利用地震前兆综合异常识别方法跟踪分析 张家口—渤海构造带地震活动

李 红 朱红彬

（中国北京100080 北京市地震局）

张家口—渤海构造带（下文简称张渤带）为地处华北地区的活动构造带，走向NW，规模巨大，构造复杂，沿走向与NE 向断裂带形成多处交汇。以地震对应概率谱计算为核心的地震前兆异常识别法（简称ECRS 方法）由王海涛等（2008）提出，后被应用于不同研究区域的地震活动分析（唐兰兰等，2011；冯建刚等，2012；卢显等，2012；李红等，2017）。本文采用此方法，以张渤带为研究区，建立该构造带各地震活动性参数的概率谱数据库，通过回顾性震例研究和外推式预测，开展中强地震前综合异常识别分析。

选取1970 年1 月至2020 年7 月张家口—渤海地震带小震目录（中国地震台网中心提供），利用K—K 法做余震删除处理。根据首都圈地区小震的完整性震级（武敏捷等，2013），以MS2.0 为研究区起始震级，将at值、mf值、b值、频度、D值、Rm值、缺震等地震活动性参数，以不同时间窗长进行扫描，得到各参数的时间序列值。

根据区域地震活动水平，以MS5.0 为目标震级，基于ECRS 方法，获取小震活动性参数（物理意义明确而相对独立）的地震对应概率谱，并建立概率谱数据库。在单地震学参数异常识别基础上，得到多点滑动极值概率谱，将不同参数的滑动极值求平均，得到多参数地震对应概率谱。总结1970—2018 年的震例规律，外推预测2019 年以来的地震。以6 个月、9 个月、12 个月、18 个月等不同时间窗长，1 个月为时间步长，开展多参数时间扫描计算。

（1）张渤带单参数概率谱时序结果显示，多数MS5.0 以上目标地震发生前均有高值异常出现，表明利用ECRS 方法，可提取与识别该区中强地震前的高值异常，对研究区地震活动异常跟踪有一定意义。不同地震活动性参数的单参数概率谱在中强地震前的异常表现形态有所不同，如异常起始和结束时间、异常幅度等可能存在差异。多参数地震对应概率谱可在单参数概率谱的基础上进一步突出中强震前的异常。

（2）不同时间窗长的单参数与多参数地震对应概率谱结果存在差异，异常阈值的选取也会对预测效能有所影响。通过比较不同滑动窗长的计算结果，认为滑动窗长为12 个月的多参数概率谱，以0.50 倍标准差为异常阈值的预测效果较好。此处以有震报准率（震前有异常的目标地震次数/目标地震次数）和异常对应率（对应目标地震的异常次数/总异常次数）2 个指标来评价预测效能。1970 年以来张渤带共发生10 次MS5.0 以上地震，将发震时间间隔在2 个月内的地震认为是一组，则共有9 次/组目标地震，其中7 次/组地震发生前出现高值异常，2 次/组漏报，有震报准率为7/9，漏报率为2/9；出现7 次/组高值异常，其中5 次高值异常对应目标地震，2 次高值异常无对应地震，虚报2 次，异常对应率为5/7，虚报率为2/7。2019 年地震资料的外推预测结果显示，多参数对应概率谱低于1970 年以来的均值，但开始出现小幅上升。

（3）通过多个窗长的多参数概率谱比较分析，发现自1970 年以来，张渤带概率谱时间曲线具有分段特征，体现在2000 年以前多参数概率谱时序曲线起伏变化大，2000 年以后则起伏相对减小，可能反映了张渤带地震活动具有时间分段性，也可能与小震完整性震级有关。在今后的分析中，对于时间分段活动明显的构造区域，结合分段特点来考虑异常阈值的判定可能更有意义。