0 引言

地震能不能预测，是科学界一直争议的问题。自1966年3月邢台地震开始，中国地震预测事业从无到有，由弱到强，得到很大发展，并且成功地预测过一些地震。地震是可以预测的，然而问题是预测的成功率较低（张国民等，2005；车用太等，2006；张晓东等，2011）。据统计，长期预测（主要对可能发生强震危险区的判定）的成功率约50%，中期预测成功率在20%—30%，短期预测成功率在10%—20%（车用太等，2008）。总体来说，地震预报水平仍处于较低阶段，即可以在一定条件下较好地进行长、中期预测；对工作基础好、地震前兆监测能力强的地区、且出现前兆异常较多的地震，能做出某种程度的短临预测。然而虚报、漏报也时常发生，地震预测距实用化目标还很遥远（郭跃宏等，1994；吴中海等，2013；马钦忠，2014；徐心同，2015）。

在过去几十年实践工作中，虽然很多地震没能实现成功预测，但在有些地震发生前，还是能有所觉察的。2016年3月12日山西盐湖M_S 4.4地震前，山西省地震局提出较好的短临预测意见。本文以山西省2016年度地震趋势研究报告、山西省地震局2016年以来月会商意见、月震情反映、周震情监视跟踪例会、紧急会商意见为依据，系统总结、整理山西盐湖M_S 4.4地震震前异常及预测过程，并就地震预测工作中存在的一些问题进行讨论。

1 震前异常及其与地震的关系 1.1 震前异常

2016年3月12日山西盐湖M_S 4.4地震前，山西地区先后出现10项较为显著的异常。分别为:侯马水管EW向加速西倾变化、运城东郭井水位和水温突变、临汾水平摆两分量和垂直摆两分量同步转折、汾阳震群、侯马小震爆发活动、大同老震区小震窗口爆发活动等异常现象。

（1）侯马水管。多年的观测表明，侯马水管EW分量正常年动态是每年12月至翌年2月以趋势西倾为主，之后转为东倾，6月以后变化较平稳（图 1）。2015年6月2日EW分量出现加速西倾破年变变化，幅度达67×10^-3″（图 1）。同年7月，对观测环境、观测仪器、人为干扰等因素进行调查，发现水管仪加速变化期间曾进行过避雷设施安装工作。7月7日将避雷设备拆除后，仍持续西倾，故排除安装避雷设施的影响。因类似变化曾在2010年1月24日山西河津M_S 4.8地震前出现，故认为2015年6月2日出现加速西倾变化含有地震前兆信息。

（2）东郭井水位、水温。东郭井水位水温自2007年观测以来，水位以趋势下降为正常年动态、水温表现为平稳型变化。2015年9月3日水位突降10.4 m，同井观测水温同步突升0.256℃（图 2）。现场核实结果表明，东郭井水位、水温突变期间观测系统和周围环境正常，井下电视探测也未发现井管错位、漏水现象。根据东郭井水位、水温最新变化以及以往震例对应情况，结合近期地震前兆资料变化及地震活动，确定其为重大异常。异常出现4天后，在距离该井约10 km的运城盐湖发生M_L 3.2地震，表明该异常可能与构造活动有一定关系。

2016年2月19日东郭井水位出现幅度28.3 cm的快速上升变化，异常出现时间距山西盐湖M_S 4.4地震仅22天（图 3）。

（3）临汾水平摆和垂直摆。临汾水平摆和垂直摆两分量于2015年12月4日前后出现同步加速转折变化。其中，水平摆NS分量在南倾的正常背景下出现加速北倾、水平摆EW分量和垂直摆EW分量在E倾的正常背景下出现加速西倾，垂直摆NS分量在平稳变化的背景下转折南倾（图 4）。2015年12月11日山西省地震局预报中心联合太原、临汾和离石地震台有关人员召开视频会商会。会上对临汾水平摆和垂直摆2个分量同步转折现象进行讨论，因类似现象曾在山西河津M_S 4.8地震前出现，故认为该异常信度较高，并提出近期山西中南部有可能发生5级左右地震的预测意见。

