基于断层运动模式和相关地震活动性受断层面上一个或多个“锁固段”所控制的新认识，我们于2010年首次提出了“孕震断层多锁固段脆性破裂理论”(秦四清等， 2010a，b).该理论的数学描述可简单表示为

之后，作者分析了中国及其周边邻近地区未来地震活动性(秦四清等， 2010c，d，e，f，2011，2013a，b，c，d，2014a，c，b)，编制完成《中国及其周边地震区划分图》(3.1版)(秦四清等， 2013a，e，2014a).截至目前对中缅边境地震区、昭通地震区、汶川地震区、海原地震区和于田地震区的前瞻性地震预测结果已得到了实际验证(秦四清和薛雷，2011; 秦四清等， 2012b，2013e，2014d，e).2010-2014年，作者逐步完善了基于该理论进行强震预测的方法体系，先后提出了孕震时空区域划分四原则(秦四清等，2010e)、震级预测方法(秦四清等， 2012a，2014e)、不同震级标度类型之间的转换关系(秦四清等，2013c)、最小完整性震级确定方法(秦四清等，2013c)以及孕育周期界定和主震事件判识方法(秦四清等， 2014a，b).

目前，我们进行强震预测的研究区域主要集中在中国及其周边邻近地区.之所以较少研究国外区域，是因为缺乏相应区域的断层资料，无法准确界定地震区边界.在缺乏区域断层资料的情况下，如何合理划分地震区？为此，本文基于地震区划分合理性判别原则，提出了一套在缺失断层资料条件下划分“最优地震区”的方法，试图最大限度地降低地震区划分的不确定性.通过对7个国外地震区强(大、巨)震孕育过程分析，阐述该方法的实施步骤. 1 “最优地震区”确定方法

1.1 地震区划分合理性判别原则

在缺失断层资料的条件下，基于何种原则对不同地震区划分方案进行筛选从而确定“最优地震区”是首要解决的问题.

总结以往诸多的案例分析(秦四清等， 2014a，b)，我们认为划定一个合理的地震区应遵循以下原则：

原则一：对所划定的地震区，大事件之间的力学联系应满足式(1)；

原则二：对所划定的地震区，各孕育周期主震事件发生前该地震区积累的能量应近似等于主震和余震所释放能量之和，即满足能量守恒原理.

1.2 “最优地震区”确定方法

受断层约束，一般地震区边界呈不规则形状.在断层资料缺失的情况下，可先给出不同的圆形、椭圆形或矩形等搜索方案，然后根据上述两原则判别方案的合理性，最终确定一个最逼近实际地震区的划分方案，这样划定的地震区称为“最优地震区”.

在理论层面，对一个长宽尺度相差不大的实际地震区，以圆形、椭圆形或矩形方式进行搜索，其结果应该相差不大.若实际地震区形状为扁长形，显然椭圆形或矩形方式优于圆形搜索方式(见图 1).

图 1

Fig. 1

图 1 “最优地震区”搜索示意图 Fig. 1 Sketch map for searching the optimal seismic zone

在实际操作层面，圆形搜索区域需要圆心和半径两个参数，而椭圆形或矩形搜索区域需要中心位置、长轴尺寸、短轴尺寸以及旋转角度四个参数，因此基于圆形搜索方式开展“最优地震区”划分的可操作性远胜于后两者.

综上分析，本文研究一般采用可操作性较强的圆形搜索方式进行“最优地震区”划分.下面给出基于圆形搜索方式划分“最优地震区”的实际操作步骤：

(1)筛选出研究区域最大地震事件M_max；

(2)按照Bufe和Varnes(1993)与彭克银等(2003)提出的孕震区域临界半径R与震级M的统计关系式(2)和(3)，分别计算最大地震事件M_max对应地震区的理论半径R_theory：

(3)为减小圆心位置带来的不确定性，选择研究区域震级最大地震事件和其它几个较大事件分别作为圆心，以M_max对应的理论半径R_theory作为参考值，在其一定范围内选择多个R值作为搜索半径(若搜索区域未包含最大地震事件，则需适当增大半径或者剔除该方案)，然后对不同搜索方案的地震目录进行数据处理，用上述两原则检验所划分地震区的合理性，最终筛选出“最优地震区”.

