楊飛霞，曹廣超，延軍平，王 侖

（1.青海師范大學(xué) 生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810001； 2.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 西安710062；3.青海省自然地理與環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001）

四川MS≥6.8級(jí)地震的時(shí)空對(duì)稱性研究

楊飛霞1,3，曹廣超1,3，延軍平2，王 侖1,3

（1.青海師范大學(xué) 生命與地理科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810001； 2.陜西師范大學(xué) 旅游與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，陜西 西安710062；3.青海省自然地理與環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，青海 西寧 810001）

20世紀(jì)以來，對(duì)地震的預(yù)測(cè)與分析希望能用人類的智慧減少地震災(zāi)害對(duì)人類的傷害，并取得了一些成果。選取四川MS≥6.8級(jí)以上地震，利用時(shí)間對(duì)稱法，通過三元、四元、五元可公度的計(jì)算，可公度結(jié)構(gòu)系圖和蝴蝶結(jié)構(gòu)圖的分析，結(jié)果顯示，2016、2020年發(fā)生地震信號(hào)較強(qiáng)，通過經(jīng)緯向遷移特征分析，大致判斷下次地震發(fā)生在31.0oN以北，101.6oE以西地區(qū)。并分析地震的發(fā)生與太陽黑子的關(guān)系。該預(yù)測(cè)對(duì)下一次四川地震的防災(zāi)工作有一定的意義。

對(duì)稱性；可公度；四川；地震

0 引言

2013年4月20日，四川省雅安市發(fā)生7.0級(jí)地震，震中蘆山縣（30.3oN，103.0oE）距成都100公里。地震造成了200多人死亡，11470人受傷，累計(jì)受災(zāi)人數(shù)達(dá)到38.3萬人，同時(shí)成都、重慶、陜西寶雞和貴陽等地都有不同程度的震感。

四川處于喜馬拉雅山地震帶，亞歐板塊與印度板塊相互之間擠壓，以及多地殼活動(dòng)造成該地區(qū)地震頻發(fā)[1]。印度板塊向東北方向移動(dòng)，造成喜馬拉雅弧和緬甸弧交匯深深地頂入四川地區(qū)及其附近，很大部分轉(zhuǎn)化為青藏高原的隆起[2]。根據(jù)張俊香[3]等人的研究，四川發(fā)生8.0級(jí)地震的超越概率值為0.03，換言之，四川發(fā)生這一風(fēng)險(xiǎn)水平的地震是33～34年一遇。1973年發(fā)生7.9級(jí)地震，到2006—2007年可能會(huì)發(fā)生大地震，實(shí)際發(fā)生時(shí)間為2008年，相差1～2年。據(jù)此可以基本判斷在接下來的25年左右，四川基本不會(huì)發(fā)生8.0級(jí)左右的大地震。

王騰[4]等人利用20世紀(jì)以來發(fā)生的13次地震成功預(yù)測(cè)2013年四川雅安MS≥6.8級(jí)以上地震，可以看出對(duì)稱性在對(duì)自然災(zāi)害，尤其是地震災(zāi)害的預(yù)測(cè)上有好的前例，可公度得到了較好的驗(yàn)證。本文運(yùn)用時(shí)間對(duì)稱性和空間對(duì)稱性的原理，通過可公度方法、可公度結(jié)構(gòu)系圖和蝴蝶結(jié)構(gòu)圖的分析，在王騰[4]等人成功預(yù)測(cè)2013年雅安地震的基礎(chǔ)上，選擇MS≥6.8級(jí)地震，計(jì)算下一次可能發(fā)生地震的年份，并分析地震震中的經(jīng)緯度遷移規(guī)律，判斷下次地震的位置，對(duì)四川地震災(zāi)害的預(yù)測(cè)和防護(hù)有一定的幫助，積極地應(yīng)對(duì)地震災(zāi)害，減少經(jīng)濟(jì)和人員損失。

1 研究區(qū)概況與資料來源

1.1研究區(qū)概況

四川省地跨青藏高原、橫斷山脈、云貴高原、秦巴山地、四川盆地等幾大地貌單元，地勢(shì)西高東低，由西北向東南傾斜[5]。最高點(diǎn)是西部的大雪山主峰貢嘎山，海拔高達(dá)7556米。四川地形復(fù)雜，處于板塊交界處的獨(dú)特地理位置使得四川地貌多樣，山地、高原、丘陵、盆地都可以在四川省內(nèi)看到，其中山地、高原和丘陵占全省面積的97.46%[6]。同時(shí)因地處喜馬拉雅山地震帶，四川地震頻發(fā)，是繼臺(tái)灣、西藏、新疆和云南之后全國第五大地震活動(dòng)區(qū)[7]。預(yù)測(cè)四川地震對(duì)四川災(zāi)害的防范有一定的意義。