（4）汾阳震群。2016年2月15日—23日在山西汾阳发生M_L 2.3震群事件，累计地震54次，最大震级2.3（图 5）。1970年有地震仪器记录以来，该区曾发生3次震群事件，最大地震分别为M_L 2.1、M_L 2.2和M_L 2.1。其中1979年和1988年震群结束后185天和225天分别发生平遥4.6级地震和太原3.6级地震。据此认为，此次汾阳震群活动可能反映了太原盆地4级左右地震活动的起伏。

（5）侯马小震爆发活动。2016年2月19日—21日侯马发生小震爆发活动，累计地震82次，最大震级2.0（图 6）。对该区以往小震爆发活动指示意义分析结果表明，类似现象曾在2014年4月平遥M_L 4.1地震前1个月出现。

（6）大同老震区窗口爆发活动。2016年2月24日—3月3日大同老震区出现小震爆发活动，累计地震172次，最大震级1.8（图 7）。为了更好地利用大同窗进行地震预测，本文针对不同震级和频次统计结果，确定震级M_L ≥0.0、日频次N≥9或周月频次大于背景值2倍均方差作为异常判定标准。统计1990年以来大同窗口地震活动，发现存在31组异常，其中有7组虚报，对应率77.4%，虚报率22.6%。，大同窗口异常活动对应的目标地震为山西带M_L ≥4.0和晋冀蒙交界M_L ≥5.0地震。对应时间最短1天，最长160天，优势发震间隔3个月。

1991年以来山西带及晋冀蒙交界共发生41次M_L≥4.0地震，其中10次地震前大同窗无异常活动，另外1次地震前测震台网断记，30次窗口地震预测时间约2 216天+7×160天，地震预报研究时间为9 200天。根据R值评分法，得到R=30/41-（2 216+7×160）/9 200≈0.369，可见R＞R₀（0.161），由此自然概率检验结果，认为大同窗口地震对山西带M_L≥4.0和晋冀蒙交界M_L≥5.0地震有较好对应关系，利用大同窗口地震异常活动可以进行短临预测。根据本次窗口爆发活动的特点，认为近期应注意山西地区4级左右地震的发生。

1.2 异常与地震关系

按照《震例总结规范》（DB/T24—2007）要求，中强地震和强有感地震应以震中为圆心、半径200 km范围作为基本研究区域，并可根据实际资料予以扩大，并应严格按确定区域进行全面的资料收集与研究（张肇诚等，2013）。盐湖4.4级地震属于中等强有感地震，震前除汾阳震群和大同窗在200 km以外，其余异常均在200 km以内。如前所述，在震前不到1年时间内，距震中200 km范围内先后出现的侯马水管EW分量、东郭井水位和水温、临汾水平摆NS和EW分量、临汾垂直摆NS和EW分量等中短期异常，曾在山西中南部地区中等地震前有较好的异常显示，而盐湖4.4级地震发生在山西南部运城盆地，因此上述异常可能与此次地震有关。除此之外，在震前不足1个月的临震阶段出现的汾阳震群、侯马小震爆发活动、东郭井水位、大同窗口爆发活动等异常，也与盐湖4.4级地震有关。这是因为，东郭水位距此次地震不足10 km，且以往异常所对应的地震也多为山西南部地区4级左右中等地震；侯马小震爆发活动发生在山西南部距震中约85 km的临汾盆地和运城盆地交界处，虽然类似现象仅有1次，但其对应的地震在山西中南部地区；汾阳震群和大同窗口爆发活动距震中大于200 km，但大同窗地点指示意义是整个山西地区，汾阳震群的预测意义虽然是山西中部的太原盆地中等地震，但与其余3项异常在时间上具有准同步性，符合群体异常特点，也应与此次地震有关。