在缺失断层背景资料、无法精确厘定地震区边界的情况下，地震区划分方案可能存在多解性，即在一定的误差范围内，多个划分方案可能均满足地震区合理性判别原则，“最优地震区”只是多个可能方案中最为合理的一个.鉴于此，本文后续研究重点是基于“最优地震区”分析国外某些地震区强(大、巨)震的孕育过程，给出的临界CBS值等仅供参考. 2 国外七个地震区强(大、巨)震孕育过程分析

基于上述原则和方法，本文选取7个国外研究区域进行孕震过程反演(见图 2)，包括意大利中部地震区、堪察加地震区、巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区、海地-多米尼加-波多黎各地震区、南美洲西部地震区、泰缅边境地震区和日本地震区.以后我们将分析国外更多的研究区域.

图 2

Fig. 2

图 2 研究区位置示意图(地震目录源自NEIC) Fig. 2 Location map of the study areas(The earthquake catalogue is obtained from NEIC)

本文采用的地震目录引自美国国家地震信息中心(NEIC)，数据为研究时段所有地震事件.计算Benioff应变时，先把不同的震级标度统一换算为地方震级M_L，然后依次计算地震矩、地震能量与Benioff应变值.为减小发震前CBS监测值与预测临界值的误差，根据文献(秦四清等，2014c)提出的最小完整性震级选取方法，在计算某些地震区CBS值时，考虑了最小完整性震级.

美国国家地震信息中心(NEIC)提供的地震目录具有如下特点：

(1)该数据库所收录最早地震数据始于1900-01-01，故在数据分析时，我们无法获取1900年之前的地震数据，这一点不同于中国地震台网，后者有着较为完整的历史地震记载，如《中国地震目录》(顾功叙等， 1983a，b)和《中国地震历史资料汇编》(谢毓寿和蔡美彪，1983).因此，历史地震目录的缺失会在一定程度上影响我们分析的可靠性；

(2)该数据库涉及大量基于震级标度类型mb所标识的地震记录且不少事件震级较高，这一点不同于中国地震台网(CENC)，后者较少涉及mb类型，且震级较小.在以往研究基础上(秦四清等，2013c)，不同震级标度统一换算为地方震级M_L时，本文采用下述公式：

2.1 意大利中部地震区

2009年4月6日，在意大利拉奎拉发生了M_W 6.3级地震，造成了重大的人员伤亡和财产损失.由于意大利地震学家对该次地震的误判，2011年意大利6名地震学家和1名前政府官员被控“谋杀”罪并出庭受审，引起了世界范围内地震学家的广泛关注.

该强震能被提前预测吗？震前的小地震事件是前震事件吗？之后还会有更大的地震发生吗？本文将根据我们提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论和相关预测方法(秦四清等，2010a)，探讨并回答这些问题.由于缺失意大利及邻区地震构造图，我们无法准确划分该地区的地震区.因此，我们将按照本文第2章提出的方法，先识别该地区的“最优地震区”，后分析强震的孕育过程.

图 3为意大利境内1900年以来M≥ 6.0级地震分布，相关参数列于表 1.其中编号8的地震事件是2009年拉奎拉M_W 6.3级地震.可看出，在其附近于1915年发生过一次M_S 6.9级地震(编号3)，初步认为该地震是意大利中部地震区的一次主震事件.由于该周期地震目录严重缺失，难以根据我们的理论分析主震事件的孕育过程，只能推测该地震区为M_S 6.9级左右地震危险区.

图 3

Fig. 3

图 3 意大利中部地震区M≥6.0级地震分布图 Fig. 3 Distribution map of earthquakes with M≥6.0 for the central Italy seismic zone

表 1(Table 1)

表 1 意大利境内1900年以来M≥6.0级地震事件 Table 1 The earthquake events with M≥6.0 in Italy since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1905-9-8 39.00，16.00 6.80 MS 2 1908-12-28 38.00，15.50 7.00 MS 3 1915-1-13 42.00，13.50 6.90 MS 4 1938-4-13 38.11，14.93 35.00 6.60 uk 5 1976-5-6 46.39，13.27 17.60 6.50 MS 6 1976-6-17 46.16，12.86 24.00 6.10 mb 7 1980-11-23 40.79，15.31 6.00 6.90 MS 8 2009-4-6 42.33，13.33 8.80 6.30 MW 9 2012-5-20 44.89，11.23 6.30 6.00 MW

表 1 意大利境内1900年以来M≥6.0级地震事件 Table 1 The earthquake events with M≥6.0 in Italy since 1900

根据上述分析，我们认为该地震区至少已经历1个完整的孕育周期，目前处于第二轮孕育周期.根据公式(2)和(3)可推算孕育1915年M_S 6.9级主震事件的地震区半径为192~309 km.以此作为搜索半径参考值，对不同半径对应的地震区进行数据分析，发现当搜索半径为150 km时，其计算结果较为合理.

