華南內陸5級以上地震前小震活動增強分析

李 莎，袁 媛，閻春恒，向 巍

（廣西壯族自治區地震局，南寧 530022）

0 引言

地震活動顯著增強是指較大范圍（幾百公里）出現的中小地震活動水平或頻度升高的現象，一般出現在主震前幾個月至1～2 年內。眾多研究發現，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[1-9]。劉蒲雄等[10]研究發現，多數震例中的區域地震活動增強并不延續到主震發生時刻，其中有一明顯的地震平靜段，這是一種進入短期或中期向短期過渡的預報指標。因此，地震活動顯著增強指標已作為地震預報的一個重要手段，在地震預報中所占權重較大，已廣泛運用于各類地震趨勢會商中。

近年來，華南內陸顯著地震頻發，受到社會各界的廣泛關注。2016 年至2019 年，華南內陸共記錄到的3 次5 級以上地震（除余震）均發生于廣西地區，最大為2016 年7 月31 日廣西蒼梧5.4 級地震，這也是1959 年有地震資料記錄以來廣西內陸發生的最大地震。這些地震造成了較大的社會影響和損失，如2019 年廣西靖西5.2 級地震造成了1人死亡5 人受傷，1.5 萬余人受災等[11-12]。因此，對華南內陸地區顯著地震前各類異常的跟蹤分析研判是目前一項重要且急迫的工作。本文在前人研究的基礎上，系統分析1970 年以來華南內陸5級以上地震（除余震）前地震活動增強特征，提取適合華南內陸的預測指標，為華南內陸地區地震預測工作提供參考和借鑒。

1 研究區概況

利用中國地震臺網中心發布的全國地震月報正式目錄，利用基于G-R關系計算的完備性震級Mc 方法——完整震級范圍法EMR[13]，計算并獲得了華南內陸地區的完備性震級，1970—2010 年的完備性震級為ML3.0，2011—2021 年的完備性震級為ML2.0。本文研究的目標地震為1970 年以來華南內陸地區8次5級以上地震，最大地震為1982年云南富寧5.7級地震（圖1）。

圖1 1970年以來華南及鄰區M≥5.0地震分布及華南地區地震帶劃分[14]Fig.1 Distribution of earthquakes with M≥5.0 in South China and its adjacent areas since 1970 and division of seismic zones in South China[14]

2 增強選取規則

本文在對8 次5 級以上地震前開展小震增強回溯分析時，結合目標地震發生時段的區域地震完備性震級、區域地質構造情況、目標地震的震源機制解及區域地震活動背景等情況，對震前小震增強的選取作了如下約定：①分析完備性震級以上小震的增強情況；②小震增強的范圍在距離目標地震或目標地震的發震構造200 km 范圍內，具體范圍結合小震空間集中分布和區域斷裂構造確定；③區域小震在空間和時間上存在明顯的集中增強或活躍，空間集中是指集中區與周圍地區有較為明顯的界限，時間集中是指選取上述時空間集中區內震前5年及以上稍長時段，集中時段內有較為明顯的起始點。

3 中強地震前地震活動分析

根據上述增強選取規則，本文開展了1970 年以來華南內陸8 次5 級以上地震前小震活動增強分析，發現震前均出現不同時空尺度的小震活動增強現象，并選取以下5個具有代表性的震例開展詳細討論。

3.1 1982年云南富寧5.7級地震

1982 年云南富寧5.7 級地震是一個典型左旋剪切地震（圖2），發生于右江地震帶，該帶是川滇塊體、華南塊體和印支塊體3 個活動塊體的結合部位，受川滇菱形塊體順時針壓剪作用的影響，區域動力環境和孕震環境非常復雜；斷裂構造以北西向為主，次為北東向，少數斷裂在第四紀晚期仍有活動，是中強地震活動區[15]。富寧地區一直是小震活躍地區，富寧5.7 級地震前，從1975 年8月至1980 年8 月增強區出現長達66.1 個月小震持續增強，小震的增強強度和頻度均超過背景水平，發生ML3.0～3.9 地震 17 次、ML4.0～4.9 地震 9 次，ML5.0 以上地震 1 次，為 1977 年廣西平果ML5.4 地震；增強結束后，增強區進入26.4 個月的相對平靜時段，隨后發生富寧5.7 級地震（圖2）。富寧地震前出現長時間的小震增強，可能是其震級較大，導致孕震時間較長且需要更強的能量聚集過程，且孕震區受川滇菱形塊體的旋鈕壓剪作用，該區域的孕震環境較為復雜。

圖2 1982年云南富寧5.7級地震前小震活動圖像（a）和增強區M-T圖（b）Fig.2 The seismicity image of small earthquakes before the Funing M5.7 earthquake in Yunnan in 1982（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