2 震前预测

山西盐湖M_S 4.4地震前，山西省地震局预报中心在2016年度地震趋势研究报告、2015年12月11日紧急会商会、2016年2月的2次紧急会商会、2016年2月的月震情会商会以及2016年第3期震情反映中进行一定程度预测，提出明确的中期和短期预测意见。

2.1 中期预测

山西省2016年度地震趋势研究报告中，依据山西南部视应力高值异常、震源机制解一致性参数低值异常（李丽等，2015）、缺震b值同步异常、临汾地电两方向各向异性异常、侯马水管EW向西倾加速异常、东郭井水位水温突变异常以及前兆异常空间分布特征等，提出“2016年山西中南部至晋陕交界地区为中强地震注意地区，有可能发生5级左右地震”的中期预测意见。而2016年3月盐湖4.4级地震就发生在值得注意地区内，虽然预测震级与实际发生地震的震级略有偏差，但预测范围和时间基本正确。

2.2 短期预测

盐湖4.4级地震前约20天，在山西地区先后出现3次较显著的小震爆发活动，山西省地震局预报中心就此在2016年2月16日、2月20日、2月25日和26日先后召开4次紧急会商会，并在2月20日和2月24日紧急会商意见、2月的月会商意见以及2016年第3期震情反映中对此次地震做出较准确的预测意见。

（1）2016年2月20日山西省地震局预报中心针对2月19日侯马小震爆发活动事件召开紧急会商会。根据汾阳震群和侯马小震爆发活动的指示意义、晋陕豫2级地震频次增高等异常，并结合2015年12月4日出现的临汾水平摆和垂直摆同步加速转折变化，提出“近期注意山西中南部地区4级左右地震的发生，重点关注中南部震情发展和前兆异常的中短期变化”的短期预测意见，21天后在山西中南部地区发生盐湖4.4级地震，预测意见与实际发生的地震基本相符。

（2）2016年2月24日山西省地震局预报中心月震情会商会上，根据本月山西地区及邻区前兆资料变化及近期地震活动情况，特别是2月新出现的汾阳震群、侯马小震爆发活动、晋陕豫2级地震频次增高以及2月19日东郭井水位快速上升等异常情况，提出“下月山西北部至晋冀蒙交界危险区及山西其他地区发生5级以上地震的可能性较小，关注中南部地区发生4级左右地震可能”的预测意见，17天后发生的盐湖4.4级地震表明，震前预测意见与实际发生的地震基本相符。

（3）2016年2月25日山西省地震局预报中心针对大同老震区小震爆发事件召开紧急会商会，根据原有异常以及新增加的大同老震区小震爆发活动等，提出“近期注意山西地区4级左右地震的发生，重点关注大同老震区震情发展和前兆异常的中短期变化”的预测意见。虽然16天后在山西盐湖也发生一次4.4级地震，但该预测意见与前2次相比，预测范围明显偏大。

（4）2016年3月在报送山西省人民政府“2016年第3期震情反映”中，明确提出“根据我省近期地震活动和前兆异常变化特征，以及中国地震台网中心会商意见，综合分析认为2016年3月我省存在发生5级左右地震的背景，需密切关注山西中南部地区中等地震活动起伏、短临异常及宏观异常的变化”的意见。预测意见与实际发生的盐湖4.4级地震相比较，预测范围和时间基本正确。

综上所述，山西盐湖M_S 4.4地震前无论在中期阶段，还是在短期阶段，山西省地震局预报中心均作出一定程度预测，且预测意见与实际发生的地震基本相符。

3 讨论与认识 3.1 讨论

（1）山西盐湖M_S 4.4地震前山西省地震局在中短期阶段均有一些觉察，并作出较好预测。但对作为预测依据的部分地震前兆异常认识仍存在一些偏差。如:临汾水平摆和垂直摆震前99天出现的同步加速转折现象，曾根据震例提出“近期应关注山西中南部发生5级左右地震”的判断意见，但在预测时段内未发生相应地震，因此在异常恢复50天后，于2016年1月27日的月会商会上，根据震前异常不超过一个月的时间特征，取消该异常预测意义。除此之外，对震前6个月左右出现的东郭井水位水温异常的认识也有类似问题，同样在2016年1月的月会商会上，根据震例异常最长预报时间为146天的特点，认为该异常已超过最长预报时间35天，也取消其预测意义。其后发生的山西盐湖M_S 4.4地震说明之前的认识有一定偏差。

