邵媛媛，楊士超，王 巖，錢 蕊，毛佳寧

（遼寧省地震局，遼寧 沈陽 110034）

0 引言

調(diào)制小震法是利用經(jīng)常作用于地殼的周期性固體潮對(duì)不均勻地殼（指介質(zhì)的不均勻和應(yīng)力集中程度的不均勻）的調(diào)制作用所誘發(fā)的小震活動(dòng)圖像，探測(cè)地震活動(dòng)帶或區(qū)內(nèi)地殼介質(zhì)強(qiáng)弱分布，尋找高應(yīng)力集中區(qū)，進(jìn)行中強(qiáng)地震位置的預(yù)報(bào)[1-3]。固體潮主要是月亮對(duì)地球的引力作用所致，在固體潮期間發(fā)生的小震被稱為調(diào)制地震[1-2]，在固體潮期間發(fā)生的小震數(shù)占總地震數(shù)的比例增加，這種比例稱為小震調(diào)制比。一般認(rèn)為，在臨近地震前，由于震源區(qū)及周圍應(yīng)力水平很高，此時(shí)固體潮對(duì)該地區(qū)的調(diào)制作用增強(qiáng)，從而小震調(diào)制比升高。該方法首先在1972年12月3日西吉5.5級(jí)地震回顧性試探研究中得到驗(yàn)證[2]。此后多位研究人員分別采用中等調(diào)制地震，調(diào)制地震頻次，調(diào)制小震的非穩(wěn)態(tài)短期異常特征及震中附近地區(qū)的小震調(diào)制比時(shí)間序列相結(jié)合等方法進(jìn)行強(qiáng)震預(yù)測(cè)研究[4-10]，結(jié)果表明，地震的調(diào)制特征對(duì)中強(qiáng)地震預(yù)報(bào)具有一定意義。在此基礎(chǔ)上，韓顏顏（2017）針對(duì)西北地區(qū)中強(qiáng)地震發(fā)生前固體潮特征研究給出了固體潮調(diào)制陰歷時(shí)段和小震調(diào)制比閾值[11]。

以往學(xué)者研究主要基于中國(guó)西部地區(qū)，并有較好的預(yù)報(bào)效能[4，11]，對(duì)于遼寧地區(qū)的小震調(diào)制比異常，一些學(xué)者也做了相關(guān)工作，谷光裕（1999）發(fā)現(xiàn)了海城7.3級(jí)地震和彰武4.8級(jí)地震前調(diào)制小震的圍空和成帶的特征，確定調(diào)制地震的空間分布再勾畫異常統(tǒng)計(jì)區(qū)[5]。本文將采取全區(qū)域的空間掃描進(jìn)行調(diào)制比異常的篩選，并對(duì)遼寧及鄰區(qū)進(jìn)行震例回溯分析，分析遼寧地區(qū)小震調(diào)制比的映震能力及時(shí)空演化特征。

1 震例與資料選取

選取1970年以來遼寧及鄰區(qū)（38°~44°N，119°~126°E）11個(gè)MS≥4.6震例（表1）。首先利用震級(jí)-序號(hào)法對(duì)1970年以來遼寧及鄰區(qū)地震目錄的最小完整性震級(jí)進(jìn)行評(píng)估[12-13]，以ML1.0作為起算震級(jí)，受1975年海城MS7.3地震的影響，1970—1989年遼寧地區(qū)最小完整性震級(jí)較高，最小完整性震級(jí)為ML3.0；1990—2007地震目錄的最小完整性震級(jí)持續(xù)在ML1.5左右。2007年之后，由于數(shù)字測(cè)震臺(tái)網(wǎng)的改造，最小完整性震級(jí)發(fā)生了一系列的波動(dòng)，但仍處于一個(gè)較低的水平（約為ML2.0），2012年后，該波動(dòng)略有緩解。為后續(xù)震例回溯研究的統(tǒng)一性，本文對(duì)于1970年至1999年的震例分析的最小完整性震級(jí)定為ML3.0，2000年以后的地震目錄最小完整性震級(jí)定為ML2.0。調(diào)制陰歷時(shí)段選為初一和初二（朔），初七至初九（上弦）、十五至十七（望），甘二至甘五（下弦）共計(jì)12天[11]。在遼寧地在區(qū)域空間窗掃描計(jì)算中，設(shè)定空間圓形窗半徑為0.5°，空間步長(zhǎng)經(jīng)緯度各為0.2°，空間窗內(nèi)統(tǒng)計(jì)地震個(gè)數(shù)不少于3個(gè)，震級(jí)下限設(shè)為最小完整性震級(jí)。時(shí)間窗長(zhǎng)為1年，步長(zhǎng)分別為3個(gè)月，6個(gè)月，1年。時(shí)間域分析小震調(diào)制比異常，異常閾值設(shè)為0.59。

