广西东部两次5 级地震预测回顾与讨论

郭培兰，莫佩婵，李 莎，牟剑英

（广西壮族自治区地震局，南宁 530022）

0 引言

自20 世纪60 年代国内地震工作者开始地震预测预报探索研究以来，人们对于地震的孕育机理、孕震过程和不同阶段的前兆表现有了一定的了解和认识，依据这些认识和和经验，确立了长、中、短、临渐进式的地震预报思路[1]。经过进一步开展地震预测指标体系梳理工作，国内地震预报研究取得了很大的发展[2-3]。但是地震预报是一个世界上尚未解决的科学难题，已经取得的进展离突破地震预报的最终目标还有非常遥远的距离。虽然取得了部分较为成功的预报实例，但虚报、漏报和错报还占有相当的比例，所以必须加强震例总结提高对地震的孕育及其前兆的认识。2016—2019 年间，广西东部发生2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震和2019 年10 月12 日北流5.2 级地震，广西地震局预报人员对这两次地震都做出了较准确的长期、中期和短期预测，但也存在一些不足和值得反思的问题。本文针对这两次5 级地震的预测情况、震前典型异常特征等问题进行了讨论，为广西东部未来中等地震预测工作提供参考依据。

1 时间预测

广西地区年度重点监视的测震学长期预测指标有1 项，中期预测指标有14 项，短期预测指标有2 项。前兆学长期预测指标有1 项，中期预测指标有15 项，短期预测指标有3 项，按照重点监视预测指标进行震情跟踪回顾。

1.1 长期预测

2016年7月31日苍梧5.4级地震和2019年10月12日北流5.2 级地震发生在东南沿海地震带西部，东南沿海地震带5.0 级以上地震明显存在着2 个地震活动周期，每个活动周期为320 年左右，第一个活动周期大约在1 400—1700 年间，第二个活动周期始于1701 年，目前应处于第二个活动周期剩余释放阶段的后期。每个地震活动周期分为平静期与活跃期[4]，1900 年至今属于第二活动周期的活跃期，该活跃期分为5 个活跃幕与4 个平静幕（图1)，前3 个平静幕持续时间最长的为15 年，最短的为10 年，平均为12.7 年①广西地震局.广西2014 年度地震趋势研究报告[R].2013.。东南沿海地震带自2000 年进入20 世纪以来的第4 平静幕，截至2013 年9 月，第4 个平静幕已经持续近14 年，超过平均平静时间间隔。因此认为，未来1～3 年东南沿海地震带可能进入下一个活跃幕。广西桂东南地区属于东南沿海地震带西段，未来10 年桂东南地区地震活动增强，存在发生中强地震的危险。根据GPS 观测结果显示，2002—2008 年底四川泸州—福建厦门和四川泸州—海南琼中两条基线均呈压性变化，汶川地震后转为张性变化，2012—2020 年为增强的压性变化②广西地震局.广西2016 年度地震趋势研究报告[R].2015.，表明当前应力处于较高水平，有利于中强地震的活动，因此这两条GPS 基线长期压性变化做为长期异常进行跟踪。广东省地震局关于2019 年华南地区半年会商会地震趋势研究报告中也提出，近NS 向GPS 基线（印度尼西亚-华南）变化在2011—2012 年由伸长转向缩短，2011 年前基线拉伸，2012 年基线缩短，表明华南块体受到的挤压作用增强，未来地震活动增强③广东省地震局.华南地区半年会商会地震趋势研究PPT[R].2019.，也表明了华南块体未来发生中强地震危险性增强。实际结果是：在预期的时间和地点发生了苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震，说明《广西壮族自治区2014 年度地震趋势研究报告》对桂东南地区的长期预测较为合理。

