張致偉
（四川省地震局，成都 610041）
地震活動增強或減弱在一定程度上是構造應力場強弱變化的反映。震例研究表明，較大地震前，未來震中周圍200～300 km 范圍內地震活動出現增強是一種具有普適性的震兆現象[1]；
Mogi[2]指出，在淺源大震前一段時間內，震源區周圍廣大區域的地震活動顯著增強，此區域的半徑比震源區大2～3 倍；
羅偉[3]研究發現四川盆地內的地震活動可作為川西和川滇交界區發生強震的一個標志，當盆地內發生一次或幾次4～5級顯著地震后，大約一兩年內或稍長時間，在川西或川滇交界區將可能發生一次或幾次6～7 級乃至7 級以上地震；
焦遠碧等[4]通過研究我國大陸及邊境地區24 次6 級以上地震，發現80%的強震前在震源區及附近有中等顯著地震活動增強的過程，認為中等地震活動增強可看作是穩態蠕變階段后期發生的廣義前震；
張國民等[5]研究發現大地震前地震活動往往出現增強過程，有的出現在未來大地震的震中及其鄰近地區，有的則出現在更大的范圍內；
易桂喜等[6]研究發現四川長寧窗ML≥3.5 顯著地震可作為判定四川及鄰區發生M≥5.5地震的中期預測指標；
楊向東等[7]研究了華南地區14次中強地震前中等地震活動特征，總結出中短期中等地震累積頻度呈指數（加速）增長，短期至發震中等地震持續平靜；
趙小艷等[8]研究發現2013 年四川蘆山7.0 級地震前川滇地區出現4～5級顯著地震活動，尤其是2月19—22日連續發生了巧家4.9 級、珙縣—興文4.5 級、三臺—梓潼4.7 級、廣西4.5 級等6 次地震，其顯著活動性歷史罕見；
付虹等[9]研究發現1971年以來云南所有M≥6.8 地震前，震中附近2°×2°范圍或強震所處的小構造區，震前1～2年4級地震頻度明顯增加。
四川盆地地震活動作為川西和川滇交界區發生強震的一個指標[3]，在四川地區的地震預測工作中一直被應用和檢驗，但隨著時間的推移，地震預測實踐中不斷有新的現象出現。2008 年汶川8.0級地震以來四川及鄰區進入強震活躍期，跟蹤發現四川及鄰區強震前四川盆地均有顯著地震發生。為研究新一輪強震活躍期四川盆地顯著地震與四川及鄰區強震的可能關系，在前人研究的基礎上，本文系統分析了1980年以來四川盆地4.5≤M≤5.0地震與四川及鄰區M≥6.0地震的對應情況，并對其預報效能進行統計檢驗，試圖為四川及鄰區強震預測提供依據。
本文涉及的四川盆地具有較為清晰的邊界（圖1：黑色虛線框）。據中國地震臺網測定，1980 年以來四川盆地共發生36 次M≥4.5 地震（圖1：綠色），其中 4.5～4.9 級地震 22 次，5.0～5.9 級地震 12 次，6.0～6.9 級地震 2 次，最大為 2019 年 6 月 17 日長寧6.0 級和 2021 年 9 月 16 日瀘縣 6.0 級地震。本研究涉及的強震分布在四川及鄰區，包括四川省境內和距離省界100km范圍的省外區域。據中國地震臺網測定，1980 年以來四川及鄰區共發生38 次M≥6.0 地震（圖1：紅色），其中6.0～6.9 級地震32 次，7.0～7.9 級地震 5 次，8.0～8.9 級地震 1 次，最大為2008 年5 月12 日四川汶川8.0 級地震，空間上主要分布在巴顏喀拉塊體中東部和川滇菱形塊體。
圖1 四川盆地M≥4.5地震（綠色）、四川及鄰區M≥6.0地震（紅色）空間分布（1980年1月1日—2021年12月31日）Fig.1 The spatial distribution of earthquakes with M≥4.5 in Sichuan basin（green circle）and earthquakes with M≥6.0 in Sichuan and its adjacent area（red circle）from January 1st，1980 to December 31st，2021
圖2 給出了四川盆地M≥4.5 地震（a）與四川及鄰區M≥6.0 地震的M-t圖，結果顯示，四川盆地M≥4.5 地震與四川及鄰區M≥6.0 地震活動同步性較好，呈現活躍—平靜的交替特征。1980 年以來四川及鄰區M≥6.0 地震經歷了3 個活躍時段（圖2b），分別為 1981—1989 年，1995—2003 年和 2008—2021年。四川盆地M≥4.5地震頻次隨時間逐漸增多（圖2a），尤其在2008 年以來的第三活躍時段，四川盆地M≥4.5 地震與四川及鄰區M≥6.0 地震呈現較好的對應關系。