2 震例回溯研究

選取表1震例分別掃描，計(jì)算震前1年、半年、3個(gè)月，窗長(zhǎng)1年的調(diào)制比，分析震前區(qū)域調(diào)制比空間分布是否存有異常，及異常的時(shí)間演化特征，給出遼寧地區(qū)小震調(diào)制比異常的地震對(duì)應(yīng)率。

圖4 1980年1月8日朝鮮天摩山5.7級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.4 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before North Korea Tianmoshan M5.7 earthquake on January 8，1980

圖5 1982年2月14日朝鮮殷栗5.4級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.5 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before North Korea Unryul M5.4 earthquake on February 14，1982

圖6 1988年2月25日彰武4.8級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.6 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Zhangwu M4.8 earthquake on February 25，1988

圖7 1996年7月17日遼蒙交界4.6級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.7 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before M4.6 earthquake in the junction area between Liaoning and Inner Mongolia on July 17，1996

圖8 1999年11月29日岫巖5.4級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.8 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Xiuyan M5.4 earthquake on November 29，1999

圖9 2003年8月16日內(nèi)蒙巴林左旗5.9級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.9 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Bairin Left Banner M5.9 earthquake in Inner Mongolia on August 16，2003

圖10 2013年1月23日燈塔5.1級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.10 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Dengta M5.1 earthquake on January 23，2013

圖11 2013年4月22日科爾沁5.3級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.11 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Horqin M5.3 earthquake on April 22，2013

圖12 2016年5月22日朝陽4.6級(jí)地震前1年、6個(gè)月，3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.12 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Chaoyang M4.6 earthquake on May 22，2016

圖2 -12給出了表1中11個(gè)震例震前一年內(nèi)小震調(diào)制比的時(shí)空演化情況，可以發(fā)現(xiàn)遼蒙交界4.6級(jí)、岫巖5.4級(jí)、燈塔5.1級(jí)、朝陽4.6級(jí)這4次地震前一年在主震附近約150km的范圍內(nèi)出現(xiàn)明顯的小震調(diào)制比高值異常；異常區(qū)域的異常強(qiáng)度和空間大小的演化特點(diǎn)表現(xiàn)不一:其中遼蒙交界4.6級(jí)和燈塔5.1級(jí)的小震調(diào)制比異常在震前一年最明顯，震前6個(gè)月異常顯著程度減弱，異常區(qū)域大小有所收縮，至地震前3個(gè)月異常區(qū)域變得不明顯；岫巖5.4級(jí)在震前一年小震調(diào)制比異常值0.62左右，在震前6個(gè)月異常區(qū)域有所收縮，但異常程度增強(qiáng)，異常區(qū)域內(nèi)調(diào)制比最大值為1，一直到地震前3個(gè)月，調(diào)制比異常區(qū)域有繼續(xù)縮小的趨勢(shì)，而異常程度依然表現(xiàn)明顯；而朝陽4.6級(jí)地震，震前一年異常程度最顯著，至地震前6個(gè)月異常區(qū)域有所擴(kuò)大，至地震前3個(gè)月，小震調(diào)制比異常程度依然比較顯著，但異常區(qū)域大小出現(xiàn)收縮，相對(duì)遼蒙交界4.6級(jí)和燈塔5.1級(jí)地震前3個(gè)月的調(diào)制比異常表現(xiàn)不一樣。從上述分析來看，遼寧地區(qū)震前的調(diào)制比異常通常出現(xiàn)在震前一年，而且異常顯著程度也最強(qiáng)，在震前的整個(gè)時(shí)空演化過程中，震前調(diào)制比異常的顯著程度和異常區(qū)域的變化有明顯的差異，但大部分隨時(shí)間的演化，調(diào)制異常顯著程度會(huì)減弱，異常區(qū)域范圍會(huì)有所收縮。其他7次震例中，雖然在研究范圍內(nèi)出現(xiàn)了小震調(diào)制比異常區(qū)域，但異常與主震相距太遠(yuǎn)，難以確定是否為主震的前兆調(diào)制比異常。綜合分析認(rèn)為小震調(diào)制比異常對(duì)遼寧中強(qiáng)地震的預(yù)測(cè)是有一定的指示意義。

圖2 1975年2月4日海城7.5級(jí)地震前1年、6個(gè)月、3個(gè)月前的小震調(diào)制比分布Fig.2 The modulation ratio distribution of small earthquakes one year，six months and three months before Haicheng M7.5 earthquake on February 4，1975

