2022年10月30日渤海M_%28L%294.1地震预测与思考.pdf

SEISMOLOGICAL AND GEOMAGNETICOBSERVATION AND RESEARCH第 44 卷 第 2 期2023 年 4 月Vol.44 No.2Apr.2023地 震 地 磁 观 测 与 研 究doi:10.3969/j.issn.1003-3246.2023.02.002第一作者简介：冀东普（1973），男，山东菏泽人，硕士，高级工程师，主要从事地震预报与研究工作。E-mail：本文收到日期：2023-03-072022年10月30日渤海ML 4.1地震预测与思考冀东普 陈时军 李树鹏（中国济南 250014 山东省地震局）摘要 依据近年来我国南北地震带部分地区强震、大震与华北地区中等地震活动的某些相关性特征，结合华北地区地震活动演化特点，以及对异常信度较高的区域异常项目对比与分析，山东地震台测震学与综合预报学科对研究区近期发生的一次中等地震，即2022 年 10 月 30 日渤海海域 ML 4.1 地震作出预测，并指出：近年来南北地震带中南段中部大震发生前后，华北地区中等以上地震多出现长时间平静现象，且平静打破后，其后续 ML 4 地震分布也有一定规律可循；莱州湾及附近海域存在小震调制比高值异常；渤海海域及附近部分地区 ML 3 地震较活跃，同时，ML 3 地震能量释放呈逐渐增强态势。希望通过对 2022 年渤海海域 ML 4.1 地震预测过程的分析与总结，为今后地震研究相关工作提供借鉴。关键词 华北地区；中等地震；地震活动演化；渤海海域 ML 4.1 地震；地震预测0 引言渤海，尤其是靠近山东半岛的近海海域，历史上曾发生多次大震，也是目前华北地区中、小地震多发区，1969 年 7 月 18 日渤海 mb 7.4 地震即发生在该区域。多年来，山东半岛及其北部海域地震活动受到重点关注，山东省地震局年度地震趋势会商曾多次将该区划定为MS 5 6 地震危险区或 MS 5.0 左右地震的注意地区，并密切跟踪监视。胶东半岛及其附近海域岛屿人口稠密，经济发达，ML 3 4 有感地震的发生会对社会稳定和公众情绪产生较大影响，因此在震情跟踪过程中，需持续关注该区 ML 4.0 左右显著有感地震的发生。2022 年 10 月 30 日 6 时 49 分渤海海域发生 ML 4.1 地震（38.80 N，119.94 E）。震前，山东地震台（山东省地震预报研究中心）测震学与综合预报学科依据我国南北地震带中南段中部 MS 5.0 以上地震活动对华北地区（特指大华北地区，30.00 42.00 N，107.00 125.00 E）中等强度地震活动的影响，以及华北地区 ML 4 地震韵律特点、渤海海域及附近地区测震学参数异常特征等资料，结合短、临预报经验，采用类比、归纳等推理方法对该区未来一月/周 ML 4 地震的可能发震区域作出判定，预测渤海附近地区，特别是渤海海域近期存在ML 4地震发生的可能（中国地震局监测预报司，2021）。本文从这次渤海海域ML 4.1地震前南北地震带中南段地震活动对华北地区 ML 4 地震活动影响等地震学现象和异常分析入手，对此次地震预测过程进行回顾，展示震前一些异常现象及预测结果，并给出笔者的思考。地震地磁观测与研究44 卷 121 南北地震带中南段中部 MS 5.0 地震及对华北地区 ML 4 地震活动的影响以往研究表明，中国大陆西部地区强震、大震与华北地区中强以上地震活动同步性不强，尤其是青藏高原北缘、南北地震带等高原周边区域中强以上地震，与华北地区地震活动关系并不明显（杨立明等，2001；陈宇卫等 2001），虽然两区域地震活动在力源上有一定内在联系（曹凤娟等，2015）。然而近年来，特别是 2008 年 5 月汶川 MS 8.0 地震后，伴随中国大陆南北地震带中南段中部强震的发生，华北地区多会出现 ML 4.0 以上地震显著平静，预示着现阶段南北地震带与华北地区的地震活动存在某种时空关联，而华北地区 ML 4 地震活动空间分布也存在某些特点。2020 年开始至 2022 年 10 月 30 日渤海 ML 4.1 地震发生前，南北地震带中南段中部地区共发生 MS 5.0 地震 11 次，其中 2022 年以来有 8 次，地震频次较往年显著增加。2022 年 6 月 1 日四川雅安市芦山县 MS 6.3 地震前，于 2022 年 5 月 23 日发生北黄海 ML 4.0地震，此后华北地区 ML 4 地震平静达 103 天，直至被 2022 年 9 月 3 日山西右玉 ML 4.5 地震打破。