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  地震地磁观测与研究  2019, Vol. 40 Issue (4): 53-58  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2019.04.008
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谢健健, 何重阳, 高家乙, 等. 中原地区ML 4.0以上地震的平静异常与虚报率分析[J]. 地震地磁观测与研究, 2019, 40(4): 53-58. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2019.04.008.
Xie Jianjian, He Chongyang, Gao Jiayi, et al. Study on quiet anomalies and false rate of earthquakes with ML 4.0 in Central China[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2019, 40(4): 53-58. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2019.04.008.

基金项目

2019年中国地震局震情跟踪定向工作任务（项目编号：2019010109）

作者简介

谢健健(1973-), 女, 高级工程师, 主要从事地震活动性分析等研究工作。E-mail:jiankbeauty@163.com

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本文收到日期：2018-12-25
Contents              Abstract              Full text              Figures/Tables              PDF
中原地区ML 4.0以上地震的平静异常与虚报率分析
谢健健 , 何重阳 , 高家乙 , 贾漯昭     
中国郑州 450016 河南省地震局
本文收到日期：2018-12-25
基金项目：2019年中国地震局震情跟踪定向工作任务（项目编号：2019010109）
作者简介：谢健健(1973-), 女, 高级工程师, 主要从事地震活动性分析等研究工作。E-mail:jiankbeauty@163.com.
摘要：选取中原地区（30°-38°N，109°-118°E）1970年1月至2018年10月ML ≥ 4.0地震，分析4级地震平静异常与异常结束后发生的MS ≥ 4.5地震的相关性，判定4.0级地震平静异常指标为90天，统计平静异常结束后1.5年内MS ≥ 4.5地震的发生概率，发现异常映震率为61.8%，计算得到地震预报效能评分R值=0.547，说明4级地震异常平静预测效能明显。分析认为，利用4.0级地震平静90天预测中原地区MS ≥ 4.5地震具有一定指示意义，结合该区地震平静时段进行分析，可明显减少地震虚报率。
关键词：地震预测    地震平静    减少虚报    中原地区    
Study on quiet anomalies and false rate of earthquakes with ML 4.0 in Central China
Xie Jianjian , He Chongyang , Gao Jiayi , Jia Luozhao     
Henan Earthquake Agency, Zhengzhou 450016, China
Abstract: The study on the quietness of earthquakes with ML ≥ 4.0 and MS ≥ 4.5 since 1970 in Central China shows that the anomaly index of the quietness of earthquakes with ML=4.0 is 90 days. After quiet anomalies of earthquakes with ML ≥ 4.0, it can be predicted that earthquakes with MS ≥ 4.5 may occur in the 1.5 year, with an anomalous reflecting rate of 61.8%. By calculating R value (0.547), it shows that the method has a certain predictive value and a confidence of at least 97.5%. If combined with the analysis of the quiet time of regional earthquakes, the false prediction rate can be obviously reduced. Therefore, the calm index has certain guiding significance in predicting earthquakes with MS ≥ 4.5 in Central China.
Key words: earthquake prediction    quiescence of earthquake    reduce false prediction    Central China    
0 引言

地震活动在许多中强地震发生前存在明显平静异常，是国内外地震学界普遍关注的地球物理异常现象之一。在同一个研究区域内，与背景平静的地震活动速率相比，主震前活动速率在统计上显著减小，而在时间上该速率的减小或持续到主震发生。在地震学分析预测方法中，4级地震活动异常平静是比较基本的时间进程分析方法，反映了地震活动平静地区在一定时间间隔内地震应变的积累，具有明显的物理意义。

蒋海昆等（2000）、平建军等（2001）对华北地区中强地震前平静异常进行研究，表明ML≥4.0地震平静是华北地区强震前的一个重要异常特征。目前，对于4级地震平静异常与MS≥4.5地震的相关性研究不多，仅郑先进等（2010）对华东地区做过类似研究。中原地区（30°—38°N，109°—118°E）位于华北地区南部，地质构造复杂，太行山前断裂带、汤东断裂、聊城—兰考断裂带等数条活动构造沿NE向、NNE向排列，历史上发生过多次大震，如1830年河北磁县7½级地震、1937年山东菏泽7级地震、1966年河北邢台7.2级地震等。现代中小地震仍频繁发生，据统计，1970年1月至2018年10月共发生27次MS≥4.5地震，其中8次MS≥5.0地震。中原地区地处平原，人口稠密，交通发达，防震减灾形势严峻，1996年至今被列为全国地震重点监视防御区之一，2003年以来又被确定为全国可能发生5级地震值得关注地区。因此，有必要对该区ML≥4.0地震平静异常与MS≥4.5地震的相关性进行研究。

