尺度有序图像预测法。以2021年青海玛多7.4级地震前青藏块体5级以上地震大尺度有序图像的演化过程为例，检验和验证上述结论及大尺度有序图像预测法的有效性。

关键词：大尺度有序图像预测法; 玛多7.4级地震; 有效性验证

中图分类号： P315文献标志码：A文章编号： 1000-0844（2024）04-0949-06

DOI：10.20000/j.1000-0844.20240208003

Large-scale ordered image prediction method for

strong earthquakes and its applicationYANG Liming LIU Wenbang LI Weijie

（1. The Second Monitoring and Application Center， CEA， Xi'an 710054， Shanxi， China;

2. Qinghai Earthquake Agency， Xining 810001， Qinghai， China）Abstract：

The characteristics of large-scale ordered images of the Qinghai-Xizang block since 1952 and their relationship with regional earthquakes and seismic groups with magnitude 7 were systematically analyzed based on a systematic summary. The analysis was based on data gathered from the evolution process of large-scale ordered images before the Wenchuan MS8.0 and Yushu MS7.1 earthquakes. It was observed that the large-scale ordered image is a type of seismic activity image with a dynamic meaning， and it can often be seen before earthquakes or seismic groups with magnitudes of 7 in the Qinghai-Xizang block. This is of medium-term predictive significance for earthquakes or seismic groups with magnitude 7 and for determining a region with seismic activity of M ≥5. By taking the evolution process of large-scale ordered images of M≥5 earthquakes in the Qinghai-Xizang block prior to the 2021 Maduo MS7.4 earthquake as an example， these conclusions were tested and verified along with the effectiveness of the large-scale ordered image prediction method.Keywords：

large-scale ordered image prediction method; Maduo MS7.4 earthquake; validation

0引言

作为我国构造运动与地震活动最强烈的地区，青藏块体动力学及其地震活动历来受到广泛的关注［1-9］。在地震活动的演化过程中，青藏块体7级地震或地震组发生前常常出现跨构造、大尺度、长距离的5级以上地震有序分布现象，这种现象可能与区域构造运动、应力场演化有关，具有明显的动力学背景。为深入研究这一现象，作者在多年震情跟踪实践的基础上［10-13］杨立明.“十一五”国家科技支撑计划专题“区域强震预测预警技术研究”（2006BAC01B03-04），2009.，对1952年以来青藏块体类似现象进行了全时空研究，探讨其中蕴含的预测意义，并以2021年青海玛多7.4级地震前呈现的大尺度有序图像为例，检验其有效性。为了分析的方便，以下将这种跨构造、大尺度、长距离的5级以上地震有序分布现象称之为“大尺度有序图像”，基于这种“大尺度有序图像”的预测方法称之为“大尺度有序图像预测法”。

1大尺度有序图像预测法

1.1汶川8.0级、玉树7.1级地震前大尺度有序图像演化的基本事实和现象

震情跟踪实践表明，2008年5月12日四川汶川8.0级、2010年4月14日青海玉树7.1级地震前青藏块体5级以上地震经历了四个较为清晰的演化过程（图1）：（1）第一阶段，2004年12月26日—2006年2月25日，青藏块体5级以上地震集中分布在西藏南部喜马拉雅地震带至云南地区，近似呈EW向带状分布［图1（a）］。（2）第二阶段，2006年2月26日—2007年2月25日，地震活动逐步向青藏块体内部迁移，相对集中分布于第二弧形带附近或青藏块体中部地区，呈近EW向带状分布，其他区域只有个别5级以上地震活动［图1（b）］。（3）第三阶段，2007年2月26日—2008年8月19日，地震活动逐步南移，主要分布在西藏北部至青藏交界地区，呈EW向带状分布;较第二阶段呈现较明显的由北往南移动的迹象。3月21日于田7.3级、5月12日汶川8.0级地震分别位于该EW向大尺度有序图像的两端，其他区域只有个别5级以上地震活动［图1（c）］。（4）第四阶段，2008年8月20日—2010年3月23日，除汶川地震余震区、德令哈地区地震活动外，从2008年8月21日盈江5.9级地震开始，在西藏南部—云南一带形成了一个新的大尺度有序图像，其中包括了8月25日仲巴6.8级、10月6日当雄6.6级等相继发生的地震，还有多次中强地震［图1（d）］;随着2010年3月24日西藏聂荣5.7、5.4级地震脱离了第四阶段大尺度有序图像，意味着该阶段状态发生转折，活动趋于结束，其后20天发生了玉树7.1级地震。