研究表明，近年来南北地震带中南段中部大震后，华北地区 ML 4 地震显著平静现象较多发生，且伴随平静结束，其后续 ML 4 地震活动多出现在渤海海域及附近地区，统计结果见表 1。表 1 2000 年以来南北地震带中南段中部 MS 7.0 地震与华北地区中等强度地震活动Table 1 MS 7.0 earthquakes in the middle south section of the North-South Seismic Belt since 2000 and the moderate seismicity in North China南北地震带中南段中部MS 7.0 地震华北地区中等强度地震平静前最后一次发震平静天数打破平静的地震时间地点MS时间地点ML时间地点ML2008-05-12汶川8.02008-03-24湖北竹山4.72232008-11-03辽宁海城4.32008-11-14辽宁海城4.72013-04-20芦山7.02013-05-18黄海海域4.6612013-07-18重庆石柱4.82013-07-18重庆石柱4.81272013-11-23山东莱州4.92013-12-06渤海海域4.22017-08-08九寨沟7.02017-07-14荣成海域4.2522017-09-04河北临城4.42017-09-10山东济宁4.02017-09-10山东济宁4.01002017-12-19辽宁海城4.82008年5月12日汶川MS 8.0地震后，于当年11月3日发生辽宁海城ML 4.3地震（图1，表 1），打破了华北地区 223 天的 ML 4 地震平静，此后至 2009 年 7 月，辽宁海城地区共发生 5 次 ML 4 地震，最大地震为 2008 年 11 月 14 日 ML 4.7 地震，并形成 ML 4.7 震群序列。该组地震位于渤海东北岸。2013 年 4 月 20 日四川芦山发生 MS 7.0 地震，同年 5 月 18 日在黄海海域发生 MS 5.0、ML 4.6 地震，此后华北地区 ML 4 地震平静达 188 天，后于 2013 年 11 月 23 日在山东莱州发生ML 4.9地震（期间仅在2013年7月18日发生重庆石柱ML 4.8地震。若从此次地震起算，平静时间为 127 天），并形成莱州 ML 4.9 震群序列（图 1，表 1）。这次地震序列位于渤海南部海岸，随后于 2013 年 12 月 6 日还发生了渤海 ML 4.2 地震。13第 2 期2017 年 8 月 8 日四川九寨沟发生 MS 7.0 地震，自之前于 2017 年 7 月 14 日发生的山东荣成 ML 4.2 地震开始，华北地区 ML 4 地震平静 158 天，后被 2017 年 12 月 19 日辽宁海城 ML 4.8 地震打破（期间发生 2017 年 9 月 4 日河北临城 ML 4.4 和 2017 年 9 月 10 日山东济宁 ML 4.0 地震，若从济宁 ML 4.0 地震起算，平静时间为 100 天）（图 1，表 1）。因此，近年发生的几个震例（表 1）表明，南北地震带中南段强震、大震等活动后，华北地区中等地震出现显著平静，平静时间 T 100 天，此后渤海海域及附近地区成为华北 ML 4 地震优势发震区域。图 1 南北带中南段中部大震前后华北地区 4 级以上地震分布Fig.1 Distribution of ML 4 earthquakes in North China before and after the occurrence of strong earthquakes in the central section of the middle and south part of Chinas North-South Seismic BeltML 4.7ML 5.5ML 4.8ML 4.0ML 4.4ML 4.2ML 4.9ML 4.2ML 4.8ML 4.3图例断裂2008-03-2411-032013-07-1812-162017-07-1412-1945 N403530105110115120125 E2 华北地区 ML 4 地震成组活动现象2000 年以来的地震活动表明，在时间序列上，华北地区 ML 4 地震活动具有成组成丛现象，且长时间平静后，易出现一组 ML 4 地震集中活动，表现出 ML 4 地震活动平静后的增强（图 2）。