图1 1900 年以来东南沿海地震带5 级地震M-t 图

1.2 中期预测

1)测震学异常

2007 年9 月7 日云南富宁县ML4.6 地震后，广西及邻区ML4.0 地震平静达1 542 天，约4.2 年；2011 年11 月27 日发生北部湾ML4.1 地震，4 级地震平静被打破至2013 年，每年均会发生4 级地震，2013 年4 级地震累计频次（3 年滑动1 年步长）达到异常阈值3，认为出现异常；2016 年7 月31 日发生苍梧5.4 级地震后异常持续，频次持续升高；至2019 年11 月，4 级地震增强异常持续时间最长、异常幅度最大，表现出与前4 次异常明显不同的特点。前4 次异常在中强震后虽然持续，但是逐步下降。2017 年4 级地震累计频次（3 年滑动1 年步长）高达8 次，远高于异常阈值3④广西地震局.广西及邻区ML4 以上地震活动显著增强异常分析报告[R].2019.，然后发生北流5.2 级地震（图2）。在苍梧5.4 级地震及北流5.2 级地震震例总结中提出4 级地震增强异常，而震前没有提出该异常。2014 年1 月1 日至2014 年7 月29 日，广西及邻区仅发生1 次3 级地震，即3 月8 日陆川ML3.0地震，该时间段3 级地震较少，持续时间半年以上。依据以往工作经验，认为属于3 级地震活动平静时间段[5]。2014 年7 月30 日至2014 年12 月31 日，广西及邻区半年时间内发生8 次3 级以上地震（远高于年均8 次水平），主要发生在粤桂交界地区，2014 年12 月24 日周会商提出广西及邻区自2014 年7 月开始出现3 级地震增强异常，未来2 年可能会发生5 级以上地震；在地震活动异常增强过程中，其他地震活动性异常具有一定的同步性，先后出现震群活跃异常[6]、平果窗开窗异常[7-9]、桂北弱震区ML2.8 地震平静被打破等异常[10-12]。2014 年11 月至苍梧5.4 级地震前，共发生了9 次震群或小地震丛事件，位于桂西和桂北地区，其中在平果、合山各发生2 次震群，呈NE 向带状分布。首先在广西隆安发生小地震丛，持续时间从2014 年10 月17 日至12 月4 日，共7 次地震，其中：ML1.0～1.9 一次、ML2.0～2.9 四次、ML3.0～3.9 二次，最大地震为11 月20 日隆安ML3.1 地震。2014 年11 月21 日广西地震局监测预报中心召开地震趋势会商会，分析此次震群的成因，认为是震群异常进行持续跟踪，根据2014—2015 年地震异常情况，在2015 年10 月份年度会商中提出2016 年广西发生5 级以上地震的可能性大。2016 年1 月平果窗发生ML3.0 地震，震级超过ML2.5 属于开窗异常。在桂北弱震区，2016 年3 月7 日平乐ML3.0 地震打破弱震区ML2.8 以上3 年地震平静，约4 个月后发生苍梧5.4 级地震，地震活动性参数类时间扫描曲线如频度、断层总面积、b 值等也同步出现异常。2016 年5 月份的半年会商及月会商再次提出广西地区下半年会发生5 级以上地震，2016 年7 月31 日发生苍梧5.4 级地震。