图 4示出了该地震区第二轮孕育周期中强震、强震事件之间的力学联系.通过误差修正，根据1978年12月27日M_S 5.7级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到1997年9月26日意大利中部mb 5.7级地震和2009年4月6日意大利拉奎拉M_W 6.3级地震的临界CBS值.计算表明：2009年M_W 6.3级地震释放能量1.73E+14J远低于其发震前该地震区积累能量1.04E+15J，且考虑到该地震区为M_S 6.9级左右地震危险区，故我们判断2009年M_W 6.3级地震并非主震事件.该地震区当前孕育周期应存在第三锁固段，当演化至峰值强度点时，应有更大强震事件发生.截止到2014年1月20日，该地震区CBS监测值约为3.21E+08J^1/2，远离CBS临界值5.16E+08J^1/2，故没必要给出预测时间窗口.对该地震区其它要素预测结果如下：震级M_W 6.6~6.9级；震源深度5~20 km；震中位置为北纬42.2°、东经13.4°左右.预计强震发生前，该地震区还将发生M_W 6.0级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

图 4

Fig. 4

图 4 意大利中部地震区1973.10.30-2014.1.20 之间CBS值与时间关系(误差修正已被考虑) Fig. 4 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 30 October 1973 to 20 January 2014 for the central Italy seismic zone. (The error correction is considered)

从该地震区第二轮孕育周期地震目录知，在2009年4月6日意大利拉奎拉M_W 6.3级地震发生前，该区几乎每年都会有4.0级左右地震发生，但是之后并未有强震发生，因此意大利地震学家在对强震孕育机制和规律认识不清的情况下，根据2009年拉奎拉强震发生前该区地震活动性并结合以往经验作出误判也情有可原.值得提出的是，在2009年拉奎拉强震发生前10天，该地震区曾发生过3次4.0~4.3级地震，根据我们提出的预测理论，容易判识这些地震为foreshock事件. 2.2 堪察加地震区

该地区地震活动性强，强震、大震与巨震频发，且有多次大事件震源深度大于300 km，属于深源地震.目前关于深源地震成因机制有不同的认识，如脱水致裂机制、剪切失稳机制以及橄榄石的相变机制等(干微等，2012; 赵素涛等，2012)，尚未达成共识，其是否属于脆性破坏有待进一步考证.因此，我们分析该区域大(巨)震孕育过程时，将按照深源地震参与和不参与数据分析过程分情况予以讨论.

2.2.1 考虑深源地震

根据NEIC地震目录(图 5和表 2)，该地区最大一次事件为1952年11月4日M_W 9.0级地震(编号13).根据公式(2)和(3)可推算孕育此次M_W 9.0级地震事件的地震区半径为1096~1259 km，以此作为搜索半径参考值，发现当搜索半径为900 km时，其计算结果较为合理.以下分析表明：该地震区至少已经历1个完整的孕育周期，目前处于第二轮孕育周期.

图 5

Fig. 5

图 5 堪察加地震区M≥7.4级地震分布图 Fig. 5 Distribution map of earthquakes with M≥7.4 for the Kamchatka seismic zone

表 2(Table 2)

表 2 堪察加地震区1900年以来M≥7.4级地震事件 Table 2 The earthquake events with M≥7.4 in the Kamchatka seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1904-6-25 52.00，159.00 7.50 MW 2 1904-6-25 52.00，159.00 7.60 MW 3 1907-5-25 50.50，148.00 600.00 7.40 mb 4 1911-5-4 51.00，157.00 240.00 7.40 mb 5 1913-8-1 47.50，155.50 7.50 uk 6 1915-5-1 47.50，154.50 35.00 7.90 MW 7 1915-7-31 54.00，162.00 7.50 MW 8 1917-1-30 56.50，163.00 7.70 MW 9 1923-2-3 53.85，160.76 35.00 8.50 MW 10 1927-12-28 55.66，160.04 35.00 7.50 MW 11 1929-1-13 50.45，154.87 35.00 7.40 mb 12 1929-12-17 53.78，171.51 35.00 7.70 MW 13 1952-11-4 52.76，160.06 22.10 9.00 MW 14 1959-5-4 53.37，159.66 35.00 8.00 MW 15 1969-11-22 57.73，163.60 9.20 7.80 MW 16 1971-11-24 52.81，159.17 116.20 7.40 mb 17 1971-12-15 56.02，163.17 21.80 7.80 MW 18 1993-6-8 51.20，157.76 60.50 7.50 MS 19 1997-12-5 54.80，162.00 36.90 7.80 MS 20 2006-11-15 46.58，153.27 10.00 8.30 MW 21 2007-1-13 46.23，154.55 10.00 8.10 MW 22 2008-7-5 53.88，152.89 632.80 7.70 MW 23 2009-1-15 46.86，155.15 36.00 7.40 MW 24 2013-5-24 54.87，153.28 608.90 8.30 MW