如 2008 年 3 月 24 日湖北竹山 ML 4.7 地震后出现的华北地区 ML 4 地震平静结束后，在 2008 年 11 月，华北地区 ML 4 地震活动增强，月频度达 4 次，最大地震为 2008年 11 月 14 日辽宁海城 ML 4.7 地震。随着 2013 年 7 月 18 日重庆石柱 ML 4.8 地震后开始的华北地区 ML 4 地震平静的结束，在 2013 年 11 月至 2014 年 1 月，3 个月内发生 ML 4.0 以上地震 5 次，最大地震为 2013 年 12 月 16 日湖北巴东 ML 5.5 地震。于 2019 年 4 月 21 日河北临漳 ML 4.2 地震后开始的华北地区 ML 4 地震平静结束后，在 2019 年 11 月至 2020 年1 月，该区 3 个月共发生 ML 4.0 以上地震 8 次，且分布范围较广，最大地震为 2019 年 12月 26 日湖北应城 MS 4.9 地震。冀东普等：2022 年 10 月 30 日渤海 ML 4.1 地震预测与思考地震地磁观测与研究44 卷 14以上这些 ML 4 地震集中活动时段的频度均高于 2000 年以来（至 2022 年 10 月 26 日）华北地区 ML 4 地震 0.96 次/月的平均水平，显示出华北地区 ML 4 地震长时间平静后的活动增强。自 2022 年 9 月 3 日山西右玉 ML 4.5 地震打破华北地区 103 天的 ML 4 地震平静后，华北地区 ML 4 地震活动再次出现增强趋势，同时环渤海地区 ML 4 地震仍保持平静。考虑到燕山 渤海地震带（简称燕渤带）（苏鸾声，2000）西段的山西右玉发生 ML 4.5 地震、河北平原地震带（王熠熙等，2015）西部的河北平山发生 ML 4.8 地震、ML 4 地震活动空间迁移以及成组出现的特点（陈立琼，2011；赵根模等，2020），认为燕渤带东段渤海海域及附近地区 ML 4 地震危险性增加了，短期内渤海、环渤海或莱州湾及附近地区存在地震活动增强的可能。图 2 华北地区 4 级地震成组、成丛特征Fig.2 Clustering characteristics of ML 4 earthquakes in North China6.05.04.03.03002001000201620142012201020082006200420022000201820202022201620142012201020082006200420022000201820202022年份t/dML3 莱州湾及附近地区调制比高值地震的破裂或错动是一种非线性过程，临震具有突变性，易受外力触发。经常作用于地球的周期性固体潮即为重要的外力作用之一。利用经常作用于地壳上的周期性固体潮对不均匀地壳（指介质的不均匀和应力集中程度不均匀）的调制作用所诱发的小震活动，探测地震活动区内地壳介质的强弱分布，就可以寻找可能孕育地震的高应力集中区。临近地震发生前，由于震源区及周围应力水平高，此时固体潮对该地区的调制作用增强，从而使得固体潮期间发生的小震占比增加，这种比例称为小震调制比，以此进行中强以上地震预报的方法称为调制地震（或小震调制比）方法（秦保燕等，1986）。莱州湾及附近地区（36.5 38.5 N，119 121 E）是山东地区一个地震日常监视区。对 2000 年 1 月 1 日至 2022 年 10 月 26 日可定位地震调制比进行分析，采用 6 个月累计逐月滑动方式绘图（图 3），结果显示，2000 年以来莱州湾及附近地区共出现 4 次小震调制比高值异常（根据相关文献及山东省地震局测震学预报工作经验，小震调制比值较常年平均值超出2倍标准差视为异常现象）。前3次异常对应时间分别为2006年56月、2007年23 月和 2009 年 11 月 2010 年 3 月，调制比值均高于 2000 年以来调制比平均值 2 倍标准差（秦保燕等，1986；苏鸾声，1990）。在前 2 次调制比高值异常出现后，2007 2008 年渤海湾及附近区域发生6次ML 4.0以上地震，最大地震为2008年11月14日辽宁海城ML 4.715第 2 期地震；第 3 次异常高值出现后，在 2010 年 1 月至 2012 年 12 月，渤海、环渤海地区共发生 12 次 ML 4.0 以上地震，最大地震为 2012 年 5 月 28 日唐山 MS 4.7 地震。自 2020 年 11 月，莱州湾地区小震调制比出现第 4 次高值现象，且异常持续至 2021 年 2 月。历史震例显示，该区小震调制比第一异常结束至所预测目标地震发生一般间隔 0 40 个月，优势发震时间为 20 个月左右，地点一般位于渤海海域及附近地区（苏鸾声，1990）。