1 研究背景

态矢量概念来源于统计物理学，是一种对连续场进行粗粒化描述的方法，适合用于研究复杂系统问题。尹祥础等（2004）引入态矢量方法对几个著名震例（如唐山、海城等地震）进行了研究，结果表明，大地震前态矢量参数有显著变化，认为态矢量的特征变化可能是一种地震前兆；余怀忠等（2004）利用岩石力学实验对态矢量方法进行研究，实验结果表明，态矢量的异常变化可以被用作岩石等脆性材料灾变的前兆，使用态矢量方法可以对脆性材料的破坏乃至地震作出预测。鉴于态矢量有较好的物理意义，吴永加等（2006）利用该方法对中国大陆部分显著地震进行了震前态矢量异常特征研究，发现绝大多数震例发生前存在不同程度的态矢量异常现象。

以往学者在利用态矢量进行震例研究时，得出了一定程度的异常判定指标：显著地震（M≥5.0）发生前一般存在3年以内的态矢量异常，部分地震，如海城地震、唐山地震前存在短期态矢量异常；对于相同震级的地震，最佳扫描区域尺度大小不一。在提取态矢量异常指标时，由于研究对象、区域选择、所用目录、异常判定标准等不一致，很难给出较普适的异常判定指标，故本研究计划基于态矢量方法编制计算程序，对中国大陆地区1975—2020年间发生的145次6级及以上地震进行回溯性系统研究，用统一标准来判定异常，提取可能的异常指标。

2 研究内容

基于中国地震台网中心1970—2020年全国地震目录，选取1975—2020年中国大陆及周边地区145次6.0级及以上地震为研究对象，研究其震前态矢量4个参量（态矢量的模M、态矢量的增量的模∆M、态矢量之间的夹角φ、任意时刻态矢量与单位态矢量之间的夹角Ψ）的变化特征。对应7级及以上震例，基于震前20年的数据研究其态矢量参量异常；对6.5—6.9级地震，基于震前15年的数据研究其态矢量参量异常；对6.0—6.4级地震，基于震前10年的数据研究其态矢量参量异常。对每个震例以其为中心，分别选取3°—12°的矩形为研究范围，计算态矢量时序曲线，并根据参量的时序曲线与地震的对应情况，就映震效果划分为4个等级：A：对应效果极好——异常突出，无虚报，显著异常离发震时刻较近；B：对应效果较好——异常突出，虚报较少，显著异常离发震时刻较近；C：对应效果一般——异常较突出，虚报较多，显著异常离发震时刻较远；D：对应效果差——异常不突出，虚报较多，震前中短期无异常。

针对每个震例3°—12°研究范围的计算结果，取最优解做为该地震的最佳预测效果，并对其预测效能按以上判定标准赋予A、B、C、D。

3 研究结果

（1）态矢量的模M：在145个震例中，预测效果为A的有41个，预测效果为B的有69个，预测效果为C的有20个，预测效果为D的有15个。预测效果较佳（A+B）的占比75.9%。

（2）态矢量的增量的模∆M：在145个震例中，预测效果为A的有37个，预测效果为B的有54个，预测效果为C的有26个，预测效果为D的有28个。预测效果较佳（A+B）占比62.8%。

（3）态矢量之间的夹角φ：在145个震例中，预测效果为A的有8个，预测效果为B的有51个，预测效果为C的有44个，预测效果为D的有42个。预测效果较佳（A+B）的占比40.7%。

（4）任意时刻态矢量与单位态矢量之间的夹角Ψ：在145个震例中，预测效果为A的有16个，预测效果为B的有85个，预测效果为C的有23个，预测效果为D的有21个。预测效果较佳（A+B）的占比69.7%。

从以上统计结果来看，4个参量的映震效果从优到劣排序为：态矢量的模M＞任意时刻态矢量与单位态矢量之间的夹角Ψ＞态矢量的增量的模∆M＞态矢量之间的夹角φ。

此外，笔者通过统计震例的震级与异常距发震时间的关系发现，震级越大其异常出现越早，其中：6.0—6.4级地震在震前10—1 000天均有异常出现，震前异常出现范围较广；6.5—6.9级地震异常集中在震前1—3年出现；≥7级地震异常主要在震前3年左右出现。

4 结束语

本研究系统梳理了1975—2020年中国大陆地区6.0级及以上地震震前态矢量异常，发现态矢量的4个参量在大多数地震前会出现不同程度的异常反应，其中态矢量的模M对震前异常反应较佳；异常出现的时间与震级有一定关系，震级越大异常出现越早，这对利用态矢量异常预估地震震级有一定指示意义。