1.2資料來源

本文資料主要選自2011年地震出版社出版的全球地震目錄，并結(jié)合中國地震臺(tái)網(wǎng)中心（http://www.cenc.ac.cn/）發(fā)布的最新地震消息，選取了自20世紀(jì)以來四川地區(qū)發(fā)生的14次MS≥6.8級(jí)地震，其中1976年四川松潘發(fā)生兩次7.2級(jí)地震則按一次計(jì)算, 2010年青海玉樹7.1級(jí)地震雖然在四川境外，但從地質(zhì)構(gòu)造和斷層帶位置分析，玉樹地震位于甘孜—玉樹斷層帶上，因此玉樹地震屬于四川地區(qū)范圍內(nèi)[8]，將其計(jì)入其中。四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震資料統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 四川地區(qū)20世紀(jì)以來MS≥6.8級(jí)地震序列表

2 時(shí)間對(duì)稱性及趨勢(shì)判斷

本文通過三元可公度方法計(jì)算，將已知的年份設(shè)為X1、X2、X3、X4…一直到Xn的時(shí)間序列，利用計(jì)算機(jī)軟件CalcNextYear計(jì)算出Xn+1，即要求的下一個(gè)可能發(fā)生災(zāi)害的年份，并用四元可公度，五元可公度驗(yàn)證Xn+1，三元、四元、五元可公度法得出的最佳結(jié)果可能不一樣，再用可公度結(jié)構(gòu)系圖和蝴蝶結(jié)構(gòu)圖進(jìn)一步判斷最佳年份。表1可知20世紀(jì)以來四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震的年份有1904，1923，1933，1936，1948，1955，1958，1967，1973，1976，1981，2008，2010，2013，可得X1=1904，X2=1923，X3=1933，X4=1936，X5=1948，X6=1955，X7=1958，X8=1967，X9=1973，X10=1976，X11=1981，X12=2008，X13=2010，X14=2013，求X15。

2.1可公度計(jì)算

利用三元可公度方法，計(jì)算下一個(gè)可能發(fā)生MS≥6.8級(jí)地震的年份，計(jì)算結(jié)果見表2。三元可公度計(jì)算X15=2016出現(xiàn)頻數(shù)最多為4次。

表2 四川地區(qū)三元可公度計(jì)算結(jié)果

表3 四川地區(qū)四元可公度計(jì)算結(jié)果

四元可公度計(jì)算結(jié)果見表3。根據(jù)四元可公度計(jì)算方式，預(yù)測(cè)下一次自然災(zāi)害發(fā)生的年份Xi，Xi=Xj+ΔX，Xj為自然災(zāi)害最后一次發(fā)生年份，2016年和2020年出現(xiàn)的頻數(shù)最多，分別為16次。

五元可公度計(jì)算的結(jié)果顯示2020年出現(xiàn)的頻數(shù)最多，為36次。根據(jù)可公度計(jì)算及驗(yàn)證，四川地區(qū)2016年和2020年發(fā)生強(qiáng)震的趨勢(shì)明顯，最有可能發(fā)生MS≥6.8級(jí)地震的趨勢(shì)。

2.2可公度結(jié)構(gòu)系圖

可公度結(jié)構(gòu)系圖是指運(yùn)用工整規(guī)范的網(wǎng)絡(luò)特征來直觀地表示某地地震災(zāi)害發(fā)生時(shí)間的規(guī)律性[9]，更加清晰地顯示出災(zāi)害發(fā)生時(shí)間上的對(duì)稱性。四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震的可公度結(jié)構(gòu)系圖見圖2。四川地區(qū)的歷史地震具有良好的可公度，同時(shí)該地區(qū)地震的時(shí)間序列性有一定的周期性，時(shí)間間隔以3年，19年，32年和40年最顯著。地震活動(dòng)可劃分為活躍期和平靜期，以1900年至今作為研究時(shí)段，在此時(shí)間尺度上，從地震發(fā)生的頻數(shù)可以看出1904—1923年為平靜期，19年間發(fā)生3次MS≥6.8級(jí)地震，1923—1936年為活躍期，1936—1948年為平靜期，1948—1981年為活躍期，1981—2008年為平靜期，27年間沒有發(fā)生大地震，2008—2016年或2008—2020年為活躍期,目前尚無定論。