图2 广西及邻区ML4.0 以上地震N-t 图（1973 年1 月至2019 年12 月）

2017 年10 月23 日 凤 山ML3.3 地 震 后，至2018 年7 月31 日期间，广西及邻区仅发生ML3.0 地震2 次，远低于年均水平，再次出现3 级地震活动相对平静时段，平静持续时间为10 个月。2018 年8 月1 日至2019 年7 月31 日，广西及邻区出现3 级地震密集发生，分析认为广西及邻区出现3 级地震显著增强异常现象，尤其广西境内短时间内发生6 月25 日上思ML3.3 地震、7 月14 日龙州ML3.5 地震、7 月24 日隆林ML3.5 地震，1 个月内发生3 次ML3.0以上地震表明广西及邻区应力场进一步增强。在2019 年7 月24 日的周震情跟踪会上，对此次广西及邻区3 级地震活动异常增强现象进行了充分讨论⑤广西地震局.广西及邻区ML3 级以上地震活动显著增强异常分析报告[R].2019.。与苍梧5.4 级地震震前异常一样，在地震活动异常增强过程中，其他地震活动性异常具有一定的同步性。2016 年9 月26 日广西柳城ML3.1 地震后，桂北弱震区ML2.8 地震出现了长时间平静现象；2018 年12 月5 日，广西贺州发生ML3.4 地震，打破持续了弱震区2 年2 个月的ML2.8 级地震平静。震例的回溯性统计结果表明，桂北弱震区长时间ML2.8 地震平静具有一定的中强震指示意义，平静打破后约2 年时间内广西及邻区发生中强震，所以将此项异常作为中短期预测指标进行了跟踪。广西地震局监测预报中心在2018 年12 月12 日的周例会报告中，桂北弱震区ML2.8 平静被打破列为新出现的震兆异常，指出了未来强震的紧迫性⑥广西地震局.桂北弱震区ML2.8 级地震平静被打破异常分析报告[R].2019.。2016 年7 月31 日苍梧5.4 级 地震后至2019 年1 月，2 年时间内广西及邻区没有震群活动，2019 年1—10 月在广西境内发生3 次震群活动[13-17]，在2018 年6 月至2019 年10 月在粤桂交界邻区的广东信宜、高州、阳江发生6 次震群活动，2019 年7 月14 日龙州ML3.5 震群发生后，提出了震群活跃异常，地震活动性参数类时间扫描曲线也出现了异常。

苍梧5.4 级地震前跟踪的中期异常出现14 项，北流地震前跟踪的中期异常出现13 项，两次地震异常差异不大。北流地震前平果窗没有出现开窗异常，通过分析认为苍梧5.4 级地震前平果窗附近地震活动水平较高，而北流5.2 级地震前桂西地震活动水平较低，桂西地区应力水平较低。

2）前兆学异常

广西地区年度重点监视对时间预测有意义的前兆学中期预测指标15 项⑦广西地震局.广西地震局2020 年度震情监视跟踪技术方案[R].2019.。2016 年苍梧5.4 级地震和2019 年北流5.2 级地震前提出的异常共4 项，分别为桂平西山水位、北海咸田水位、合浦石康水位、南宁石埠水位均出现异常，并提交异常核实报告，同时在半年会商及月会商提出了广西地区东部会发生5 级以上地震。桂平西山井自1994 年3 月开始观测，除降雨外无其他明显干扰源；固体潮日变形态非常清晰，日最大潮差0.05 m 左右，同震效应明显，具夏高冬低准年变；2015 年5 月至2016 年6 月，水位虽因多次受降雨影响有间歇性突升，但总体持续低值，打破正常年变规律；2016 年7 月31 日发生苍梧5.4 级地震，地震发生时产生的同震阶变幅度为0.14 m，井震距168 km；2018 年4 月至北流5.2 级地震期间，水位一直持续上升，在降雨明显减少的季节仍未下降，表现为高值异常，2019 年10 月12 日发生北流5.2 级地震（图3a）。

图3 2014 年1 月 至2019 年12 月水位曲线图

北海咸田水位井自1987 年7 月开始观测，受海潮、台风、气压的影响较大，水位不直接受降雨影响，滞后降雨3～4 个月；固体潮日变形态清晰，日最大潮差0.1m；具有清晰的年变动态，每年10 月至次年2 月为最高值，尔后迅速下降，在4—6 月达到最低值，形成一个卧“S”形的年动态变化。北海咸田水位破年变现象与北部湾及桂东南地区的中强地震活动有较好的对应关系，2016 年1 月，北海水位没有下降反而上升，出现破年变异常，异常7 个月发生2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震。2019 年1 月，北海咸田水位在年降雨量相对正常的情况下持续上升，没有下降，打破了每年4—6 月水位处于最低值的正常年变规律，异常出现后，2019 年5 月及7 月先后两次对其开展调查核实，10 月发生北流5.2 级地震（图3b）。