因此，2020 年 11月至 2021 年 2 月的小震调制比高值表明莱州湾及附近的渤海海域处于较高应力状态，存在地震活动增强的危险。图 3 莱州湾地区小震调制比Fig.3 Modulation ratio of small earthquakes in Laizhou Bay0.4040.2020.000201620142012201020082006200420022000201820202022年份调制比值海城ML 4.7唐山MS 4.70.2520.0904 莱州湾及附近海域 ML 3 4 地震活动特点与 渤海海域 ML 4.1 地震预测莱州湾及附近海域（37 39 N，118 122.5 E）2000 年以来 ML 3 地震 Mt 图（图4）显示，该区 ML 4 中等强度地震发生前多出现 ML 3 地震活跃，且多伴有震级逐渐升高现象发生，标志为多次出现 ML 3.5 3.9 地震。由图 4 可见，该现象近年来出现多次。粗略统计 2000 2021 年该区所发生的 17 次/组（同序列 ML 4 地震视为一组/次予以统计）ML 4.0 地震，发现只有 3 次/组地震前未出现 ML 3 地震活跃现象。尤其在 2005 年 5 月9 日威海西北部海域 ML 4.5 地震和 2013 年山东莱州 ML 4.9 地震前，不仅均发生多次 ML 3.0以上地震，且有震级逐渐升高现象，2 次震例前 ML 3.5 以上地震均达到 ML 3 地震总数的30%以上。但从 2017 年 6 月 18 日长岛 ML 4.1 地震至 2021 年 1 月 6 日烟台海域 ML 4.3 地震发生前，该区长达 3.5 年无 ML 4 地震活动，期间两度出现 ML 3 地震集中活动时段，但ML 3.5 以上地震却较少发生，在 21 次 ML 3 地震中，只有 1 次地震突破 ML 3.5，为 2019 年9 月 22 日长岛海域 ML 3.6 地震。这也从正反两方面说明了该区现阶段这一 ML 3 地震活动增强特点与 ML 4 地震活动之间存在的条件关系。2022 年以来，该区再次出现 ML 3 地震活跃并逐渐增强现象，10 个月内共发生 ML 3.0 以上地震 9 次，其中 4 次地震震级达到 ML 3.5，最大地震为 2022 年 7 月 10 日渤海海域 ML 3.7 地震，这种现象预示了莱州湾及附近海域发生 ML 4.0 以上地震紧迫程度的增加（中国地震局监测预报司，2021）。另外，2022 年以来（2022 年 1 月 1 日至 2022 年 10 月 26 日），渤海、环渤海地区 ML 3.0以上地震活动集中在渤海海域，共发生 ML 3.0 以上地震达 9 次之多，最大地震为 2022 年5 月 11 日渤海北部海域 ML 4.6 地震，地震活动强度与频度均高于附近地区（海域），小震调冀东普等：2022 年 10 月 30 日渤海 ML 4.1 地震预测与思考地震地磁观测与研究44 卷 16制比的高值异常现象也提示该区目前具有较高应力背景。据此判断，华北地区 ML 4 地震平静后，继续在渤海海域发生 ML 4.0 以上地震的可能性较大。但汇总该区及周边地区当前存在的地震学及地球物理观测项目异常总体偏少，且存在的少量异常信度总体偏低，分析当前发生 MS 5.0 以上地震的可能性不大（国家地震局预测预防司，1997），但发生 ML 4 地震的风险较高。综上认为，莱州湾及附近的渤海海域地震活动增强，ML 4 地震的危险性进一步增加。因此，在 2022 年 10 月 19 日山东省地震局月地震趋势会商和 2022 年 10 月 26日山东省地震局周震情监视例会中，我们明确指出近期内（周/月时间尺度）渤海海域或附近地区 ML 4 地震发生的可能性较大。地震活动实况表明了此次预测正确、可信。本文所示图件均为 2022 年 10 月 30 日渤海 ML 4.1 地震发生前绘制（有记录可查）。图 4 莱州湾及附近海域 34 级地震活动Fig.4 ML 3-4 earthquake activity in Laizhou Bay and adjacent waters5.04.03.02.0201620142012201020082006200420022000201820202022年份ML5 结论与思考渤海 ML 4.1 地震发生后，山东地震台测震学与综合预报学科对此次地震的预测过程进行了回顾和总结，进一步梳理、肯定了震前出现的上述异常现象和预测结果，并结合当前地震预测工作的困难与前景，给出了一点认识和思考。