这种空间演化过程，可能与2004年12月26日苏门答腊8.7级地震引起的应力调整或动力扰动有关。该次地震发生在安达曼弧上，与缅甸弧相连，共同构成了印度板块的东部边界，而喜马拉雅弧则是印度板块的北部边界。苏门答腊8.7级地震引起的巨大动力扰动或作用，沿印度板块东部、北部边界传递，犹如巨大的应力波动，经由喜马拉雅弧及缅甸弧向内陆传递。受此影响，喜马拉雅地震带至云南一带率先受到波及，地震活动表现出第一阶段的空间分布特征;随着动力作用向大陆内部传递，地震活动呈现出第二阶段的空间分布特征，且随着向北传递距离的增大，这种传递的动力作用开始减弱，最北端影响到达青海西北部地区，其标志性的事件是2007年2月3日青海海西5.5级地震。该次地震发生后，地震空间分布开始由第二阶段向第三阶段转变，并进一步向第四阶段逐步转变，犹如波浪退潮，动力波动影响进一步弱化。上述四个阶段的地震活动，生动地呈现出这种动力作用的影响过程。

类似的现象也出现在2017年8月8日九寨沟7.0级地震前。2015年4月15日—2017年6月3日期间，青藏块体5级以上地震呈现明显的NE向大尺度有序图像，其空间分布如图2所示。该大尺度有序图像的形成，应该与2015年4月25日尼泊尔8.1级地震引起的应力调整或动力扰动向大陆内部传递有关。

1.21952年以来青藏块体大尺度有序图像研究

为了进一步探索青藏块体5级以上地震大尺度有序图像与区域7级地震或地震组的关系，采用相同的思路，作者进一步对大尺度有序图像进行全时空的分析研究，得出1952—2018年间青藏块体5级以上地震大尺度有序图像演化现象及其与青藏块体7级地震或地震组对应关系（表1）。需要说明的是，有关大尺度有序图像的形成和结束判断，主要依据5级以上地震的空间演化过程。当5级以上地震活动在空间上相对分散、随机分布时，一般是正常的地震活动;如果在较短的时间内，相继发生的5级以上地震沿某个方向呈现大尺度有序分布，而周围地区地震活动水平相对较低，意味着大尺度有序图像开始形成。此时，以该有序图像轮廓开始呈现作为大尺度有序图像分布的开始时间，继续动态监视大尺度有序图像的发展演化过程，当5级以上地震活动偏离该大尺度有序图像时，以最早偏离的地震发生时间作为有序图像的结束时间。

由表1可以看出：

（1） 1952—2018年期间，青藏块体先后出现过9次（组）大尺度有序图像，其后在青藏块体均发生了7级地震或地震组，对应率100%;同时，在此期间发生在青藏块体的20次7级地震或地震组，除2013年芦山7级地震外，震前均存在类似的大尺度有序图像。若以单次7级地震来分析，则对应率约为95%。因此，青藏块体5级以上地震大尺度有序图像在7级地震或地震组前具有普遍性。

（2） 若以大尺度有序图像形成时间算起，距离其后首个7级地震发生，时间间隔平均约为24月（最短6月，最长40月）。

（3） 大尺度有序图像形成后发生的7级地震，其空间位置一般位于大尺度有序图像内部、端部、交汇部位或附近区域;若以单次7级地震来看，则78.9%的7级地震空间位置满足这种特征（19次7级地震中，孟连7.3级、丽江7.0级、共和7.0级、玉树7.1级等地震不满足以上空间特征）。

（4） 大尺度有序图像一旦形成，就具有一定的稳定性，其持续时间最短7个月，最长48月，平均约18月。在该时段内，青藏块体发生的5级以上地震一般位于该有序图像上。因此，该有序图像及附近就构成了该阶段5级以上地震活动的主体地区。

1.3大尺度有序图像预测法

根据以上分析不难看出，大尺度有序图像对青藏块体发生7级地震或地震组具有中期预测意义，对区域5级以上地震活动主体地区的判定也具有中期预测意义。因此，可以将大尺度有序图像作为青藏块体发生7级地震或地震组的预测指标，也可以作为判定青藏块体5级以上地震活动主体地区的预测指标。