2.3蝴蝶結(jié)構(gòu)圖

蝴蝶結(jié)構(gòu)圖即是自然災(zāi)害事件對(duì)稱性結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)，是可公度方法關(guān)于時(shí)間結(jié)構(gòu)認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步表達(dá)，其主要解決可公度計(jì)算中兩年份信號(hào)都較強(qiáng)時(shí)如何抉擇的問題[10]。四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震時(shí)間序列蝴蝶圖見圖3。經(jīng)計(jì)算，2016年四川地區(qū)發(fā)生MS≥6.8級(jí)地震的隨機(jī)概率為42.9%，不漏報(bào)置信水平40%，2020年分別為28.6%和26.7%。預(yù)測(cè)年份的隨機(jī)性概率T=m/n，m為實(shí)際預(yù)測(cè)的災(zāi)害次數(shù)，n為用于預(yù)測(cè)的總災(zāi)害事件次數(shù)，不漏報(bào)置信水平（1-a）=m/(n+1)。從圖3可知，與2016年有關(guān)的主周期是40年、3年，與2020年有關(guān)的主周期只有40（39）年。2016年發(fā)生地震的信號(hào)比2020年強(qiáng)。

3 空間對(duì)稱性及趨勢(shì)判斷

四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震震中的經(jīng)緯度遷移示意圖（圖4）。左圖緯度遷移圖以31.0oN為對(duì)稱軸，右圖經(jīng)度遷移圖以101.6oE為對(duì)稱軸。從圖中可以明顯看出，除第3次、第5次、第10次地震外，緯度遷移和經(jīng)度遷移具有明顯的規(guī)律性，即隨著緯度的增加（減?。┙?jīng)度隨之減?。ㄔ龃螅?。經(jīng)緯度遷移基本具有一致性，呈西北—東南走向，緯向震中向北遷移，經(jīng)向震中則向西遷移；緯向震中向南遷移，則經(jīng)向震中向東遷移。按照地震震中經(jīng)緯度遷移規(guī)律，下一次的地震震中經(jīng)緯度有兩種分布情況。第一種是緯向繼續(xù)向南遷移，緯度在31.0oN以南，經(jīng)向向東遷移，經(jīng)度在101.6oE以東；第二種是緯向向北遷移，緯度在31.0oN以北，經(jīng)向向西遷移，經(jīng)度在101.6oE以西。假設(shè)第15次地震震中經(jīng)緯度按照經(jīng)緯度遷移規(guī)律遷移，下一次的地震震中從東南—西北方向遷移，即在31.0oN以北，101.6oE以西地區(qū)，四川西北地區(qū)。

4 太陽活動(dòng)與四川地震機(jī)理性探討

地震是地球上板塊與板塊之間的碰撞擠壓引起的，屬于地球內(nèi)部能量所產(chǎn)生的效果，太陽活動(dòng)釋放能量提供外動(dòng)力[11]，對(duì)地震的發(fā)生具有深遠(yuǎn)意義。一般認(rèn)為，太陽活動(dòng)的變化會(huì)影響太陽所發(fā)出的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)的強(qiáng)弱影響對(duì)地球外殼的引力[12]，從而影響地殼之間運(yùn)動(dòng)，造成地殼之間相互碰撞擠壓，即產(chǎn)生地震。太陽黑子活動(dòng)是太陽活動(dòng)的一種表現(xiàn)，其變化數(shù)被作為表示太陽活動(dòng)強(qiáng)弱的一種指標(biāo)[13]。

太陽黑子數(shù)變化具有周期性，平均11年一個(gè)周期，大致經(jīng)過3～5年太陽黑子數(shù)較其他年份達(dá)到最大值，也就是所說的太陽黑子峰年，再經(jīng)過5～7年太陽黑子數(shù)達(dá)到極小值，也就是所說的太陽黑子谷年[14-16]。根據(jù)NASA（美國國家航空航天局）數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，1902年，太陽黑子進(jìn)入第14個(gè)周期，到2009年進(jìn)入第24個(gè)周期，第24周期預(yù)計(jì)到2020年結(jié)束。一個(gè)周期以太陽黑子數(shù)的極小值為開始，達(dá)到極大值后開始下降到另一個(gè)太陽黑子極小值結(jié)束，這個(gè)極小值也是下一個(gè)周期的開始，所以太陽黑子的周期不是嚴(yán)格按照11年的規(guī)律[17-18]。從圖5可以看出第15、16、18、19、22個(gè)周期以10年為一個(gè)周期，第20周期以12年為一個(gè)周期，第23周期以13年為一個(gè)周期。