表 2 堪察加地震区1900年以来M≥7.4级地震事件 Table 2 The earthquake events with M≥7.4 in the Kamchatka seismic zone since 1900

图 6示出了深源地震参与孕震过程情况下，该地震区第一轮孕育周期大震、巨震事件之间的力学联系.可看出1923年2月3日堪察加半岛东海岸M_W 8.5级地震和1952年11月4日堪察加半岛彼得罗巴甫洛夫斯克东海岸M_W 9.0级地震，分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.计算表明：1952年M_W 9.0级地震前该地震区积累的能量约为1.24E+18J，而M_W 9.0级地震释放的能量约为1.95 E+18J，两者数量级相同但前者偏小，这是由于该轮周期缺失1900年之前地震目录所致.因此，我们推断1952年M_W 9.0级地震为主震事件，1959年5月4日M_W 8.0级地震、1971年11月24日mb 7.4级地震与1971年12月15日M_W 7.8级地震均为主震后的大余震事件.基于上述分析，判断该地震区为M_W 9.0级左右地震危险区.

图 6

Fig. 6

图 6 堪察加地震区1904.6.25-1976.4.24之间 CBS值与时间关系(误差修正已被考虑) Fig. 6 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 25 June 1904 to 24 April 1976 for the Kamchatka seismic zone. (The error correction is considered.)

图 7示出了考虑深源地震情况下，该地震区第二轮孕育周期大震、巨震事件之间的力学联系.可看出根据1997年12月5日堪察加半岛东海岸M_S 7.8级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到2006年11月15日千岛群岛M_W 8.3级地震和2013年5月24日鄂霍次克海东部M_W 8.3级地震(深源地震)的临界CBS值.计算表明：2013年M_W 8.3级地震释放能量1.73E+17J与其发震前该地震区积累能量4.45E+17J的数量级相同，但前者低于后者，且考虑到该地震区为M_W 9.0级左右地震危险区，因此，我们判断该地震区当前孕育周期还存在第三锁固段，具备发生更大地震的条件.当第三锁固段被加载至峰值强度点时，应有巨震事件发生.

图 7

Fig. 7

图 7 堪察加地震区1976.5.1-2014.8.3之间 CBS值与时间关系 Fig. 7 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 1 May 1976 to 3 August 2014 for the Kamchatka seismic zone.

图 8示出了不考虑深源地震情况下，该地震区第一轮孕育周期大震、巨震事件之间的力学联系.可看出1923年2月3日堪察加半岛东海岸M_W 8.5级地震和1952年11月4日堪察加半岛彼得罗巴甫洛夫斯克东海岸M_W 9.0级地震，依然分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.

图 8

Fig. 8

图 8 堪察加地震区1904.6.25-1976.5.17之间 CBS值与时间关系(误差修正已被考虑.) Fig. 8 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 25 June 1904 to 17 May 1976 for the Kamchatka seismic zone. (The error correction is considered.)

图 9示出了不考虑深源地震情况下，该地震区第二轮孕育周期大震、巨震事件之间的力学联系.可看出1997年12月5日堪察加半岛东海岸M_S 7.8级地震和2006年11月15日千岛群岛M_W 8.3级地震，分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.根据前述类似分析，且考虑到该地震区为M_W 9.0级左右地震危险区，我们判断该地震区当前孕育周期还存在第二锁固段，具备发生更大地震的条件.从图 9可看出目前第二锁固段已被加载至峰值强度点，M_W 8.3~8.5级地震随时可被适当扰动触发.

图 9

Fig. 9

图 9 堪察加地震区1976.5.25-2014.8.3 之间CBS值与时间关系 Fig. 9 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 25 May 1976 to 3 August 2014 for the Kamchatka seismic zone

对2013年5月24日鄂霍次克海海域M_W 8.3级深源地震发震机制的最新研究表明(Ye et al., 2013)：此次地震破裂过程以剪切滑动为主，与浅层地壳中发生的地震很相似.这说明该次深源地震属于脆性破坏，分析该区地震趋势时，考虑该次深源地震合理.

