0 引言

大地震前地震活动平静是国内外地震界普遍关注的前兆现象之一。日本学者茂木清夫早在1969年就注意到某些主震前震源区地震活动速率减小的现象。Ohtake (1981)利用地震平静前兆成功地预报了1978年11月2日墨西哥瓦哈卡7.8级大地震，Kisslinger (1985)根据平静异常预报了安德烈亚诺群岛7.7级大震；不少中等强度地震根据地震活动异常平静成功预报。Wass (1988)在《前兆性地震平静异常》一文中总结了17次主震前出现的前兆性地震平静，并用此方法预报千岛北部岛弧8级以上地震的发生。2008年汶川8.0级地震前川滇地区出现了6级、6.5级和7级地震平静异常 (苏有锦，2010)。地震平静是在主震破裂前出现的短时间地震活动性降低。Wyss (1988)对这种前兆地震活动平静作了定义：在同一个研究区内，与背景平静的地震活动速率相比，主震前的活动速率在统计意义上显著减小。在空间上，在主震震源体及附近区域出现速率减小，在时间上，速率的减小或持续到主震发生，或临近主震有短期增强。在中强地震前震源区一定范围内出现中小地震平静现象，这种现象在岩石破裂实验中也可以观察到。马胜利 (2004)在双轴压缩、等位移速率加载条件下，含宏观凹凸体断层在临近滑动失稳前，声发射活动出现明显的相对平静现象，与此阶段相对应，断层带 (特别是非连续部位上新形成的一小段断层) 发生蠕滑和均阻化作用。尝试采用多应力集中点场的观点，结合介质不均匀性解释地震平静现象。把华北地区认为具有断裂切割的不均匀地壳板块体，由于介质的不均匀性，岩石的破裂强度各处并不相同，随着区域应力的积累，一些强度较弱的闭锁段及应力集中点陆续发生一系列中等地震，使得较弱的闭锁段积累的应力得到局部释放与解散，在断块相对变动的交叉点以及应力较高的凹凸体形成应力集中区 (即孕震体)。当应力继续增大时，孕震体出现临近强震的短时平静，而孕震体外围则由于能量的释放也出现地震平静，从而导致强震前中等地震平静的异常。当孕震体的中强地震发生后，整个区域的应力场重新进行调整，在外围块体的持续作用下，形成新的应力积累和释放现象，从而再次出现密集活动-平静-地震发生的现象。针对地震平静现象伴随地震预报工作的研究没有停止过，早在20世纪七八十年代就被地震学者所关注 (Wesson，1973；陆远忠，1985)。焦远碧和丁鉴海 (2000)对中国大陆及边境地区1990-1996年所发生的24次6级以上地震前中等地震序列资料研究后，认为中强地震的活动特点是长期平静-中活动-震前平静，震前平静可作为强震的中期预报指标。王林瑛 (1999)研究认为，4级以上中等地震活跃出现后的4级平静现象与未来30天内本区所发生的6级以上地震的对应率较高，预报效能R值达0.46。平建军等 (2001)研究了华北地区1989-1999年4级以上地震目录资料，认为在活动幕中4级地震平静是强震前一个重要的短期震兆异常。因此，地震平静异常被认为是具有物理意义的地震前兆，并被作为地震预报的重要依据，但这些研究和震例总结多在地震活跃时段研究得出，在地震相对平静时段，如何从地震平静现象中识别平静异常?本文针对平静幕背景对平静现象进行研究，提出2种新的平静现象和异常的判定标准。

1 华北地区地震活动幕划分

一定时空范围内地震活动强弱起伏，相互交替，马宗晋 (1980)提出地震活动期和地震活动幕的概念，由于在“地震活跃幕”和“地震平静幕”中地震活动特性的不同，地震活动“增强”或“平静”的判别标准也会有所不同。因此首先判断研究区的地震活动特征，结合地震幕的划分，提出当前地震活动状态下的地震平静判定标准。地震发生的时间分布是不均匀的，在一段时间内相对平静而在另一段时间内则比较活跃，反映了地球内部应力积累、释放和调整的过程。同时，这种“平静”或“活跃”是一种相对概念，随区域、起算震级及时间的不同而不同。马宗晋通过对华北地区 (34°-41°N，109°-123°E) 历史地震资料的研究，提出将百年尺度的地震活动韵律称为地震期，在地震活动期内还有若干个10-20年尺度的地震活跃幕，间隔一二十年的相对平静幕，并指出华北地区第4地震活跃期始于1815年，目前仍处于第4地震活跃期。在此基础上，汪良谋 (1987)、陈荣华 (1989)、朱红斌 (2010)等对华北地区的地震幕进行了研究，由于选择的华北区域范围、起始震级和地震幕的划分依据有所差别，得到的结果也不尽相同。随着历史地震目录的修订，有感地震目录的不断增加，即使按照马宗晋院士当年的划分原则也得不到相同结果。华北地区自明代建立地方志以来，6级以上地震很少遗漏，因此依据华北地区M_S≥6地震的时序特征 (图 1) 对第4活跃期地震幕进行划分，具体原则为活跃幕至少包含1次7级以上地震且幕内最大时间间隔一般不超过12年 (王亚茹，2014)。以此为判别标准，自2000年以后，华北地区处于第4活动期第5活动幕的平静时段。

2 平静时段背景下平静异常判定

地震平静异常的判定依据有 (测震学分析预报方法，1997)：① 平静往往出现在地震活动增强之后；② 利用小震频次的变化研究震前平静；③ 分析平静前区域地震活动的空间图像有否异常；④ 当出现中等地震平静时，预报1年内有震，如期满未震，可继续延长半年，在此期间如出现小震平静时，可作出1个月至几个月的短期预报，而地点预报则需根据小震平静区或结合空间图像加以判断。