（2）震前出现的中短期异常重视不够。如:2015年6月出现的侯马水管EW向加速西倾变化，震前未作为预测依据。而该测点位于临汾盆地与运城盆地交界处，且在河津M_S 4.8地震前曾出现异常，该异常对山西南部地区中等地震有一定预测意义。但在几次紧急会商意见中并未涉及该异常，造成震前预测范围偏大。

（3）对某些临震异常认识存在一定偏差。如:2015年9月3日东郭井水位突降后，水位动态发生显著改变，由原来的趋势下降转为趋势上升。期间曾多次出现小幅突升变化，特别是2016年2月19日水位突升的同时，在距震中约80 km的侯马也爆发小震密集活动事件，但在2月20日的紧急会商会讨论中，并未把其作为预测依据，而该测点距盐湖4.4级地震震中不足10 km。

3.2 认识

（1）2008年山西“十五”数字地震台网投入运行以来，在山西南部临汾至运城盆地发生2次较为显著的地震事件，即2010年1月24日山西河津M_S 4.8地震和2016年3月12日山西盐湖M_S 4.4地震，地震前兆异常统计见表 1。

由表 1可见，盐湖4.4级地震与河津4.8级地震前，东郭井水位水温、侯马水管、临汾水平摆和垂直摆等测项均出现较显著的短临异常，异常重现性较好。山西省地震局预报中心曾根据这些异常在震前进行一定程度的预测。因此，可将其作为山西南部地区中等地震短临预测的主要依据。

（2）山西盐湖M_S 4.4地震8项前兆异常在时间上以短临异常为主，占异常总数的87.5%（7/8）；在空间上主要集中在距震中20—125 km范围内，约占异常总数的75%（6/8）（图 8）。河津4.8级地震的13项前兆异常在时间上也是短临震为主，占异常总数的92.3%（12/13）；在空间上主要集中在距震中100 km范围内，占定点前兆异常总数的70%（7/10）。这种时空特征可作为山西南部地区4级左右地震预测的参考依据。

（3）此次地震前在震中附近地区出现一批数字化前兆观测短临异常，因此仔细研究数字化前兆震前异常信息，有望为地震短临预测预报工作提供较为可靠的震源信息和基础资料。

（4）大量震例统计结果表明，大同老震区窗口爆发活动对山西4级以上地震有较好的预测意义，山西盐湖M_S 4.4地震震前预测经验再次证实这一认识。但其预测指示范围大，容易造成较大偏差。因此，大同老震区窗口爆发活动可作为发震时间的主要预测依据，对于发震地点的预测，必须结合地震前兆异常和地震活动异常较集中的地区进行研究。

（5）山西盐湖M_S 4.4地震发生在地震台网相对较密集、地震监测能力较强地区，震前前兆异常虽数量不多，持续时间不长，规模不大，但大多具有群体同步性。因此，山西南部地区群体异常的同步性显示出该区地壳活动处于较活跃状态，可以预示该区发震紧迫性在进一步增强。

4 结束语

地震预报是当今科学难题之一，甚至有些科学家认为是不可攻克的。然而，山西盐湖M_S 4.4地震预报实践表明，在当前科学认识与技术水平下，仍然有可能对某些中强地震做出较成功的短临预测，以异常—震情为主导的跟踪预测是当前较为切实而有效的途径。

感谢山西省地震局预报中心参与异常讨论并提供资料的同志。