3.2 1982 年江西龍南5.2 級和1987 年江西尋烏5.5級地震

1982年江西龍南5.2級地震和1987年江西尋烏5.5 級地震相距僅90 km，均發生于贛南地區，位于東南沿海地震帶東段（圖1）。龍南和尋烏地區的活動斷裂豐富，主要有近北東向的石城—尋烏斷裂帶和近東西走向的全南—尋烏斷裂帶及尋烏5.7級的發震斷裂——雞籠嶂—尋烏—八尺近北西向的斷裂[16-17]，是中強地震多發區[18]。從時間序列來看，1970 年以來東南沿海地震帶東段中強地震活動可以分為2 個平靜期和2 個活躍期，1970—1985年為第一個平靜期，1986—1997 年為第一個活躍期，1998—2017 為第二個平靜期，2018 年臺灣海峽6.2 級地震預示著東段進入第二個活躍期。1982年江西龍南5.2 級地震發生在第一個平靜期末期。龍南 5.2 級地震前，從 1979 年 1 月 至 1979 年 6 月，震中周圍出現北西向矩形的小震增強區，與區域北西向的主要斷裂近乎垂直，期間發生ML3.0～3.9地震6 次、ML4.0～4.9 地震2 次，增強結束后出現長達33.1個月小震相對平靜（圖3）。1987年江西尋烏5.5級是1970年以來東南沿海地震帶東段第一個活躍期的首發地震。1985 年4 月至1986 年1 月，9個月內增強區發生ML3.0～3.9 地震17 次、ML4.0～4.9 地震1 次，增強區短時間內小震密集活躍，增強結束后進入19 個月小震相對平靜時段后發生尋烏5.5 級地震（圖4）。這兩次地震均表現出顯著的增強—平靜—發震特征。

圖3 1982年江西龍南5.2級地震前小震活動圖像（a）和增強區M-T圖（b）Fig.3 The seismicity image of small earthquakes before the Longnan M5.2 earthquake in Jiangxi in 1982（a）and M-T map of the enhanced area（b）

圖4 1987年江西尋烏5.5級地震前小震活動圖像（a）和增強區M-T圖（b）Fig.4 The seismicity image of small earthquakes before the Xunwu M5.5 earthquake in Jiangxi in 1987（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

龍南5.2 級和尋烏5.5 級地震前，區域地震增強后增強區均出現長期小震相對平靜時段，這可能是由于龍南和尋烏地區復雜的地震構造背景，且兩個地震分別作為東南沿海地震帶東段平靜期的結束地震和活躍期的首發地震，孕震時間較長。因此在今后的震情跟著工作中，應密切關注贛南地區的小震增強后的長時間相對平靜。

3.3 2016年廣西蒼梧5.4級地震

2016 年廣西蒼梧5.4 級地震是一次發生在關注度較低的少震弱震區的中強地震，它打破了華南沿海地區近17 年的5 級地震平靜。蒼梧5.4 級地震是左旋走滑地震，控震斷裂為近SN 向的賀街—夏郢斷裂[19]。結合震中及鄰區的構造斷裂和小震分布情況，梳理發現震前3 年至4.9 個月，如圖5 出現北東向矩形區ML2.8 以上地震顯著增強，發生2次ML4.0 以上地震，增強—發震的特征非常顯著（圖5）。筆者[9]也曾對蒼梧5.4 級地震前地震活動圖像演化特征開展分析，發現其震前存在不同時空尺度的小震活躍、華南地區的震群活動等。因此，對少震弱震區的震情跟蹤，應關注更大范圍的地震活動情況。

圖5 2016年廣西蒼梧5.4級地震前小震活動圖像（a）和增強區M-T圖（b）Fig.5 The seismicity image of small earthquakes before the Cangwu M5.4 earthquake in Guangxi in 2016（a）and the M-T map of the enhanced area（b）

3.4 2019年廣西靖西5.2級地震

2019 年廣西靖西5.2 級地震也是位于右江地震帶（圖1），震源機制求解結果顯示，震源深度約2 km，是一次典型的極淺源逆沖機制地震（圖6），由于其特殊性受到了關注[20]。通過梳理，發現從2015 年底開始震中 100 km 范圍內出現ML≥2.5 小震集中增強，并于2017年8月15日發生靖西ML4.5和2017 年 10 月 3 日 靖 西ML4.6 地 震 ， 2015 年 底 至2017 年增強區表現出顯著的增強現象，靖西ML4.6地震后，增強區進入震前的相對平靜時段，2019年7月開始再次出現ML≥2.5小震相對活躍，隨后發生 2019 年 11 月 25 日靖西 5.2 級地震（圖 6）。靖西5.2 級地震前，2018 年全國測震學科年度會商中已明確提出該增強現象，因此小震增強值指標對靖西5.2級地震的中期預報較為成功。

