云南強(qiáng)震前地震活動(dòng)因子A值異常動(dòng)態(tài)演變特征*

劉 翔，蘇有錦，付 虹，鄔成棟

(云南省地震局，云南昆明650224)

云南強(qiáng)震前地震活動(dòng)因子A值異常動(dòng)態(tài)演變特征*

劉 翔，蘇有錦，付 虹，鄔成棟

(云南省地震局，云南昆明650224)

運(yùn)用地震活動(dòng)因子A值參數(shù)全面、深入地研究了云南強(qiáng)震前尤其是強(qiáng)震活躍期首發(fā)強(qiáng)震前地震活動(dòng)在時(shí)間、空間的動(dòng)態(tài)演變過程，研究結(jié)果顯示:(1)強(qiáng)震前1～2年，在未來震中周圍A值出現(xiàn)顯著高值變化，異常閥值為A≥0.6;(2)強(qiáng)震前3～4年，A≥0.6的高值異常區(qū)主要分布在云南省外圍或邊界附近，省內(nèi)A值異常較少。隨著強(qiáng)震的臨近，A值異常面積逐漸增大，并且向省內(nèi)、未來震中遷移，震前1年或1～2年云南地區(qū)A值異常單位面積和省內(nèi)外異常單位面積的比值出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)折回升。

云南強(qiáng)震;地震活動(dòng)因子;時(shí)空動(dòng)態(tài)演變

0 前言

劉翔等 (2002，2005，2010)研究表明，云南地區(qū)強(qiáng)震中期階段，不同級(jí)別地震活動(dòng)表現(xiàn)出不同尺度的顯著平靜和空間的叢集特征，而在強(qiáng)震短期，中小地震往往出現(xiàn)顯著的活躍等層次性特征，如:強(qiáng)震首發(fā)前，6級(jí)地震出現(xiàn)超出3年平靜異常，而在此期間，4～5級(jí)地震活動(dòng)有可能形成條帶、密集區(qū)、圍空等有序分布;在強(qiáng)震發(fā)生前0.5～1 a，4級(jí)以上地震往往出現(xiàn)大于90 d平靜異常，且3級(jí)地震活躍并且多形成條帶、密集區(qū)、圍空的有序分布。筆者對(duì)1965年以來云南地區(qū)地震資料進(jìn)行了地震活動(dòng)因子A值的空間掃描計(jì)算，以定量提取云南強(qiáng)震活躍期首發(fā)強(qiáng)震前云南地區(qū)及首發(fā)強(qiáng)震震中周圍地震活動(dòng)在時(shí)、空、強(qiáng)3方面表現(xiàn)的異常信息。

1 研究方法

王煒等 (1987，1989，1994)對(duì)地震活動(dòng)時(shí)、空、強(qiáng)分布統(tǒng)計(jì)規(guī)律進(jìn)行了深入研究，提出了地震空間集中度C值、地震危險(xiǎn)度D值及地震強(qiáng)度因子Mf值等參數(shù)，這些參數(shù)在華北地區(qū)的地震預(yù)報(bào)中取得了較好的效果。地震空間集中度C值反應(yīng)了地震在空間上的集中程度，地震危險(xiǎn)度D值反應(yīng)了地震在時(shí)間上的叢集程度，地震強(qiáng)度因子Mf值反應(yīng)了地震活動(dòng)增強(qiáng)的程度，這3個(gè)參數(shù)分別反應(yīng)了地震時(shí)、空、強(qiáng)3方面的震兆。通常在中強(qiáng)震發(fā)生前，震中周圍地區(qū)的中小地震活動(dòng)在上述3方面都可能表現(xiàn)出異常變化，但是對(duì)不同地震而言，這3方面特征所表現(xiàn)的程度是不一樣的:有些中強(qiáng)震前地震活動(dòng)在時(shí)間或空間方面的叢集特征表現(xiàn)得十分明顯;而有些中、強(qiáng)震前地震活動(dòng)增強(qiáng)方面的特征表現(xiàn)得十分突出。為了綜合考慮中強(qiáng)震前地震活動(dòng)在時(shí)、空、強(qiáng)3方面的活動(dòng)異常，王煒等 (1999)引入了地震活動(dòng)因子A值來表征地震在時(shí)、空、強(qiáng)3方面的綜合特征，提高了地震活動(dòng)的震兆信息的顯示度。定義地震活動(dòng)因子A值為C、D、Mf值的線性組合，即:

式中，μ(C)表示C值為異常模糊集合的隸屬度，μ(D)表示D值為異常模糊集合的隸屬度，μ(Mf)表示Mf值為異常模糊集合的隸屬度，它們用如下函數(shù)表示:

這里α=400。參照華北地區(qū)C、D、Mf值異常閾值的選取 (C、D值為0.2，Mf值為0.25)，當(dāng)Xi為C或D值時(shí)，取X0=0.2;當(dāng)Xi為Mf值時(shí)，取X0=0.25。函數(shù)表示當(dāng)Xi大于閾值時(shí)，隸屬函數(shù)為1;當(dāng)Xi小于閾值時(shí)，隸屬函數(shù)為正態(tài)分布形態(tài)。根據(jù)C、D、Mf值的中期預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率，確定它們相應(yīng)的權(quán)值Wi分別為0.3、0.3、0.4。

圖1 1974年5月11日大關(guān)7.1級(jí)地震前地震活動(dòng)因子A值異?？臻g動(dòng)態(tài)演變圖(a)1971年;(b)1972年;(c)1973年;(d)1974年Fig.1 Spatial dynamic evolution of seismicity factor A-value abnormity before Daguan M7.1 earthquake on May.11，1974

2 資料選取

本文選取1965年以來云南地區(qū) (20°～29.5°N，97°～107°E)ML≥2.5的地震資料，為避免余震序列對(duì)計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生影響，計(jì)算時(shí)對(duì)中強(qiáng)以上地震序列的余震或4.5級(jí)以上地震震群進(jìn)行了剔除。根據(jù)地震序列的發(fā)展，余震扣除規(guī)則一般為:7級(jí)以上地震扣除其發(fā)生后1年內(nèi)的余震，6級(jí)地震扣除其發(fā)生后6個(gè)月內(nèi)的余震，5級(jí)地震扣除其發(fā)生后3個(gè)月內(nèi)的余震，空間上主要以余震活動(dòng)展布范圍而定。掃描參數(shù)M0=2.5，掃描單元為2°，在經(jīng)度和緯度方向上的掃描滑動(dòng)步長為0.3°，時(shí)間窗為12個(gè)月，滑動(dòng)步長為12個(gè)月，經(jīng)過全時(shí)空反復(fù)掃描，異常閾值取0.60，即地震活動(dòng)因子異常值為A≥0.60。該異常閾值雖然比華北地區(qū)異常值高，但也反映出了云南地區(qū)地震活動(dòng)水平背景高 (強(qiáng)震活躍期，云南地區(qū)3級(jí)以上地震活動(dòng)頻次月均值為20次，強(qiáng)震平靜期，云南地區(qū)3級(jí)以上地震活動(dòng)頻次月均值為15次)，另一方面，A值異常閾值取高能有效提高強(qiáng)震對(duì)應(yīng)率，還能使異常區(qū)突出、醒目。為了描述地震活動(dòng)因子A值空間異常動(dòng)態(tài)演變特征，本文引入A值異常單位面積數(shù) (N內(nèi)+N外)及省內(nèi)外A值異常單位面積數(shù)的比值 (以1°×1°為單元統(tǒng)計(jì)地震活動(dòng)因子A值異常面積數(shù)，為了避免除數(shù)為零，筆者取 (N內(nèi)+1)/(N外+1)的比值)來定量研究強(qiáng)震前A值異?？臻g的動(dòng)態(tài)變化特征。

