利用现有技术、方法,结合华南地区历史震例的梳理,总结得到17项地震活动性和39项地球物理观测异常指标(表1)。综合上述预测指标形成的指标体系,从时、空、强三方面探索地震综合预测的思路(图2),现分述如下:
表1 华南地震预测指标Table 1 The prediction index of South China
图2 地震预测思路流程图Fig.2 Flow chart of earthquake prediction
2.1 时间预测
华南预测指标的预测时间特征主要表现为:地震活动性指标均为中、长期预测指标;地球物理观测预测指标以中、短期预测指标为主。均未提取到具有明确临震预测意义的预测指标。利用现有预测指标开展目标地震的发震时间预测,遵循长、中、短、临的逼近式预测工作思路,主要预测流程如下:
(1)在长期时间预测尺度上,重点关注地震活动性(指标1~4)和流体异常指标(指标41、54~56)。其中地震活动性指标显示:一方面需关注构造区域自身因能量积累—释放而形成的地震期幕活动(指标2)和地震活动空间异常(指标3、4);另一方面需关注构造区周边,尤其是动力边界处强震影响(指标1、13)。地震活动性长时间预测指标主要表现为:华南沿海地震带其自身地震活动周期存在平静、活跃交替的特征,根据平静幕、活跃幕持续时间、地震活动强度特征等,可从长时间尺度上判定区域地震活动趋势;在华南沿海地震带中强震前的孕震时段,出现ML3地震空区和ML3地震集中增强的空间活动形态,在较长时间尺度上关注发生中强震的危险;华南沿海地震带特别是东段地区,因其毗邻台湾强震区,从地震活动相关性角度显示台湾7级以上地震持续平静异常(超6年)的中后期是华南5.5级以上地震活跃幕的早期时段;华南西部的右江地震带区域,受南北地震中南段6.5强震影响,在长期时间尺度右江地震带出现4.8级以上地震持续活跃现象。流体学科长时间预测指标(指标41、54~56)显示,多井水位同震阶升区域(指标41)或某一断裂构造带区域多井水位准同步趋势上升区域(指标54~56),是应力水平较高区域,具备发生地震的应力积累背景。
(2)在中期时间预测尺度上,重点关注地震活动性异常指标(指标5~10、11~12、14~15),显示华南地区中强地震之前存在高应力背景(指标5、11、15)、异常平静(指标6、8、12)、小震异常增强活动(指标7、9、14)和地震活动相关性增强(指标10)等地震活动异常现象;重点关注地球物理观测的形变类(指标18~22、32~34)、地磁类(指标36、38~39)和流体(指标42、44~50)异常指标,显示在华南地区中强地震前在中期时间尺度上出现形变破年变、重力累积或同步大幅变化、地磁测深视电阻率、地磁加卸载响应比、地磁逐日比、水氡和气氡高值、水位破年变和多项水化测项同步变化等异常变化。
(3)在短期时间预测尺度上,均为地球物理观测异常指标,其中形变类以潮汐畸变、速率改变、趋势转折、大幅波动和重力相邻两期期差大幅变化为主要变化特征(指标23~31);地磁类以地点位移异常为主(指标40);流体类以水氡与气温变化不同步、气氡与气温不同步趋势上升和水氡高值超限异常为主要变化特征(指标51~53)。
2.2 空间预测
根据华南预测指标的空间预测意义显示,测震学类指标以指示华南地区不同断裂构造区的大范围指示意义为主,部分地震活动在一定区域范围内的增强、平静异常可以进一步缩小预测范围;地球物理类预测指标,其空间指示意义相对较强,主要指示类别包括异常台项周边一定空间范围、异常测值空间分布区及其构造相关区域、异常阈值线及邻近地区等。利用现有预测指标,对华南不同构造区开展目标地震的危险区空间范围预测,按照空间预测尺度由大到小进行梳理,主要预测思路如下:
(1)基于地震活动性异常的大范围空间尺度预测华南沿海地震带存在活跃-平静交替的期幕活动特征,关注活跃幕时段该区作为5.5级以上地震危险区的可能性(指标2);根据低b值反应的高应力特征,关注华南不同断裂构造区在高应力背景下作为中强地震危险区的可能性(指标5、 11、15);根据华南邻近构造强震区强震相关性影响,关注华南沿海地震带东段和右江地震带作为中强地震危险区的可能性(指标10、13);对华南不同构造分区地震活动背景水平差异性分析的基础上,提取中、小地震的平静、活跃等异常特征,关注相应构造区域发生中强地震的危险性(指标6-9、12、14)。
(2)基于地球物理观测异常台项的空间尺度预测根据华南地区地球物理观测的预测指标梳理,需关注华南沿海地震带异常台项周边200~300 km空间范围,右江地震带异常台项200~500 km范围中强地震的危险性。
(3)基于地震活动和地球物理观测空间异常的空间尺度预测
地震活动在空间上的平静、活跃异常(指标3、4)指示需关注地震空区和增强区及周边区域发生地震为危险性;重力观测提示相邻两期段差超限区域、多点累积重力超限区域和同步大幅变化区域需作为中强地震危险区予以关注(指标31~34);地磁的异常线或异常阈值线附近地区需予以关注(指标38~40);流体的多井水位同震阶升区(指标41)和多井水位准同步上升区域(指标54~56)需作为中等地震危险区予以关注。
(4)小区域范围空间尺度预测
华南的东源地区和平果地区,作为历史上发生过中强地震且现今仍持续较为密集小震活动的地区,当东源地区出现河源短水准破年变(指标18)和河源黄子洞水氡高值(指标42、53)、平果地区出现开窗活动(指标14)时,需关注相应区域发生地震的危险性。
2.3 强度预测
根据现有华南预测指标梳理成果,按照目标地震震级水平由强至弱,梳理预测工作的思路如下:
(1)基于不同构造分区地震活动背景强度的震级水平预测
根据历史地震活动水平分析显示,华南不同构造分区其地震活动背景水平存在一定的差异性。华南沿海地震带地震活动水平高于右江地震带,且华南沿海地震带东段高于西段。就华南沿海地震带本身而言,需关注其在地震幕划分背景下活跃幕时段发生5.5级以上,平静幕时段发生5级以上地震的可能。同时,考虑华南地区与邻近构造区中强以上地震的相关性,华南沿海地区需关注台湾7级以上强震影响下发生5.5级以上地震可能,右江地震带需关注南北地震带中南段6.5级以上地震影响下发生4.8级以上地震的可能。
(2)基于地震活动性异常的震级水平预测
根据华南地区地震活动性预测指标的梳理显示,其对华南地区的预测强度水平多为5级左右及以上,主要关注以下异常:华南沿海地震空区、华南陆域3级以上集中增强、低b值(东段小于0.72,西段小于0.75,右江地震带小于0.85)、地震平静、地震窗ML≥3地震高频次异常等。
(3)基于地球物理观测的震级水平预测
华南地区预测指标显示,地球物理观测异常对应的预测震级水平大多在4级以上,其中形变类以破年变、趋势转折、潮汐畸变、速率改变、大幅波动异常为主;重力以相邻两期段差变化超限、多点点值趋势上升和同步大幅变化为主;地磁以磁测深视电阻率、加卸载响应比、逐日比和低点位移异常为主;流体以水位同震阶升、多井水位趋势上升、水氡、气氡、水化、水氡和气氡与气温变化不同步异常为主。