在实际应用中，可以大尺度有序图像作为预测指标，动态跟踪青藏块体5级以上地震活动空间分布。当大尺度有序图像形成，则可判断青藏块体存在发生7级地震或地震组的可能;其时间预测判据为24月（最短6月，最长40月）;空间预测判据为大尺度有序图像内部、端部、交汇部位或附近区域的可能性较大;且可进一步判定该大尺度有序图像及附近地区是区域5级以上地震活动的主体地区，其持续活跃时间可能为18月（最短7个月，最长48月）。

2大尺度有序图像预测法在玛多7.4级地震震情判定中的应用

2021年5月21日玛多7.4级地震前，从2019年12月17日开始，在青藏块体中部逐步形成了一条EW向大尺度有序图像，如图3所示。期间青藏块体发生的2020年6月26日于田6.4级、2020年7月23日尼玛6.6级、2021年3月19日比如6.1级等3次6级地震及2020年1月25日西藏丁青5.1级等6次5级以上地震均位于该图像上。值得指出的是，2019年12月17日—2021年4月27日，在长达16个月的时间内，青藏块体其他区域几乎没有发生5级以上地震（仅2020年3月20日西藏定日5.9级地震例外）。

该大尺度有序图像形成16个月后，在其附近发生了2021年5月21日玛多7.4级地震，符合前述预测指标、时间预测判据、空间预测判据。同时，前述3次6级地震、6次5级地震均位于该大尺度有序图像上，这意味着该大尺度有序图像及附近地区构成了该时段青藏块体5级以上地震活动的主体地区。

3讨论与结论

（1） 大尺度有序图像的预测意义。由前面的分析可以看出，大尺度有序图像在青藏块体7级地震或地震组发生前具有普遍性，对7级地震或地震组发生具有中期预测意义;大尺度有序图像可稳定持续一段时间的特征，对期间青藏块体5级以上地震活动主体地区判定具有中期预测意义。

（2） 大尺度有序图像预测法。依据大尺度有序图像，可初步总结形成大尺度有序图像预测法，即以大尺度有序图像作为预测指标，动态监视跟踪青藏块体5级以上地震活动空间分布。若5级以上地震形成大尺度有序图像，则可判断青藏块体存在发生7级地震或地震组的可能，预测平均发震时间为大尺度有序图像形成后的24月（最短6月，最长43月），预测发震位置为大尺度有序图像的内部、端部、交汇部位或附近区域的可能性较大。同时，可进一步判定该大尺度有序图像及其附近地区是区域5级以上地震活动的主体地区，其持续活动时间可能为18月（最短7个月，最长48月）。

2021年玛多7.4级地震前青藏块体形成长达16个月的近EW向大尺度有序图像，且期间发生的3次6级地震、6次5级地震均发生在该大尺度有序图像上，检验和验证了大尺度有序图像预测法的有效性。当然，该预测法及其预测指标有待更多震例的检验和完善。

（3） 大尺度有序图像的表现形式及可能机理分析。由表1可以看出，大尺度有序图像的表现形式比较复杂，既包括类似汶川8.0级、玉树7.1级、玛多7.4级等强震前的近EW向大尺度有序图像，也包括类似九寨沟7.0级地震前NE向大尺度有序图像，还可能包括NW向、近NS向等有序分布图像。这些方向各异、持续时间差异明显的特征，可能意味着印度板块对青藏块体动力作用及其向大陆内部传递方式十分复杂，既可能存在长期稳定的持续动力作用，也可能存在短时间扰动式的动力作用形式;既可能存在直接碰撞、推挤作用的方式，也可能存在深部俯冲并通过深浅构造相互作用的方式。这些不同的动力作用及其向大陆内部传递并与青藏块体潜在的孕育成熟的震源相互作用，导致中强地震频繁发生，并形成跨构造、大尺度、长距离的有序空间分布图像，即大尺度有序图像。 因此，大尺度有序图像可能是一种具有动力学含义的地震活动图像，其发生、发展及演变过程可能与印度板块动力作用及其向大陆内部传递方式有关，可能是这种动力作用与大陆内部构造应力场及孕震震源相互影响、相互作用的外在表现形式。

（4） 有关问题说明。①鉴于青藏块体空间尺度巨大、区内构造十分复杂，在形成大尺度有序图像的同时，其他区域也会有个别或少量地震发生，也就是说，大尺度有序图像不能囊括青藏高原同期发生的所有5级以上地震;②本文研究中，有关汶川8.0级、玉树7.1级、九寨沟7.0级、玛多7.4级等强震前的大尺度有序图像，是作者多年震情跟踪实践的结果，不是震后做的震例总结，其中的部分结果的有效性也已为实际震情所验证。

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（本文编辑：张向红）