圖2 四川盆地M≥4.5地震（a）、四川及鄰區M≥6.0地震（b）M-t圖Fig.2 The M-t maps of the earthquakes with M≥4.5 in Sichuan Basin（a）and earthquakes with M≥6.0 in Sichuan and its adjacent area（b）
地震活動顯著增強的表現形式有兩種類型，一是未來大震震中及其鄰近地區，地震活動水平出現明顯增強，通常大震在地震增強活動峰值后的下降階段發生；
二是未來大震震中及鄰近地區并無明顯地震活動增強，而主要表現為更大范圍的地震活動性顯著增強，這種地震活動增強一般不持續至主震的發生[1]。本文為第二種活動增強形式，在地震活動增強的震級范圍選取中，我們嘗試了不同的震級檔，當選M＞4.0 時，四川盆地地震太多，強震的對應率偏低；
當選M＞5.0 時，震例太少，強震的漏報率偏高，不具備研究性。通過不斷的篩選，最終選取4.5≤M≤5.0較為合適。
為分析四川盆地4.5≤M≤5.0 地震與四川及鄰區M≥6.0 地震的對應關系，挑出盆地4.5≤M≤5.0 地震后1 年內四川及鄰區發生的M≥6.0 地震，并計算了盆地地震與對應地震的時間間隔，詳細信息列于表1。對1980 年以來四川盆地21 次4.5≤M≤5.0 地震和四川及鄰區38 次M≥6.0 地震進行梳理，其中約定將對應同一M≥6.0地震的四川盆地地震考慮為一組，最終得到14組4.5≤M≤5.0地震。將時間較近的強余震或同一4.5≤M≤5.0 地震后的M≥6.0 對應地震作為一組，最終得到12 組M≥6.0 地震。結果顯示，1980 年以來四川盆地 14 組 4.5≤M≤5.0 地震中，有12組震后半年內四川及鄰區發生了M≥6.0地震，僅有2 組例外，對應率達86%，表明四川盆地4.5≤M≤5.0地震對四川及鄰區M≥6.0地震具有較強的指示意義。
表1 四川盆地4.5≤M≤5.0地震與四川及鄰區M≥6.0地震的對應關系Table 1 The corresponding relationship between earthquakes with 4.5≤M≤5.0 in Sichuan Basin and earthquakes with M≥6.0 in Sichuan and its adjacent area
2.1 對應地震的優勢發震區域
為了分析對應地震的優勢發震區域，圖3給出了15 次M≥6.0 對應地震（震群或強余震算一次）的空間分布。由圖可見，除了2013 年甘肅岷縣—漳縣6.3 級、2013 年西藏左貢—芒康6.1 級、2019年四川長寧6.0 級和2021 年四川瀘縣6.0 級等4 次地震外，其余對應地震主要集中分布在巴顏喀拉塊體中東部（5 次）和川滇交界地區（6 次）。其中巴顏喀拉塊體中東部以M≥7.0地震（占80%）為主，而川滇交界地區則以6.0～6.9 級地震（占83%）為主。羅偉等[3]基于早期資料，分析認為四川盆地內4 級以上地震的活動與川西、川滇交界的強震活動有較為密切的關系，而與松潘、龍門山斷裂帶的關系不明顯。這與本文的研究結果存在差異，我們分析了優勢發震區域的原因。
圖3 四川及鄰區M≥6.0對應地震的空間分布Fig.3 The spatial distribution of earthquakes with M≥6.0 in Sichuan and its adjacent area
已有研究表明，汶川8.0 級和蘆山7.0 級強震可能是巴顏喀拉塊體向南東方向運動，在龍門山斷裂帶附近與穩定的華南塊體碰撞、擠壓引起地殼縮短的產物[10]。汶川8.0 級地震的發生，對四川盆地具有應力加載作用[11]，近十多年，四川盆地地震活動顯著增強，歷史少震或弱震區發生了一系列中強地震，也表明汶川和蘆山地震的發生可能改變了四川盆地的應力環境[12]，因此，四川盆地地震活動對巴顏喀拉塊體和華南塊體的應力變化十分“敏感”。川滇交界地區強震活動主要與川滇菱形塊體往南東方向運動有關，這種運動受到四川盆地的阻擋，而首當其沖的是盆地西南部，此處的應力變化可能對川滇菱形塊體的運動具有靈敏的指示性[3]，這可能就是巴顏喀拉塊體中東部、川滇交界地區與四川盆地顯著地震關系密切的原因。因此，可把四川盆地內顯著地震活動作為巴顏喀拉塊體中東部和川滇交界地區強震發生的一個標志。
2.2 對應地震的優勢發震時間