3 強(qiáng)震前A值異常特征

3.1 1974年大關(guān)7.1級(jí)地震和1976年龍陵7.3、7.4級(jí)雙震研究

圖1為1974年5月11日大關(guān)7.1級(jí)地震前地震活動(dòng)因子A值異常空間分布圖。由圖可見，1971年幾乎看不到A值異常，整個(gè)云南地區(qū)A≥0.60的異常總面積不超過0.5平方度。1972年開始，地震活動(dòng)因子A值異常面積及異常值逐漸增大，由圖2還看出A值異常面積增大是比較顯著的。1971～1972年在大關(guān)7.1級(jí)地震震中附近地震活動(dòng)因子A值異常不明顯，1973年即大關(guān)7.1級(jí)地震前1年，震中附近A值出現(xiàn)明顯的異常，最高值為0.70;1974年大關(guān)7.1級(jí)地震當(dāng)年，震中附近A值顯著減弱。大關(guān)7.1級(jí)地震后3級(jí)以上地震迅速轉(zhuǎn)移到云南西南地區(qū)，A值充分體現(xiàn)了此地震活動(dòng)過程，由圖1d可見，在滇西的龍陵—滇西南普洱一帶出現(xiàn)大面積的A值異常區(qū)，大關(guān)7.1級(jí)地震后兩年，發(fā)生1976年龍陵7.3、7.4級(jí)雙震。

1976年龍陵7級(jí)雙震和1979年普洱6.8級(jí)強(qiáng)震前，云南地震活動(dòng)因子A值空間異常面積及云南省內(nèi)外A值異常面積比值均處于較高水平狀態(tài)，但在震前一年A值空間異常面積略有減小，而省內(nèi)外A值異常面積比值稍有增大 (圖2)。

圖2 1974年大關(guān)7.1級(jí)、1976年龍陵7.3、7.4級(jí)地震前地震活動(dòng)因子A值異常單元面積數(shù)動(dòng)態(tài)圖(a)A值異常單元面積數(shù);(b)省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值Fig.2 Dynamic evolution of the area number of seismicity factor A-value abnormity unit before Daguan M7.1 earthquake in 1974 and Longling M7.3，M7.4 earthquakes in 1976(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

3.2 1988年瀾滄7.6、7.2級(jí)雙震研究

圖3為1988年11月6日瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)雙震前地震活動(dòng)因子A值異?？臻g分布圖。由圖可見，震前2～3年即1985～1986年云南地震活動(dòng)因子A值異常主要分布在滇西南—滇南及邊界一帶，特別是1986年，A值異常主要分布在中—緬—越邊界的境外一帶，隨著強(qiáng)震的逼近，省內(nèi)A值異常面積逐漸增大，尤其在震前1年，A值異常面積不僅顯著增大，而且主要集中在未來強(qiáng)震震中周圍較大區(qū)域。

A值空間異常動(dòng)態(tài)變化過程也可從圖5上明顯地反映出來。由圖可見，1986年A值異常單元面積數(shù)從較高值突然下降至較低值，同時(shí)，省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值也下降到0.5低值水平處，之后，A值異常單元面積數(shù)與省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值同步回升，尤其A值異常單元面積數(shù)回升的幅度較大。

3.3 1995～1996年孟連7.3級(jí)、麗江7級(jí)地震研究

1995年7月12日孟連7.3級(jí)地震和1996年2月3日麗江7.0級(jí)地震是1988年瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)雙震起強(qiáng)震活躍期末期的強(qiáng)震，由圖4和圖5可看出，在兩次強(qiáng)震前，1991～1992年云南地區(qū)地震活動(dòng)因子A值異常面積從高值快速下降，其下降幅度比1988年瀾滄—耿馬7.6、7.2雙震前的大，1993年開始快速回升到高位上。同其它7級(jí)強(qiáng)震類似，隨著強(qiáng)震的臨近，A值異常由外圍向未來震中集中，1994年云南地區(qū)A值異常集中分布在滇西南的孟連附近及滇西北的麗江周圍區(qū)域內(nèi)，同時(shí)云南省內(nèi)外地震活動(dòng)因子A值異常單元面積數(shù)比值從0.5的低值快速上升至2.5的高值。