1 资料选取

收集整理中国地震局地震预测研究所编录的全国ML≥1.0地震目录，选取中原地区（30°—38°N，109°—118°E）1970年1月—2018年10月223次ML≥4.0地震数据，采用时间进程分析方法，计算相邻2次4.0级以上地震的平静间隔，求其平均值，并选取该区MS≥4.5地震，回溯检验4.0级地震平静异常与MS≥4.5地震的对应关系。通过研究中原地区地震平静异常现象，将ML≥4.0地震平静大于等于90天判定为异常，认为地震平静异常出现后，中原地区有61.8%的概率发生MS≥4.5地震。

2 地震平静异常判别

对于选取的223次中原地区1970年以来ML≥4.0地震，分析震级—时间关系，统计相邻2次地震平静间隔（图 1），结果如下：①154次地震平静间隔小于90天，8次地震平静间隔在90—100天，23次地震平静间隔在101—150天，12次地震平静间隔在151—200天，10次地震平静间隔在201—250天，9次地震平静间隔在251—300天，6次地震平静间隔在大于300天；②平静间隔200天以内的地震占88.7%，最大平静间隔为1 537天；③223次ML≥4.0地震平均平静间隔约为89.4天，平均复发周期为87.9天。

图 1 中原地区1970年以来ML≥4.0地震M—T及ΔT—t关系 Fig.1 M—T and ΔT—t earthquakes with ML≥4.0 since 1970 in Central China

综合分析认为，中原地区ML≥4.0地震平静异常判别标准为大于等于90天。

3 4级地震平静异常与MS≥4.5地震对应分析 3.1 MS≥4.5地震统计

据统计，中原地区1970年1月至2018年10月发生MS≥4.5地震27次（同一地震序列只计一次最大地震），其中MS≥5.0地震8次。MS≥4.5地震分布见图 2，具体参数见表 1。

图 2 中原地区1970年以来MS≥4.5地震震中分布 Fig.2 Distribution of the earthquakes with MS≥4.5 since 1970 in Central China
表 1 中原地区1970年至今MS≥4.5地震目录 Table 1 The basic parameters of earthquakes with MS≥4.5 since 1970 in Central China
3.2 MS≥4.5地震映震统计

中原地区1970年1月—2018年10月ML≥4.0地震平静异常与MS≥4.5地震对应统计结果见表 2。由表 2可知，4级地震平静大于等于90天平静间隔异常标准的共68次，其后1年半内对应MS≥4.5地震的有42次，占61.8%，其中有13次被MS≥4.5地震直接打破；虚报26次，占38.2%；而研究区内共发生27次MS≥4.5地震，震前有平静异常的共25次，占92.6%，漏报2次，占7.4%。2次漏报中的一次地震发震时间为1970年8月10日山东曲阜MS 4.6，漏报原因可能与无1970年前地震数据有关。

表 2 中原地区1970年以来ML≥4.0地震平静异常与MS≥4.5地震对应统计 Table 2 Relation statistics between the quiescence of earthquake with ML≥4.0 and earthquake with MS≥4.5 since 1970 in Central China

根据公式R值=报对地震数/应报地震数-预报占用时间/研究总时间，计算其地震预报效能评分，得到R = 25/27 - 221.2/586 = 0.547，中原地区ML≥4.0地震平静异常大于90天后，统计有61.8%的平静异常与中原地区MS≥4.5地震存在一定对应关系。经查97.5%置信水平R0 = 0.171，可见R＞R0，表明中原地区4级地震平静与其后对应MS ≥ 4.5地震至少有97.5%的置信度。上述研究表明，ML≥4.0地震平静异常90天指标具有一定预测价值。

由表 2可见，映震距4级地震平静异常结束时间：有13次4级地震平静被MS≥4.5地震直接打破，占28%；4级地震平静异常结束后6个月内发生MS ≥ 4.5地震30次，占65%；9个月内发震35次，占76%；12个月内发震40次，占87%；18个月内发震46次，占100%。因此出现ML ≥ 4.0地震平静异常后，即可预测未来1.5年内存在发生MS≥4.5地震的可能，但优势发震时间为1年内（87%）。