地震活动处于不同时期对于平静的判别标准和预测效能是不同的。采用配套平静指标，可准确反映平静时段背景下的地震平静现象 (图 2)。以河北地区M 3地震平静8个月，M_L3地震平静4个月为配套平静指标，发现研究时段内共出现5次平静现象 (表 1)。判断这5次平静现象是属于正常地震活动的间歇平静或边界动力变化引起的区域应力场调整，还是属于孕震区附近出现的大范围闭锁平静异常，要结合空间图像和其他参数指标进行综合判定。

(1) 第1次平静现象是2005年出现的M 3地震平静8个月背景下的M_L 3地震平静6个月，被2006年5月3日唐山3.6级地震打破，2006年7月4日发生文安5.1级地震。文安地震前华北的M 4地震也相对平静，平静时间达到1990-2006年的最大值。地点判断依据为：京津文霸地区 (38.5°-41.5°N，115.5°-117.5°E)M_L 1地震的缺震曲线，震前几年持续降低 (图 3)，体现该区能量的一个积累过程，在震前1个月出现M_L 1小震条带 (图 4)。根据传统方法对地震异常平静的判定标准，2005年出现的M 3和M_L 3地震同步平静现象，属于2006年文安5.1级地震前的异常平静。

(2) 根据震源应力场的大量研究，认为：华北地区构造应力场的动力源主要为印度板块、太平洋板块和菲律宾板块共同挤压欧亚板块的均衡作用 (俯冲和推挤)。第2次平静是在汶川地震后出现的，华北发生5次5级以上地震，3次位于山西带，2次位于秦岭带东西向沿线，正好位于汶川地震作用的两个分量方向。华北其他地区不处于汶川地震主要作用区，仍处于平静状态，故此次平静现象可能属于汶川8.0级地震边界动力变化引起的区域应力场调整，汶川地震后近2年河北地区无M 3以上地震发生，期间近7个月无M_L 3地震发生，2009年下半年基本恢复到汶川地震前活动水平。

(3) 第3次平静是在2011年日本地震之后，华北、东北地区孕震动力主要源自太平洋板块的向西推挤 (俯冲)，2011年出现的地震平静有可能是日本3·11地震发生时的弹性回跳缓解了华北地区的应力积累 (王敏，2011)。

(4) 2013年出现的第4次平静没有外界条件的影响，在平静出现过程中也没有明显的测震学异常，平静被打破后，河北的M_L 3地震呈现活跃态势，该段时间的能量积累以多次M_L 3地震的形式释放，表明这次平静现象属于地震活动过程中出现的间歇平静。

(5) 第5次平静现象是2014年研究区M 3地震平静10个多月的背景下，M_L 3地震平静4个多月，在此背景下晋冀蒙交界地区出现M_L 2小震平静 (图 5)。以M_L 2地震平静60天为异常指标，1980年以来共出现3次平静异常，异常出现后3个月至一年半左右本区会发生M_L 5地震。据此判定晋冀蒙交界地区有发生M_L 5地震的可能，实际情况是该区于9月6日在涿鹿发生M_L 4.8(M 4.3) 地震。涿鹿地震后晋冀蒙交界地区的M_L 2地震活动和河北的M_L 3地震活动恢复正常活动水平。对涿鹿地震前后2013年以来的河北M_L 3地震视应力进行对比，显示平静被打破后的视应力值未出现明显高值 (图 6)，表明该区域应力状态并未出现明显增强。综合分析认为，此次平静现象是涿鹿4.3级地震前的平静异常。

3 平静异常指标概率增益检验

概率增益是对地震预报方法进行定量评估的一种常用方法。在Kagan和Knopoff工作的基础上，Aki (1981)引入概率增益概念：G = P (E|A)/P(E)，G表示概率增益。P(E|A) 表示在A出现的条件下地震E发生的条件概率，P(E) 表示地震发生的背景概率。当P(E|A) = P(E) 时，概率增益G = 1，即前兆是否存在不影响地震发生概率，表明该前兆与地震相互独立，实际并无地震信息，则此前兆失去前兆意义。当P(E|A) = 1时，只要该前兆出现，对应地震必定发生，表明该前兆包含必震信息。其虚报率为0，但不包含漏报信息。此时概率增益G取最大值，为背景概率的倒数。

平静时段背景下的该平静异常指标共出现5次，其中2次在5个月内发生M4以上地震，因此P(E|A) = 2/5，2000年以来平静时段背景下5个月内发生M4以上地震的背景概率是9/36，因此该项平静异常指标的概率增益值G = 1.6 > 1，表明该项异常有一定预测能力，预测效果相对较好，可见采用概率增益的概念判断该平静异常指标具有一定前兆意义。

4 结论

综上所述，可以得出以下结论：2000年后华北处于第5地震活动幕平静时段，地震平静异常在该时期仍具有一定震兆意义；在地震活动的平静时段判断显著平静，采用配套平静指标 (M 3地震平静8个月，M_L 3地震平静4个月)，能更准确反映平静时段背景下的地震平静现象，且该指标通过概率增益检验，具有一定前兆意义；判断平静现象是否属于平静异常，需排除边界动力变化引起的区域应力场调整，结合小震平静区或空间图像，判断平静属于地震活动过程中出现的间歇平静还是震前平静异常。

第5地震活动幕的平静时段至今只有17年，对平静时段背景下的平静现象及异常指标判定还需进一步验证和总结。