圖6 2019年廣西靖西5.2級地震前小震活動圖像（a）和增強區M-T圖（b）Fig.6 The seismicity image of small earthquakes before the Jingxi M5.2 earthquake in Guangxi in 2019（a）and M-T map of the enhanced area（b）

表1 華南內陸5級以上地震前小震增強情況統計Table 1 Statistics on small earthquakes enhancement before earthquakes with M≥5.0 in inland South China

4 5 級以上地震前小震活動增強共性及跟蹤策略

4.1 小震活動增強共性特征

1970 年以來華南內陸8 次5 級以上地震前均出現了不同時空尺度的小震集中增強現象，受不同構造環境和孕震環境復雜性的影響，地震前區域小震增強現象略有差異，但也有一些共同的特性（表2）。

表2 華南內陸5級以上地震前小震增強共性特征Table 2 Common characteristics of small earthquake enhancement before earthquakes with M≥5.0 in inland South China

受不同時段完備性震級變化的影響，小震集中增強/活躍起始震級不同，1970 年到2010 年，5級以上地震前出現ML≥3.0 小震集中增強；2011 年至2021 年，隨著地震監測能力的提升，小震集中增強的起始震級降低，出現ML2.5以上小震的增強/活躍。華南內陸5級以上地震前，均出現不同時空尺度的ML≥2.5 或ML≥3.0 集中增強/活躍，且至少發生1 次ML≥4.0 地震，這可作為判斷發生5 級以上地震的判據指標。在時間的預測上，優勢發震時段主要關注小震集中增強/活躍結束后6.5 個月（東南沿海地震帶西段）或19～33個月內（右江地震帶和東南沿海地震帶東段），發震地點應關注小震集中增強/活躍區及周邊地區。

4.2 小震增強跟蹤策略

通過上述震前小震活動增強特征的總結，整理并給出今后華南內陸5 級以上地震前小震活動增強的跟蹤策略：

（1）首先，對當前華南內陸地區小震正常的地震活動背景進行全面了解，關注正常地震活動背景下區域ML2.5 以上小震的集中增強/活躍，一般的增強范圍是200 km 范圍內，具體情況應結合區域構造進行詳細分析。

（2）當出現ML2.5 以上小震的集中增強/活躍時，關注增強區ML4.0 以上地震的發生，若發生1次ML4.0 以上地震，則可判定該區域出現5 級以上地震前的小震集中增強/活躍。

（3）在增強結束后6.5 個月內（東南沿海地震帶西段）或19～33 個月內（右江地震帶和東南沿海地震帶東段），在增強區或附近地區存在發生5 級以上地震的可能。

5 結論和討論

本文通過對1970 年以來華南內陸8 次5 級地震前區域小震活動進行回溯分析，開展震前小震增強特征研究，總結歸納了研究區中強震前的小震增強特征，并給出震前小震增強的跟蹤策略，獲得以下認識：

（1）1970 年以來華南內陸 8 次 5 級以上地震前均出現顯著的小震活動增強特征，表明小震活動增強在華南內陸具有較好的預報效能，應作為華南內陸中強地震的震情跟蹤中一項重要的預測指標。

（2）8 次5 級以上地震前，區域地震的活動特征以增強—平靜—發震為主（6/8）。東南沿海地震帶西段5 級以上地震的優勢發震時段是增強結束后6.5個月內；東南沿海地震帶東段和右江地震帶增強的時段相對較長，為19～33個月（除1977年平果5.0 級地震外）；但由于每個地震區/帶5 級以上地震震例較少，目前得到優勢發震時段的認識還需更多的震例進行驗證和總結。

（3）根據5 級以上地震前的小震增強特征和跟蹤策略，結合目前華南內陸地區地震目錄的完備性特征，今后應重點關注華南內陸正常地震活動背景下ML≥2.5集中增強和增強區內ML≥4.0地震的發生，增強區及鄰近地區是發生5 級以上地震的值得注意地區。

（4）結合本文開展震例回溯和近年來震情跟蹤工作中遇到的實際問題，發現如何研判小震增強結束是目前存在的較大難題。根據目前獲得的認識和經驗，筆者初步認為若增強區出現增強/活躍一段時間后，2 個月內未發生3 次增強/活躍起始震級以上的地震，則表明增強結束，進入臨震或震前相對平靜時段。受震例較少的影響，其預測效能還需更多的震例進行驗證，并給出更適合華南內陸小震增強結束的指標，這可能是今后對華南內陸地區中強地震前小震活動增強現象進行分析的一個重點方向。