合浦石康井自1995 年6 月开始观测，受地表水、台风等气象因素影响较大。水位不直接受降雨影响，滞后降雨2－3 个月左右；固体潮日变形态清楚，日最大潮差较小，约0.02 m 左右；水位每年6、7 月为最高值，之后开始迅速持续下降，至9 月达最低值，之后又快速回升，形成“N”字形的年变规律。自观测以来，合浦石康水位因受海潮影响经常出现持续1 小时至十几天不等的扰动现象，该现象表现为水位上下变化频繁，同时伴有阶变和突跳。历史观测资料表明，该水位有3 次受扰动时间持续长达6—8 个月，破坏了正常的年变规律，而3 次长时间的扰动结束后，分别发生了2011 年3 月11 日日本9.0 级地震、2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震，以及2019 年10 月12 日北流5.2 级地震（图4a）。通过上述震例分析，初步认为合浦石康井水位在出现持续6 个月以上的扰动后，扰动持续期间或结束3 个月后，桂东南地区有发生5.0 级以上地震的可能。

南宁石埠井于1988 年开始观测，期间多次因故停测，但数据总体连续、可靠，水位观测受降雨和邻近邕江水位影响明显，具有夏高冬低的年变。该台能观测到清晰的固体潮，日潮差在8 cm 左右；水位2004 年5 月1 日开始呈总体上升趋势，最大上升幅度为1.94 m。历史资料及现有数据显示，1988 年11 月6 日云南澜沧-耿马7.6 级、7.2 级地震、1988 年11 月10 日广西北部湾5.0 级，以及2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震前，该井均出现井水翻花冒泡、水位上升溢出等宏观异常现象[18-21]。2019 年2 月后，石埠井又多次出现井水间歇性冒顶，8 月4 日始井水没有再出现下降，持续溢出，并伴有翻花冒泡现象，期间发生了2019 年10 月北流5.2 级地震和2019 年11 月25 日靖西5.2 级地震（图4b）。石埠井距北流5.2 级地震较远，约260 km，石埠井水位升高是否与北流5.2 级地震有关，还需要进一步进行研究。

图4 2014 年1 月 至2019 年12 月水位曲线图

1.3 短期预测

中期预测意见提出后，不但要跟踪判定依据异常的发展变化，而且还要对尚未出现异常的测项进行跟踪，这样才能及时捕捉新出现的短临异常。广西地区年度重点监视短期指标5 项，分别为ML≥2.0 地震频次突变、ML≥2.0 地震显著平静、北海咸田水位与桂平西山水位加速上升、地磁低点位移异常，苍梧5.4 级地震前与北流5.2 级地震前5 项短临指标同步出现异常。根据以上异常指标，2016 年年中会商及5 月份月会商提出了在广西未来3 个月会发生5 级以上地震。广西地震局监测预报中心在2019 年9 月周会商提出了“近期在粤桂交界地区发生5 级以上地震的可能性大”的预测意见，尤其是2019 年9 月的月会商上提出了在广西陆川与北流一带会发生5 级以上地震可能的预测意见。

1.4 综合分析

图5 是2010—2020 年异常项数，2013 年3 月20 日平果4.5 级地震前异常较少，持续时间较短；2016年7月31日苍梧5.4级地震和2019 年10 月12 日北流5.2 级地震前异常较多，持续时间较长。表1 是时间预测测震学异常情况登记表，表2 是时间预测前兆学异常情况登记表。重点监视的长、中、短期时间预测指标在苍梧地震和北流地震前均出现异常，测震学异常最多。经过以上分析，主震前出现的异常多，震级越大异常越多、持续时间越长，表明应力也越强，体现了地震孕育的不同发展过程，这个过程的不同阶段显示不同特征的异常。根据以上地震异常特征，还不可能对破坏性地震做出很准确的临震预报，但是在充分和合理地应用现有的实践经验和在某些有利条件的情况下，有可能对某些类型的地震做出一定程度的预报以及减轻地震灾害。

表1 时间预测测震学异常情况登记表

表2 时间预测前兆学异常情况登记表

图5 2010 年至2020 年6 月 异常项数

2 地点预测

广西地区年度重点监视对地点预测有意义的测震学长期预测指标5 项，中期预测指标3 项，短期预测指标0 项。重点监视对空间预测有意义的前兆学长期预测指标0 项，中期预测指标0 项，短期预测指标1 项。按照重点监视异常指标对中强地震危险区进行震情跟踪。