四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震與太陽黑子活動(dòng)的關(guān)系（圖5），20世紀(jì)發(fā)生的14次地震有8次發(fā)生在太陽黑子數(shù)的谷年或太陽黑子活動(dòng)的峰后期，有6次地震發(fā)生在太陽黑子數(shù)的峰年或太陽黑子活動(dòng)的峰前期，有9次地震發(fā)生在雙周期內(nèi)，5次地震發(fā)生在單周期內(nèi)?？梢钥闯觯柡谧臃搴笃诤碗p周期是地震發(fā)生較多的時(shí)間段。據(jù)NASA推測(cè)，2013年太陽黑子活動(dòng)達(dá)到頂峰，太陽黑子數(shù)達(dá)到極大值，實(shí)際是2014年是太陽黑子峰年，太陽黑子數(shù)達(dá)到113.3，是近幾個(gè)周期中峰值最小的周期。第20個(gè)周期太陽黑子峰值較其他周期較小時(shí)發(fā)生多次地震，可以推測(cè)，峰值較小的周期發(fā)生的地震可能性越大。2016年和2020年則完全符合前3個(gè)特點(diǎn)，所以判斷2016年和2020年發(fā)生地震具有其合理性。

5 結(jié)論

（1）利用可公度方法計(jì)算、可公度結(jié)構(gòu)系圖和蝴蝶結(jié)構(gòu)圖驗(yàn)證，四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震具有良好的可公性，2016年和2020年發(fā)生地震的信號(hào)較強(qiáng)。

（2）四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震的震中空間分布大致具有西北—東南趨勢(shì)，根據(jù)此規(guī)律，下一次發(fā)生地震震中的遷移方向應(yīng)為東南向西北方向遷移。

（3）四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震震中的經(jīng)緯度遷移具有良好的規(guī)律性。緯向震中向北遷移，經(jīng)向震中向西遷移，緯向震中向南遷移，經(jīng)向震中向東遷移。假設(shè)該區(qū)域的遷移規(guī)律不變，則第15次地震震中的遷移方向?yàn)榫曄蛘鹬邢虮边w移，經(jīng)向震中向西遷移，在31.0oN以北，101.6oE以西地區(qū)。

（4）分析四川地區(qū)MS≥6.8級(jí)地震與太陽黑子活動(dòng)的關(guān)系，太陽黑子峰值較小的周期是地震發(fā)生的活躍期，同時(shí)太陽黑子峰后期和雙周期發(fā)生地震的可能性較大，趨勢(shì)判斷2016年和2020年處于雙周期的太陽黑子峰后期，且第24周期的太陽黑子峰值較小，因此2016年和2020年發(fā)生地震的可能性較大。

對(duì)稱性方法是研究自然災(zāi)害趨勢(shì)的一種方法[19]，對(duì)自然災(zāi)害的趨勢(shì)判斷具有一定的意義，運(yùn)用對(duì)稱性方法對(duì)自然災(zāi)害趨勢(shì)做一定的判斷，可以在一定程度上減少自然災(zāi)害對(duì)人類社會(huì)的破壞。利用人類科學(xué)的力量預(yù)測(cè)地震，為防震減災(zāi)工作服務(wù)，是我們一直努力的方向。

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THE SPACE-TIME SYMMETRY OF THE EARTHQUAKE DISASTERS（MS≥6.8） IN SICHUAN REGION

YANG Fei-xia1,3，CAO Guang-chao1,3，YAN Jun-ping2，WANG Lun1,3

(1.Qinghai Normal University，College of Life and Geographical Sciences，Qinghai Xining 810001，China；2.Shanxi Normal University，College of Tourism and Environment，Shanxi，Xi’ an 710062，China；3.Qinghai Province Key Laboratory of Physical Geography and Environmental Process，Qinghai Xining 810001，China)

ract: Since the 20th century, people began to Quake prediction, hoping to use human intelligence to reduce earthquake damage to the human, and some results have been achieved. Selected Sichuan region data MS≥6.8,using the method of commensurability information extract including ternary, quaternary and quintuple, commensurability structure and butterfly structure to analyze. The results show: there is a strong earthquake signal in the 2016 and 2020 year. According to the weft transfer characteristic analysis, we find that the next earthquake may occur in the northern of 31.0oN, western of 101.6oE, and analyze the relationship with macula. The forecast for the next of the Sichuan earthquake disaster prevention work has a certain meaning.

ds: symmetry; commensurability ; Sichuan; earthquake

P315.7

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2016.04.005

1674-8565（2016）04-0032-06

國家社會(huì)科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目—西部重大災(zāi)害時(shí)空規(guī)律的統(tǒng)計(jì)研究（14AZD094）；青海省自然地理與環(huán)境過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（2014-Z-Y24，2015-Z-Y01）

2016-07-24

2016-08-23

延軍平（1956-），男，教授，博士生導(dǎo)師，現(xiàn)主要從事區(qū)域?yàn)?zāi)害與區(qū)域開發(fā)研究。E-mail: yanjp@snnu.edu.cn

楊飛霞（1993-），女，江蘇省南京市人，碩士研究生，現(xiàn)主要從事地表環(huán)境過程研究工作。E-mail: yfx812@163.com