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  地震地磁观测与研究  2017, Vol. 38 Issue (1): 1-6  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.01.001
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引用本文  

林邦慧. 运用“密集-平静-大震”特点成功预测1966年邢台MS 6.2强余震——纪念1966年邢台地震50周年[J]. 地震地磁观测与研究, 2017, 38(1): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.01.001.
Lin Banghui. "Intensive small and moderate earthquake activities-seismic quiescence-strong earthquake burst" and the successful prediction of the MS 6.2 Xingtai strong aftershock on March 26, 1966——In memory of 50th anniversary of the 1966 Xingtai earthquake[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2017, 38(1): 1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2017.01.001.

基金项目

国家自然科学基金重大项目(项目编号:No.4109291)

作者简介

林邦慧 (1938-), 女, 研究员, 主要从事地震预测、孕震机理及地震破裂过程等研究工作

文章历史

本文收到日期:2016-12-28
运用“密集-平静-大震”特点成功预测1966年邢台MS 6.2强余震——纪念1966年邢台地震50周年
林邦慧     
中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所
摘要:回顾1966年邢台地震考察队分析组遵照周恩来总理关于“地震预报是个科学难题,要抓住邢台地震现场不放,去突破这个科学难关”的指示,在地震现场努力探索地震预报之路,采用边探索、边研究、边预报、边总结的方法,总结出大震前中小地震“密集-平静-大震”等特征,并成功运用于1966年3月26日MS 6.2强余震预测的过程。
关键词1966年邢台地震    邢台地震考察队分析组    周恩来总理指示    地震预测探索    “密集-平静-大震”    邢台MS 6.2强余震成功预测    
"Intensive small and moderate earthquake activities-seismic quiescence-strong earthquake burst" and the successful prediction of the MS 6.2 Xingtai strong aftershock on March 26, 1966——In memory of 50th anniversary of the 1966 Xingtai earthquake
Lin Banghui     
Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
Abstract: This paper reviews the process of successful prediction of the MS 6.2 Xingtai strong aftershock on March 26, 1966. Following Premier Zhou Enlai's instructions that "Earthquake prediction is a scientifically unsolved difficult problem, you scientists should keep carrying out seismological research in the Xingtai earthquake field", in the following three years the author and her team made a comprehensive investigation and study of the Xingtai earthquake in the field. They made great efforts to explore the way to earthquake prediction and found the regularities of the strong earthquake occurrence in the Xingtai earthquake sequence such as "intensive small and moderate earthquake activities-seismic quiescence-strong earthquake burst" through the ways of predicting and summarizing while exploring and studying. Based on the regularities of the strong earthquake occurrence they had issued some earthquake predictions in the field, especially the successful prediction of the MS 6.2 Xingtai strong aftershock on March 26, 1966.
1966 Xingtai earthquake    Analysis Group of the Xingtai Earthquake Team    Premier Zhou Enlai's instructions    exploring the way to earthquake prediction    "intensive small and moderate earthquakeactivities-seismic quiescence-strong earthquake burst"    successful prediction of the MS 6.2 Xingtai strong aftershock on March 26, 1966    
0 引言

1966年3月6日8时12分 (北京时间),河北省邢台地区发生MS 5.2强震。翌日,笔者立即奔赴地震现场,作为考察队分析组负责人之一,承担邢台地震现场监测分析预报工作,历时3年。在极震区,亲历了包括3月22日MS 7.2主震及4次MS ≥ 6.0地震在内的所有MS ≥ 6.0强烈地震,有幸在地震现场聆听了周恩来总理对地震工作者发出的向地震预报进军的号召。遵照周总理关于“地震预报是个科学难题,要抓住邢台地震现场不放,去突破这个科学难关”的指示,努力探索地震预报之路,采用边探索、边研究、边预报、边总结的方法,取得一些研究结果,特别是较成功预测了1966年3月26日邢台MS 6.2强余震。值此邢台地震50周年之际,特撰此文以示纪念。