圖3 1988年11月6日瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)雙震前地震活動(dòng)因子A值異?？臻g動(dòng)態(tài)演變(a)1985年;(b)1986年;(c)1987年;(d)1987年11月～1988年10月Fig.3 Spatial dynamic evolution of abnormal seismicity factor A-value before Lancang-Gengma M7.6，M7.2 earthquakes on Nov.6，1988

4 討論

4.1 強(qiáng)震平靜期6級(jí)地震前A值異常特征

通過對(duì)1979～1987年與1997年至今兩個(gè)強(qiáng)震平靜期A值異常時(shí)空變化的研究發(fā)現(xiàn)，6級(jí)地震前強(qiáng)震平靜期震中附近地震活動(dòng)因子A值也出現(xiàn)明顯的異常，震前A值異常面積會(huì)出現(xiàn)顯著減少的異常現(xiàn)象，但無7級(jí)地震前A值異常從外向內(nèi)遷移的空間演變過程。如圖6所示，2000年1月15日姚安6.5級(jí)、2003年7月21日和10月16日的姚6.2級(jí)和6.1級(jí)雙震、2007年寧洱6.4級(jí)3次地震前一年均出現(xiàn)云南地區(qū)A值異常單元面積數(shù)由高值快速下降的異常過程，但這3次6級(jí)地震前云南省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值均沒出現(xiàn)大幅度起伏異常變化，基本穩(wěn)定在0.5水平之上。

2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震對(duì)云南地區(qū)地震活動(dòng)水平有一定的影響，2008～2009年云南地區(qū)A值異常單元面積數(shù)與省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值均保持在較高值的水平狀態(tài)，實(shí)際上，這兩年云南地區(qū)及邊界連續(xù)發(fā)生了6級(jí)地震。

圖4 1995～1996年孟連7.3級(jí)、麗江7級(jí)地震前地震活動(dòng)因子A值異?？臻g動(dòng)態(tài)演變圖(a)1992年1～12月;(b)1993年1～12月;(c)1994年1～12月;(d)1994年7月～1995年6月Fig.4 Spatial dynamic evolution of abnormal seismicity factor A-value before Menglian M7.3 and Lijiang M7.0 earthquakes from 1995 to 1996

4.2 強(qiáng)震前A值、4級(jí)地震活動(dòng)頻度、b值的異常變化對(duì)比分析研究

圖7分別為云南地區(qū)A值異?？偯娣e數(shù) (N內(nèi)+N外)、4級(jí)地震年頻度、3級(jí)以上地震活動(dòng)參數(shù)b值動(dòng)態(tài)變化圖。由圖可見，強(qiáng)震前A值異常總面積數(shù)出現(xiàn)由高值突降再轉(zhuǎn)折回升，4級(jí)地震頻度出現(xiàn)上升，而3級(jí)以上地震b值出現(xiàn)低值異常。但總體而言，A值異常變化可縮短強(qiáng)震危險(xiǎn)預(yù)測(cè)時(shí)間，這對(duì)強(qiáng)震預(yù)警工作十分有利。例如:1985年起云南地區(qū)4級(jí)地震逐漸活躍，1986年達(dá)高值，之后轉(zhuǎn)折回落;云南地區(qū)3級(jí)以上地震活動(dòng)參數(shù)b值于1985年底由高值迅速下降，至1986年達(dá)低值;A值異?？偯娣e數(shù)在1986年突降為低值，1987年回升到高值。4級(jí)地震的地震頻度達(dá)高值及3級(jí)以上地震活動(dòng)參數(shù)b達(dá)低值后，與1988年11月瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)雙震之間最短間隔時(shí)間為2年;A值異?？偯娣e數(shù)在1987年由低值回升到高值后，與瀾滄—耿馬7.6、7.2級(jí)雙震之間最短間隔時(shí)間為1年，比地震頻度和b值兩參數(shù)異常至發(fā)震的時(shí)間縮短了1年。再如:1995年7月12日孟連7.3級(jí)地震與1996年2月3日麗江7.0級(jí)地震連發(fā)前，4級(jí)地震頻度有明顯上升，但上升幅度不顯著;3級(jí)以上地震活動(dòng)參數(shù)b值自1990年以來一直處于低值異常中，難以對(duì)強(qiáng)震發(fā)生時(shí)間作出準(zhǔn)確判斷;但A值異常總面積數(shù)異常卻十分顯著，1993年從低值快速上升到高值，尤其1994年省內(nèi)A值異常面積數(shù)與省外A值異常面積數(shù)比值上升十分顯著(圖5)。由以上分析認(rèn)為，在對(duì)強(qiáng)震中期預(yù)測(cè)工作中，A值比地震頻度、b值兩參數(shù)更有優(yōu)勢(shì)。