我国南北地震带中南段中部近年来的强震活动与华北地区中等强度地震活动存在呼应关系，这为现阶段华北地区地震活动地点和强度的预判提供了依据。渤海海域及附近地区历史上曾多次发生强震，地震介质较破碎。针对该区这一地震地质特点，可采取小震调制比指标方法进行地震预测。此次地震预测中采用的地震活动背景和区域地震活动特点分析，可靠性佳的地震学参数异常、其他地震微观异常综合分析判断以及充分考虑特定研究区域、研究时段异常特点的细微变化，作为地震预测的有效途径，应在今后地震预测研究中充分运用。目前，对地震活动的本质性规律认识仍不足，地震孕育和发生的内在机理仍在研究、探索中，地球物理观测干扰因素较多，地震活动性指标的地域、时域性差异，使得通向地震精准预测的道路并不平坦。但是，50 多年来，我国已积累了 300 余次震例资料，相关内容的分析、对比与总结所形成的经验预测、具有物理基础的统计预测、多学科资料综合17第 2 期预测等预报方法已经在预报工作中进行了长期的探索实践，取得了比较丰富的经验，并发挥了重要作用。本次 ML 4.1 地震的预测正是这一实践的成功体现。参考文献曹凤娟，王亮，李君，等.南北地震带与华北地块强震间的相关迁移 J.地震学报，2015，37（4）：554-564.陈立琼.地震迁移现象研究综述 J.高原地震，2011，23（3）：1-7.陈宇卫，顾方琦，凌学书，等.中国大陆西部及周边地区地震活动特征的研究 J.地震地质，2001，23（3）：464-470.国家地震局预测预防司.地震短临预报的理论与方法“八五”攻关三级课题论文集”M.北京：地震出版社，1997：103-117.秦保燕，刘江峰，徐纪人，等.松潘大震震源过程研究 J.西北地震学报，1986，8（1）：1-10.秦保燕，汪进，姚立珣，等.由调制小震法初探中、强地震时空强预报 J.地壳形变与地震，1986，16（4）：293-304.苏鸾声.渤海、菏泽震区调制地震与邻区地震活动的关系 J.地震学刊，1990，（3）：87-90.苏鸾声.燕山渤海地震带两端地震活动的特征 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the Bohai Sea area on October 30,2022.It is pointed out that,before and after the occurrence of major earthquakes in the central southern section of the North-South Seismic Belt in recent years,there has been a long-term quiescence in earthquakes of medium or above in North China,and after the quiescence is broken,the distribution of subsequent ML 4 earthquakes also has certain rules to follow.There is a high-value anomaly of a small earthquake modulation ratio in Laizhou Bay and surrounding waters;ML 3 earthquakes are relatively active in the Bohai Sea and some nearby areas and the energy release of ML 3 earthquakes is gradually increasing.It hopes that the summary and analysis of the earthquake prediction process of the 2022 Bohai Sea ML 4.1 will provide a reference for future earthquake research-related work.Keywords：North China，moderate earthquake，seismicity evolution，ML 4.1 earthquake in the Bohai Sea area，earthquake prediction冀东普等：2022 年 10 月 30 日渤海 ML 4.1 地震预测与思考