1 努力探索地震预测预报之路

在1966年邢台地震现场,特别是3月M6-7大震活动期间,邢台地震考察队分析组 (以下简称分析组) 关注的问题是地震预测预报方法的探索、总结及应用。当时没有前人经验可资借鉴,只能从研究分析邢台本地区地震序列活动特征入手,首次在我国采用“边探索、边研究、边预报、边总结”的办法,总结在地震预测预报方面有实际意义的经验和方法。邢台地区大震前中小地震的“密集-平静”便是在现场总结得出的地震序列重要特征之一。对“密集-平静-大震”这一重要特征的认识是在历经“实践-认识-再实践-再认识”多次反复之后才获得的。主要历程如下:① 1966年3月7日考察队第一批成员来到耿庄桥,了解到3月6日该地区有感地震频发;② 至3月8日凌晨,考察队未观测到有感地震,这种“平静”的表面现象使人们放松了警惕;③ 3月8日凌晨5时30分发生MS 6.8强烈地震,造成严重损失,这一血的教训给地震工作者留下深刻印象;④ 3月20日邢台地区再次出现地震密集现象,而21日及22日上午地震相对较少;⑤ 分析组成员对该地震发生特征认识模糊,并未意识到可能会有更大地震发生,3月22日午后发生更加强烈的MS 7.2地震。1966年3月邢台地震序列M≥ 3.0地震震中分布见图 1,震级-时间 (Mt) 关系见图 2

图 1 1966年3月邢台地震序列M≥ 3.0地震震中分布 Fig.1 The epicentral distribution of M≥ 3.0 earthquakes of Xingtai earthquake sequence in March, 1966
图 2 1966年3月邢台地震序列震级-时间 (Mt) 关系 Fig.2 Magnitude (M) vs. time (t) plot showing Xingtai earthquake sequence in March, 1966
2 1966年3月26日MS 6.2强余震预测

1966年3月22日MS 7.2强烈地震的发生加深了分析组对“密集-平静-大震”特征的认识。4天后,注意到地震分布带北区,“密集-平静”特征再次表现明显 (图 3):25日地震明显增多,而26日地震却很少 (林邦慧等,1990)。在26日晚上由林庭煌主持的考察队会商会上,分析组明确提出:“有发生强震的危险”。同时,生物观测和水文观测报告了许多异常现象,更加引起与会地震工作者的关注。最终考察队决定立即向指挥部和中国科学院汇报会商结果,正式提出“有发生强震的危险”的预报意见,由李凤杰负责打电话向中国科学院汇报。李于当晚约23时打电话向中国科学院汇报。在电话即将结束前 (23时19分),便发生了MS 6.2强余震。这次成功的预测预报虽只提前很短一段时间,未能收到减灾实效,但毕竟是在我国进行的第一次地震预测预报研究与实践,可以说揭开了中国地震预测预报研究与实践的序幕。由此,大震前中小地震“密集-平静-大震”的特征被明确提出,为以后的深入研究打下基础。

图 3 1966年3月24-27日邢台地震分布带北区M≥ 3.0地震震级-时间 (Mt) 关系 Fig.3 Magnitude vs. time plot showing M≥ 3.0 earthquakes in the northern part of Xingtai earthquake area in the time period from 24 to 27 March, 1966
3 邢台地震分布带南、北两区强震“两头跳”特征

1966年邢台地震序列中最大地震 (MS 7.2主震) 及绝大多数强余震,均发生在3月8日MS 6.8地震呈北北东走向的余震分布带南、北2个端部地区,且强震活动在邢台地震分布带南、北两区具有规律性的“两头跳”特征 (图 1图 4),即:一般南区发生强震后2-3天,北区随即发生强震 (胡晓幸等,1989林邦慧等,1990)。

图 4 邢台地区1966年3月14日至3月22日主震发生时M≥ 3.0地震震源位置分布 Fig.4 The hypocentral distribution of M≥ 3.0 earthquakes in Xingtai area in the time period from 14 March 1966 to the occurrence of the mainshock on 22 March, 1966

MS 7.2主震前的中小地震丛聚发生的区域与主震也存在南、北两区“两头跳”特征 (图 4)。由图 4MS 6.8地震的余震分布与震源深度剖面图可见,MS 6.8地震的余震分布带的下界面在北区向上倾斜,22日MS 7.2主震即发生在其余震分布带的北北东尖端部位,表明在下界面下方介质强度较高,破裂受阻。在MS 6.8地震的余震分布带南、北2个端部中介质强度较弱的西南端,地壳岩石中的应力首先达到破裂强度,自3月20日起发生一系列中小地震,对应于主震前的中小地震密集期。3月21日-22日主震前中小地震明显减少,是主震前相对平静期,而且零星的中小地震具有由南西端向北东方向迁移的趋势,显示震区应力场在迅速调整,应力由南西端向北东端进一步集中,促使22日在北东端尖端部位失稳,发生MS 6.7地震及MS 7.2主震。根据“两头跳”特征,分析组还成功预报了7月23日发生在北区的MS 5.0地震。