圖5 1988年瀾滄7.6級(jí)、1995年孟連7.3級(jí)、1996年麗江7級(jí)地震前地震活動(dòng)因子A值異常單元面積數(shù)動(dòng)態(tài)圖(a)A值異常單元面積數(shù);(b)省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值Fig.5 Dynamic evolution of the area number of seismicity factor A-value abnormal unit before Lancang M7.6 earthquake in 1988，Menglian M7.3 earthquake in 1975 and Lijiang M7.0 earthquake in 1996(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

圖6 1997～2009年強(qiáng)震平靜期地震活動(dòng)因子A值異常單元面積數(shù)動(dòng)態(tài)圖(a)A值異常單元面積數(shù);(b)省內(nèi)外A值異常單元面積數(shù)比值Fig.6 Dynamic evolution of the number of seismicity factor A-value abnormal unit area in the quiet stage of strong earthquake from 1997 to 2009(a)Area number of seismicity factor A-value abnormity unit;(b)Ratio of A-value abnormal unit area number between inside and outside Yunnan

圖7 云南地區(qū)A值異?？偯娣e數(shù) (a)、4級(jí)地震頻度 (b)和b值動(dòng)態(tài)變化圖 (c)Fig.7 Total area numbers of abnormal A-value(a)，frequency of M4 earthquakes(b)and dynamic change of A-value in Yunnan(c)

5 結(jié)論

筆者經(jīng)過大量反復(fù)的深入研究，歸納出云南強(qiáng)震活躍期首發(fā)強(qiáng)震前或強(qiáng)震活躍期內(nèi)強(qiáng)震前地震活動(dòng)因子A值主要表現(xiàn)為以下特征:

(1)強(qiáng)震前1～2 a，在未來震中周圍A值出現(xiàn)顯著高值變化，異常閾值為A≥0.6。

(2)強(qiáng)震前3～4 a，A≥0.6的高值異常區(qū)主要分布在云南省外圍或邊界附近，省內(nèi)A值異常較少。以1°×1°為1個(gè)單元，統(tǒng)計(jì)得出:云南地區(qū)A值異常單元面積數(shù)不僅少，而且省內(nèi)外異常單位面積數(shù)比值 ［(N內(nèi)+1)/(N外+1)］小，隨著強(qiáng)震的逼近，A值異常面積逐漸增大，并且向省內(nèi)、未來震中遷移，震前1 a或1～2 a云南地區(qū)A值異常單位面積數(shù)和省內(nèi)外異常單位面積數(shù)比值明顯出現(xiàn)轉(zhuǎn)折回升。

(3)云南強(qiáng)震活躍期首發(fā)強(qiáng)震前，強(qiáng)震活躍期內(nèi)強(qiáng)震 (除了連發(fā)的強(qiáng)震外，如1976年龍陵7.3、7.4級(jí)地震與1979年普洱6.8級(jí)地震)前和強(qiáng)震平靜期間6級(jí)地震前，云南地區(qū)地震活動(dòng)因子A值異常單位面積數(shù)多出現(xiàn)顯著減小的異常變化過程，但7級(jí)強(qiáng)震前A值異常單位面積數(shù)減小異常出現(xiàn)的時(shí)間較早，大約在強(qiáng)震發(fā)生前2～3 a，之后又快速回升，然后強(qiáng)震發(fā)生;而強(qiáng)震平靜期間云南地區(qū)6級(jí)地震前A值異常單位面積數(shù)減小異常出現(xiàn)的時(shí)間比較晚，在6級(jí)地震發(fā)生前1 a，且震前無回升的過程。