3 遼寧地區(qū)當(dāng)前固體潮調(diào)制比空間掃描特征

前文的震例檢驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，固體潮調(diào)制比對(duì)遼寧地區(qū)MS≥4.6地震的發(fā)生有一定的指示意義。為此以一年窗長(zhǎng)、步長(zhǎng)1個(gè)月對(duì)2019年10月以來遼寧地區(qū)的固體潮調(diào)制比進(jìn)行時(shí)空掃描計(jì)算（圖13），結(jié)果顯示遼蒙交界營(yíng)口蓋州附近地區(qū)在2019年10月開始出現(xiàn)小震調(diào)制比異常，在后續(xù)的3個(gè)月內(nèi)異常幅值有增強(qiáng)、異常范圍擴(kuò)大的跡象，2020年7月至2020年8月，高值異常顯著程度減弱；2020年10月后異常主要集中在遼蒙交界地區(qū)；按上述震例分析，遼蒙交界地區(qū)的異常在1975年海城7.3級(jí)、1996年7月17日遼蒙交界4.6級(jí)和2016年朝陽4.6級(jí)地震前出現(xiàn)過，這三次地震中有兩次是報(bào)準(zhǔn)震例。目前遼蒙交界再次出現(xiàn)異常，未來需繼續(xù)關(guān)注遼蒙交界及遼西地區(qū)是否有發(fā)生ML5.0地震的危險(xiǎn)性。

圖1 1970—2019年遼寧地震目錄最小完整性震級(jí)評(píng)估（序號(hào)法）Fig.1 Catalogue completeness analysis for Liaoning from 1970 to 2019（serial number method）

圖13 遼寧地區(qū)2019年10月1日至2020年10月31日調(diào)制比時(shí)空演化Fig.13 The spatio-temporal evolution of earth tidal modulation ratio form October 1，2019 to October 31，2020 in Liaoning region

4 結(jié)論與討論

通過對(duì)遼寧及鄰區(qū)11個(gè)MS≥4.6級(jí)地震震例的調(diào)制比空間掃描計(jì)算分析，在以中國(guó)西部地區(qū)調(diào)制比異常閾值0.59為參考的情況下，固體潮調(diào)制比空間分布在遼寧地區(qū)中強(qiáng)地震前一年有出現(xiàn)明顯的異常?？紤]到朝鮮天摩山5.7級(jí)和朝鮮殷栗5.4級(jí)發(fā)生在遼寧境外，地震目錄資料不完整，除去這兩次震例，計(jì)算小震調(diào)制比異常的地震對(duì)應(yīng)率為44.4%；從震例的分析結(jié)果來看，遼西地區(qū)的固體潮調(diào)制比異常特征表現(xiàn)相對(duì)明顯些，對(duì)該地區(qū)中強(qiáng)地震預(yù)測(cè)發(fā)生有一定的指示意義。針對(duì)當(dāng)前在遼蒙交界地區(qū)表現(xiàn)出的固體潮調(diào)制比異常，分析認(rèn)為未來一年在遼西及遼蒙交界有發(fā)生MS≥4.6地震的可能。

潮汐力觸發(fā)地震的問題一直存有爭(zhēng)議，即使地震發(fā)生在調(diào)制時(shí)段內(nèi)，也不一定是由潮汐力觸發(fā)的，本文只針對(duì)現(xiàn)有的震例進(jìn)行空間域內(nèi)在震前3個(gè)月，6個(gè)月，1年前窗長(zhǎng)1年進(jìn)行空間掃描。采用的調(diào)制比閾值為0.59，該閾值以全國(guó)地震資料為統(tǒng)計(jì)總樣本得出的結(jié)果，對(duì)于遼寧地區(qū)的適用性可能存在不足之處，但以此閾值對(duì)遼寧2016年5月22日朝陽4.6級(jí)地震前的小震調(diào)制比異常分析，有很好的前兆指示意義。為更好的應(yīng)用固體潮調(diào)制比異常在區(qū)域中強(qiáng)地震前的預(yù)測(cè)，下一步可以深入研究適用遼寧地區(qū)的固體潮調(diào)制比異常閾值，包括異常出現(xiàn)時(shí)段以及震前時(shí)空演化特征。

東北地區(qū)2021年第一季度M L≥3.0級(jí)地震目錄The earthquakes（M L≥3.0）catalogue of first quarter in northeastern area，2021.

致謝：感謝中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部韓顏顏博士提供的調(diào)制比計(jì)算程序!