2.1 长期预测

苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震前监视的对地点预测有意义的4 项长期预测指标出现异常。东南沿海地震带地震活动主要集中在东带和西带，东南沿海地震带前4 个活跃幕有3 个开幕地震发生在西带，认为活跃幕首发5 级地震先发生在西带，即粤桂琼交界地区，现在该地震带处于第五活跃幕，发生了苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震。广西桂西、桂东南5 级左右地震交替发生的规律很显著，1970—1983 年发生在桂西，1984—1997 年 在桂东南，1998—2013 年发生在桂西。截至2013 年9 月，桂西中强地震活动已持续14 年，超过平均活跃时间间隔，2014 年至未来10 年桂东南应为5 级地震活动主要场所⑧广西地震局.广西年度会商会测震学科地震趋势研究PPT[R].2013.，苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震发生在桂东南，与预测结果基本一致，东南地震带期幕特征分析也认为未来10 年桂东南地区地震活动应该增强，存在发生中强地震的危险，两者结论一致。在苍梧-上思形成4 级地震空区异常，2011 年11 月27 日北部湾ML4.1 地震后至2019 年12 月，苍梧-上思出现ML4 地震空区，空区内最后ML4 地震是2003 年5 月1 日钦州那彭乡ML4.3，空区内部ML4 以上地震平静时间长达16 年，超过该区ML4以上地震平静最长时间12 年，在空区边缘发生3 次5.0 级以上地震，分别为2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震、2019 年10 月12 日北流5.2 级地震、2019 年11 月25 日 靖 西5.2 地 震⑨广西地震局.苍梧-上思ML4.0、ML3.0 地震空区分析报告[R].2019.。同 时2007—2018 年根据594 个地震的应力降值绘制广西及邻区平面等值线分布图[22]。以109°E、21°N 为中心的北部湾地区具有较高的应力降背景，粤桂交界地区（贺州、梧州一带）是应力降梯度最大地区、苍梧

5.4 级地震与北流5.2 级地震就发生在该地区。2013 年2 月至2019 年10 月，南丹—北流—南海一带出现NW 向地震成带活动；2013 年12 月至2019 年10 月，粤桂交界地区出现NE 向地震条带现象，两条地震条带在北流一带交汇，苍梧5.4 级地震即发生粤桂地震条带上[23]，北流5.2 级地震发生在地震条带交汇部位。在《广西壮族自治区2014 年度地震趋势研究报告》中明确提出，依据东南沿海地震带地震期幕特征以及广西5 级地震分布韵律特征，认为桂东南地区发震的可能性较大，而苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震就发生在广西东部。

2.2 中期预测

苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震前监视的对空间预测有意义的3 项中期预测指标均出现异常。震群有序分布异常，中强地震发生前震群的分布呈现有序分布，中强地震发生在震群连线上。2014 年8 月至2016 年7 月广西及邻区地震活动增强，发生9 次震群活动，呈EW 向带状分布，2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震发生在震群连线上。2018 年6 月至2019 年10 月广西及邻区地震活动增强，发生10 次震群活动，呈EW 向带状分布，2019 年10 月12 日北流5.2 级地震发生在震群连线上。显著地震异常，中强地震发生在显著地震120 km 范围，2016 年7 月31 日苍梧5.4 前2 年半的时间内广西及邻区共发生ML4.0 地震3 次，2014 年10 月广东怀集ML4.1 地震符合显著地震的定义，具有显著地震的意义，苍梧5.4 级地震发生在怀集ML4.1 地震附近。2019 年10 月12 日北流5.2 级地震前2 年中广西及邻区共发生ML4.0 地震3 次，分别是2018 年2 月广东阳江ML4.2、2019 年3 月 广 东 雷 州ML4.1、2019 年10 月广西北流4.2 级地震，3 次地震符合显著地震的定义，具有显著地震的意义，北流5.2 级地震发生在显著地震附近。在2013 年1 月1 日至2016 年10 月31 日形成苍梧-上思ML3.0 地震空区[24-25]，苍梧5.4 级地震与北流5.2 级地震空区边缘。同时分布在桂东南水位观测井出现异常，在桂西的水位没有出现异常，也表明桂东南地区应力水平较高，发生中强地震的可能性较大，在苍梧5.4 级地震前2 年和北流5.2 级地震发生前2 年没有形成地震条带。