本文提出的A值異常指標(biāo)主要反映強(qiáng)震或平靜期6級(jí)地震。強(qiáng)震后幾年內(nèi)，如果在震中區(qū)周圍A值反復(fù)出現(xiàn)高值異常，則表明該區(qū)域仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其后發(fā)生6級(jí)以上地震或強(qiáng)震的概率較高。例如:1970～1971年普洱連續(xù)發(fā)生6.2、6.7級(jí)地震，圖1c顯示1973年普洱附近出現(xiàn)A值高值異常，同年的8月16日普洱發(fā)生6.3級(jí)地震，次年普洱周圍再次出現(xiàn)A值高值異常 (圖1d)，且至1978年普洱周圍一直處于A值高值異常，結(jié)果，1979年3月15日普洱發(fā)生6.8級(jí)地震 (本文暫不給示意圖，對(duì)類似現(xiàn)象將單獨(dú)進(jìn)行研究討論)。

付虹，王煒，王世芹，等.2002.地震活動(dòng)因子A值在川滇地區(qū)MS≥6地震中短期預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［J］.內(nèi)陸地震，16(3):205－212.

劉翔，秦嘉政，蘇有錦，等.2002.云南地區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)韻律特征［J］.地震研究，25(增刊):33 －39.

劉翔，蘇有錦，和宏偉，等.2005.川滇強(qiáng)震震前短期階段地震活動(dòng)空間異常特征［J］.地震研究，28(4):313－319.

劉翔，吳國華，付虹，等.2010.滇西北強(qiáng)震活動(dòng)特征及短期震兆研究［J］.地震研究，33(1):7 －13.

王煒，戴維樂，黃冰樹.1994.地震震級(jí)的統(tǒng)計(jì)分布及其地震強(qiáng)度因子Mf值在華北中強(qiáng)以上地震前的異常變化［J］.中國地震，10(增刊):95－109.

王煒，劉震華.1987.地震時(shí)間間隔的統(tǒng)計(jì)分布及其地震危險(xiǎn)度D值在華北大震前的異常變化［J］.地震學(xué)報(bào)，9(2):113－127.

王煒，潘堅(jiān)云，黃冰樹.1989.地震空間集中度C值及其在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用［C］//國家地震局科技監(jiān)測(cè)司.地震預(yù)報(bào)實(shí)用化研究文集(地震學(xué)專輯).北京:學(xué)術(shù)書刊出版社.

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Dynamic Evolution Characteristics of Seismicity Factor A-value Abnormity before Strong Earthquakes in Yunnan

LIU Xiang，SU You-jin，F(xiàn)U Hong，WU Cheng-dong
(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

We studied the temporal and spatial dynamic evolution of seismicity factor A-value before strong earthquakes，especially before the first shock in the active period of strong earthquakes in Yunnan.The results show as follows:(1)A-value would appear evident high value near future epicenters during 1～2 years before strong earthquakes，abnormal value is A≥0.6.(2)The high value anomalous areas of A≥0.6 mainly distributed in the surrounding areas or the boundary areas of Yunnan Province，but rarely distributed in the inner of Yunnan Province during 3～4 years before strong earthquakes.With the approach of the strong earthquakes occurred，the areas in which A-value was abnormal expanded gradually and moved toward the future epicenters or the inner of Yunnan Province.During one year or 1～2 years before strong earthquakes，the unit area in which A-value was abnormal in Yunnan and the ratio of the unit area in which A-value was abnormal between inside and outside of Yunnan significantly turned and picked up.

strong earthquakes in Yunnan;seismicity factor A-value;temporal and spatial dynamic evolution

P315.7

A

1000－0666(2012)02－0163－08

2011－02－14.

云南省人民政府十項(xiàng)措施監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)項(xiàng)目 (JCYB－20080601－5)資助.