4 地震虚报分析

使用中原地区ML≥4.0地震平静异常大于等于90天，预测其后该区存在发生MS≥4.5地震的可能虽具有一定价值，但虚报率较高，达38.2%。如能减少虚报率，可使该方法具有更大的应用价值。

根据研究区域1970—2018年MS≥4.5地震M—t图，中原地区MS≥4.5地震活动存在较明显的地震活跃时段和地震平静时段（图 3，表 3）。由表 2和表 3可知，对中原地区26次虚报的地震中，有8次发生在该区域地震活跃时段，18次发生在该区域地震平静时段，统计结果见表 4。

图 3 中原地区MS≥4.5地震M—t Fig.3 M—t of earthquakes with MS≥4.5 in Central China
表 3 中原地区地震周期划分 Table 3 The seismic period division in Central China
表 4 4级地震平静异常分布状况 Table 4 The distribution of quiet anomalies for ML 4 earthquakes

由表 4明显可见，地震活跃时段映震率明显高于虚报率，而地震平静时段虚报率则明显高于映震率。若把地震平静时段中出现的18次虚报异常进行适当的技术处理，则可明显减少地震虚报率。在地震预测实践中，或可进行以下操作：在区域地震平静时段，如4级地震平静异常后1年内仍无MS≥4.5地震对应，则不再对该异常继续跟踪。但根据前文提及的1年内发震率占87%，可能还要承担13%的失败风险。由于震例太少，如何更有效地减小地震虚报带来的影响，有待积累资料进行深入探讨。

5 结论

综上所述，可以得到以下结论：①中原地区ML≥4.0地震平静异常与异常结束后MS≥4.5地震存在较好的相关性，映震率达61.8%；②中原地区出现ML≥4.0地震平静异常，可预测该区未来1.5年内MS≥4.5地震的发生，优势发震时间在1年内（占87%）；③地震预测效能评分R值=0.547，大于97.5%置信度对应的最低值R0（0.171），说明R值至少有97.5%的置信度，表明该方法具有一定预测价值；④中原地区ML≥4.0地震平静异常大于90天后，统计有61.8%的平静异常与中原地区MS≥4.5地震相关，但地震虚报较多（占38.2%），特别是在中原地区地震平静时段内，地震虚报率高达72%，如结合研究区地震活动平静时段分析，可明显减少地震虚报率。

参考文献
蒋海昆, 侯海峰, 王锜. 2000. 华北地区大范围内中等地震活动平静的统计检验及其预测意义[J]. 内陆地震, 14(2): 97-104. DOI:10.3969/j.issn.1001-8956.2000.02.001
平建军, 张青荣, 曹肃朝, 等. 2001. 4级地震平静是华北地区强震前的一个重要震兆特征[J]. 地震学报, 23(4): 441-448. DOI:10.3321/j.issn:0253-3782.2001.04.013
郑先进, 刘东旺, 沈小七, 等. 2010. 华东地区ML ≥ 4.0地震平静预测意义分析[J]. 地震地磁观测与研究, 31(2): 1-5. DOI:10.3969/j.issn.1003-3246.2010.02.001
图 1 中原地区1970年以来ML≥4.0地震M—T及ΔT—t关系 Fig.1 M—T and ΔT—t earthquakes with ML≥4.0 since 1970 in Central China
图 2 中原地区1970年以来MS≥4.5地震震中分布 Fig.2 Distribution of the earthquakes with MS≥4.5 since 1970 in Central China
表 1 中原地区1970年至今MS≥4.5地震目录 Table 1 The basic parameters of earthquakes with MS≥4.5 since 1970 in Central China
表 2 中原地区1970年以来ML≥4.0地震平静异常与MS≥4.5地震对应统计 Table 2 Relation statistics between the quiescence of earthquake with ML≥4.0 and earthquake with MS≥4.5 since 1970 in Central China
图 3 中原地区MS≥4.5地震M—t Fig.3 M—t of earthquakes with MS≥4.5 in Central China
表 3 中原地区地震周期划分 Table 3 The seismic period division in Central China
表 4 4级地震平静异常分布状况 Table 4 The distribution of quiet anomalies for ML 4 earthquakes
中原地区ML 4.0以上地震的平静异常与虚报率分析
谢健健 , 何重阳 , 高家乙 , 贾漯昭