2.3 短期预测

2017 年6 月29 日，华南地区地磁台站出现Z 分量低点位移异常，广东、福建地区的地磁台站低点时间为10 时15 分至11 时24 分，海南、广西、贵阳、湖南地区地磁台站低点时间为13 时21 分至14 时42 分，两组台站低点时间相差超过2 小时，分界线途径粤桂交界、湖南南部和江西中部地区。苍梧5.4 级地震发生在低点位移发生日之后的第32 日，震中位于低点位移线附近，异常现象与以往震例相似[26-27]。2019 年8 月11 日华南多台（琼中台、火山台、肇庆台、邕宁台、泉州台、漳州台、南昌台）出现“双低点”位移异常，分界线途径粤桂交界、北部湾和广东新丰江。北流5.2 级地震发生在低点位移发生日之后的第60 日，震中位于低点位移线上。

2.4 综合分析

经过以上分析，重点监视的地点预测指标在2 次地震前均出现异常（表3），根据空间预测长期预测指标，预测危险区范围较大；再根据空间预测中短期预测指标，进一步缩小危险区范围；最后根据空间预测中短期异常分布特征，各异常交汇区是未来地震危险区。苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震均发生在震群连线异常、显著地震、地震空区异常、地震条带异常、地磁低点位移异常交汇区域、前兆异常台站附近（图6～7）。

表3 地点预测异常情况登记表

图6 苍梧5.4 级地震异常交汇区域

图7 北流5.2 级地震异常交汇区域

3 结论与讨论

1）苍梧5.4 级地震及北流5.2 级地震均存在长期异常、中期异常、短期异常配套现象。震前异常急剧增加，震后异常急降现象。

2）苍梧5.4 级地震前2 年、北流5.2 级地震前2 年，广西及邻区均出现ML3.0 以上地震活动异常增强，时间上总体呈现“地震活动逐渐增强—短期平静—发震”的特征，空间上主要集中在桂东南地区。桂北弱震区出现的ML2.8 地震平静被打破、小震群活跃等现象，均反映了广西区域应力水平增强。活动性参数时间扫描显示，存在频次、断层总面积等共8 项参数异常，异常持续时间1 年左右，以上异常均属于中短期异常。同时这2 次地震前3 个月，出现ML≥2.0 地震频次突变、震前1 个月出现ML≥2.0 地震显著平静两次短临异常。所以这2 次地震前测震学中短期、短期异常同步性较好。

3）粤桂交界发生2 次显著地震，即2016 年7 月31 日苍梧5.4 级地震和2019 年10 月12 日北流5.2 级地震。2 次地震前出现相同中短期异常、短临异常，尤其是北海咸田水位、北海石康水位、桂平水位、南宁石埠水位等测项在2 次地震前出现相同的中期异常，九塘水位、桂平水位在2 次地震前出现相同的固体潮畸变，属于临震异常，同时出现了地磁低点位移异常，这些异常重现性好。因此，可将其作为广西东部地区中等地震中期、短期、临震预测的主要依据。

4）苍梧地震和北流地震前2 年发生多次震群，震群对中强地震时间预测有指示意义，对中强震地点预测也具有指示意义。这些震群呈线性带状分布，中强震一般发生在这些震群连线上。同时结合对地点预测具有指示意义的长期异常和显著4 级地震进行综合判别，三者集中出现的地区往往是发震的地区。

5）2016 年以来，东南沿海地震带5 级地震及5.5 级地震长期平静先后被打破，该带地震活动持续增强。苍梧5.4 级地震和北流5.2 级地震的发生预示东南沿海地震带已经进入新一轮地震活跃幕，对大陆东部强震活动有何指示意义，需进一步深入研究。苍梧5.4 级地震、北流5.2 级地震与全国乃至全球强震活动的关系及其形成的机理有待进一步研究。