4 MS 6.2强余震前中小地震“密集-平静-大震”特征解释

在后来的工作中,笔者试图从1966年3月26日MS 6.2强余震前后震中分布及深度剖面图 (图 5,图中Δ为地震台) 推测大震前中小地震“密集-平静-大震”的三维图像,并做出初步解释 (胡晓幸等,1989林邦慧等,1990)。由图 5可见,3月26日MS 6.2强余震发生在主震余震区北东端部外约20 km的新区。强余震后地震活动主要分布在强震南侧。从震中分布图看,似乎与22日主震余震区相连;但从地震分布北北东深度剖面图,明显可见与主震余震区水平扩展图像不同,形成一个倾角约60°的带状分布,显示出MS 6.2强余震的余震区是从该地震的位置出发,以北浅南深、东浅西深的方式斜插入22日MS 7.2主震的余震区之下,并与主震余震区的北东端界面相交。在MS 6.2地震的余震区上界面与22日主震的余震区北东端上倾界面之间形成一个倒锥形地震空区。看来,这个倒锥形体是一个介质强度较高的阻碍地震破裂的“障碍”,22日主震与26日MS 6.2强余震均未能突破该障碍。

图 5 1966年3月26日邢台MS 6.2强余震前后地震震源位置分布 Fig.5 The hypocentral distribution of M≥ 3.0 earthquakes in Xingtai area in the time period before and after the MS 6.2 Xingtai strong aftershock of 26 March, 1966

3月26日MS 6.2强余震前小震密集期的中小地震,主要发生在22日主震余震区北东端,即上述障碍的南西侧。而26日MS 6.2强余震及其余震却发生在障碍的北东侧,表明障碍的存在致使震区应力分布不均匀,在障碍的界面临近应力相对集中。首先,在22日主震的余震区北东端临近的应力集中区发生中强地震及频繁小震,形成强震前中小地震密集期,而平静期实际上是应力从障碍的南西侧向北东侧迅速集中,并使北东侧MS 6.2强余震区达到破裂强度而发生强余震的过程。

5 “密集-平静-大震”及“两头跳”的意义与应用

由于地震孕育发生过程的复杂性,地震预测至今仍然是未解决的世界难题。要突破地震预测这一难关,需要深入研究地震孕育、破裂、发生过程,从本质上认识其发生、发展的规律。邢台地震考察队分析组在邢台地震现场总结获得的认识和提出的预测预报方法虽然囿于当时困难的条件,主要还是经验性的,有待继续深入研究 (李大鹏等,1997),但重要的是它揭开了我国地震预测预报研究与实践的序幕,当时总结得到的一些认识和方法如大震前中小地震“密集-平静-大震”、“两头跳”等则是具有开创性的研究结果 (河北省地震局,1966中国地震局地球物理研究所,2016)。这些认识和方法,也为1975年海城MS 7.5地震前中小地震“密集-平静-大震”特征的震级-时间 (Mt) 关系所印证 (图 6),为海城地震的成功预报提供了重要参考依据,在后来中国地震局组织的地震预报攻关研究中又得到进一步证实和完善。

图 6 1975年2月4日海城MS 7.5地震前中小地震“密集-平静-大震”特征的震级-时间 (Mt) 关系 Fig.6 Magnitudes vs. time plot showing the characteristics of" intensive small and moderate earthquake activities-seismic quiescence-strong earthquake burst" on Feb. 4 before the 1975 MS 7.5 Haicheng earthquake
6 结束语

回忆1966年邢台地震考察队分析组在地震现场从事地震监测分析与预测预报工作的艰辛与危险的历程,百感交集。值得欣慰的是,邢台地震考察队分析组在邢台地震现场竭尽全力,依照周总理的指示,没有只留下记录,而是通过不懈努力获得了对地震预测预报具有重要参考意义的认识和方法,为我国的地震预测预报事业做出了自己应有的贡献。

陈运泰院士对本文初稿提出了宝贵的意见和建议,在此表示衷心的感谢。
参考文献
河北省地震局. 1966年邢台地震[M]. 北京: 地震出版社, 1966.
胡晓幸, 林邦慧. 邢台地震空间分布随时间变化的立体图像与地震发生过程[J]. 地震学报, 1989, 11: 1-11.
李大鹏, 林邦慧. 地震剪切破裂的三维断裂力学有限元分析——1966年邢台地震的数字模拟[J]. 中国地震, 1997, 13(2): 151-163.
林邦慧, 胡晓幸, 周冉. 1966年邢台地区强震前中小地震的"密集-平静"特征及其初步解释[J]. 地震学报, 1990, 12: 348-356.
中国地震局地球物理研究所, 中国地震局离退休干部办公室. 求索之路——我的地震研究生涯[M]. 北京: 地震出版社, 2016: 111-125.