為了分析對應地震的優勢發震時間，圖4給出了12 組四川及鄰區M≥6.0 對應地震與最近一次四川盆地4.5≤M≤5.0 地震的時間間隔。由圖可見，12組M≥6.0對應地震均發生在160 d內（占100%），最大間隔時間為151 d。表明四川盆地4.5≤M≤5.0 地震發生后，四川及鄰區M≥6.0地震的優勢發震時間為160 d 內。已有相關研究也給出了地震活動增強的預測時間，如四川地區3.5～5.9 級地震月頻度可作為判定四川及鄰區M≥6.0 地震的1 年尺度預測指標[6]；
華南地區地震活動指數快速增長開始到發震時間平均約15 個月，即處于地震孕育的中期階段[7]。總之，大量震例研究顯示[1]，地震活動增強的時間預測指標主要以中期為主，42%的地震發生在異常持續6 個月內，21%的地震發生在異常持續7～12 個月內。根據長中短臨異常的劃分[13]，可將四川盆地4.5≤M≤5.0 地震作為四川及鄰區強震預測的中短期指標。
圖4 四川盆地4.5≤M≤5.0地震（綠色）與四川及鄰區M≥6.0地震（紅色）時間間隔對應關系Fig.4 The time distribution of earthquakes with 4.5≤M≤5.0（green）in Sichuan Basin and earthquakes with M≥6.0（red）in Sichuan and its adjacent areas
判別四川盆地4.5≤M≤5.0 地震是否具有統計上的預測意義，必須遵循一定的預測規則，進行預測評分R值檢驗。許紹燮[14]提出了利用R值評估地震預報效能的方法，是針對某種預報方法或學科在一個較長時間段內，對一定范圍內一定震級下限的地震，進行了若干次地震預報，既有報對的，又有報錯的（虛報），也有地震沒有預報的（漏報），評價其總體預報效能的一種方法。幾十年來一直被廣泛使用，并進行了改進和應用方式的拓展[15-17]。本文采用《地震學分析預報方法程式指南》[18]中的地震預報效能R值評分方法（式（1）），該方法能給出不同報對次數、漏報次數下具有97.5%置信水平的R值表，可以用于檢測預報方法的可信度。
1980 年 1 月至 2021 年 12 月共 42 年，四川及鄰區共發生26 次M≥6.0 地震（震群或強余震算一次），其中報對15 次，漏報11 次，虛報2 次。本文的預測規則為，四川盆地發生4.5≤M≤5.0 地震后，預測未來30 d、90 d、180 d 和365 d 內四川及鄰區可能發生M≥6.0 地震。表2 分別給出了不同預測時間的預測效能評分R值。
表2 不同預測時間的R值檢驗結果Table 2 R-value test results of different prediction time
使用R值評分法進行效能評價，R＞0 代表該指標效能高于隨機預測，具有預測意義；
當R≥R0時，表明該指標預測效能通過顯著性檢驗。其中R0表示考慮報準率和漏報率時，置信度為97.5%的最低R值。由表 2 可知，預測窗長為 30 d 時，R＜R0，未通過統計檢驗；
預測窗長為90 d、180 d 和365 d時，R＞R0，通過統計檢驗，且最佳預測時間為160 d內（表2、圖5）。因此，1980年以來四川盆地4.5≤M≤5.0 地震可作為判斷四川及鄰區未來160 d內是否發生M≥6.0地震的預測指標。
圖5 不同預測時間的R值曲線Fig.5 R-value curve of different prediction times
通過系統分析1980 年以來四川盆地4.5≤M≤5.0地震與四川及鄰區M≥6.0地震的對應關系，得到以下主要認識。
（1）四川盆地14 組4.5≤M≤5.0 地震中，有12 組震后半年內四川及鄰區發生了M≥6.0地震，對應率達86%，表明四川盆地4.5≤M≤5.0 地震對四川及鄰區M≥6.0地震具有較強的指示意義。
（2）四川盆地發生4.5≤M≤5.0 地震后，四川及鄰區M≥6.0對應地震的發震優勢地點為巴顏喀拉塊體中東部及川滇交界地區，發震優勢時間為160 d內。由此可見，四川盆地4.5≤M≤5.0 地震可作為四川及鄰區M≥6.0地震的中短期預測指標。
（3）根據強震前的地震活動模式[19]，強震前地震活動存在震前增強、平靜、前兆震群和甜甜圈等模式，眾多地震之前都有這些模式的全部或部分，細節因事件而異，且在不同階段表現出不同的地震活動特征。鑒于強震孕育過程極為復雜，局部區域發生顯著地震僅為強震孕震過程中表現出的地震活動特征之一，還需結合其他地震活動圖像演化和觀測手段進行綜合分析研判。
致謝：中國地震臺網中心閆偉副研究員提供了R值評分的程序；
本文圖片采用GMT 軟件[20]繪制；
在此一并表示感謝！