截止到2014年8月3日，该地震区CBS监测值(图 7)约为1.47E+10J^1/2，远离CBS临界值2.06E+10J^1/2.对该地震区的四要素预测结果如下：震级M_W 8.5~8.9级；震源深度15~35 km(深源地震除外)；震中位置为北纬49°、东经154°左右；发震时间窗口：长期.预计巨震事件发生前，该地震区还将发生M_W 7.8级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

对比图 6~9，可以看出：考虑深源地震与否，对于孕育周期起点与终点、膨胀点与峰值强度点标志性地震事件的选择、预测临界CBS值以及未来震情的判断都有一定影响，特别是在深源地震本身就是膨胀点或峰值强度点标志性事件的情况下其影响更加显著.因此，对深源地震成因机制的研究有待进一步深入，以期给出其是否参与孕震过程的明确依据.

2.3 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区

根据美国地震台网测定，2013年4月16日和9月24日，分别在伊朗与巴基斯坦交界处和巴基斯坦阿瓦兰发生了一次M_W 7.7级地震，以下将分析这两次大震的孕育过程.

根据NEIC地震目录(图 10和表 3)，该地区最大一次地震事件为1935年5月30日巴基斯坦奎达地区M_W 8.1级地震(编号4)，根据公式(2)和(3)推算孕育M_W 8.1级地震事件的地震区半径为519~690 km，以此作为搜索半径参考值，发现当搜索半径为600 km时，其计算结果较为合理.以下分析表明：该地震区至少已经历了1个完整的孕育周期，目前处于第二轮孕育周期.

图 10

Fig. 10

图 10 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区 M≥7.0级地震分布图 Fig. 10 Distribution map of earthquakes with M≥7.0 for the Pakistan-Afghanistan-Iran border seismic zone

表 3(Table 3)

表 3 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区1900年以来 M≥7.0级地震事件 Table 3 The earthquake events with M≥7.0 in the Pakistan- Afghanistan-Iran border seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1909-10-20 30.00，68.00 7.00 MS 2 1931-8-27 29.47，67.17 35.00 7.10 MW 3 1934-6-13 27.43，62.59 35.00 7.00 mb 4 1935-5-30 28.89，66.18 35.00 8.10 MW 5 1945-11-27 24.86，63.55 35.00 8.00 MW 6 1997-2-27 29.95，68.19 24.20 7.10 MS 7 2011-1-18 28.78，63.95 68.00 7.20 MW 8 2013-4-16 28.11，62.05 82.00 7.70 MW 9 2013-9-24 26.95，65.50 15.00 7.70 MW

表 3 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区1900年以来 M≥7.0级地震事件 Table 3 The earthquake events with M≥7.0 in the Pakistan- Afghanistan-Iran border seismic zone since 1900

图 11示出了该地震区第一轮孕育周期大震、巨震事件之间的力学联系，可看出1914年2月6日阿富汗-巴基斯坦边境地区mb 6.8级地震和1935年5月30日巴基斯坦奎达地区M_W 8.1级地震，分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.根据我们对历史强震震例的分析，1935年M_W 8.1级地震所对应的第二锁固段亦应发生宏观破裂，由于1947年8月5日M_W6.9级地震发生后，直到1966年5月7日该地震区才重新有文献记载的地震目录，期间的地震目录缺失，因此难以判断第二锁固段发生宏观破裂的准确日期.计算表明：1935年M_W 8.1级地震之前该地震区积累的能量约为5.6E+16J，而M_W 8.1级地震释放的能量约为8.7 E+16J，两者数量级相同但前者小于后者，这是由于该轮周期缺失1900年之前地震目录所致.因此，可认为1935年M_W 8.1级地震为主震事件，1945年M_W 8.0级地震为余震事件.综上分析，可定义该区为M_W 8.1级左右地震危险区.

图 11

Fig. 11

图 11 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区 1909.10.20-1947.8.5之间CBS值与时间关系 (误差修正已被考虑) Fig. 11 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 20 October 1909 to 5 August 1947 for the Pakistan-Afghanistan- Iran border seismic zone. (The error correction is considered.)

图 12示出了该地震区第二轮孕育周期大震事件之间的力学联系，可看出1997年2月27日M_S 7.1级地震和2013年4月16日M_W 7.7级地震，分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.根据前述类似分析，且考虑到该地震区为M_W 8.1级左右地震危险区，我们判断该地震区当前孕育周期还存在第二锁固段，具备发生更大地震的条件.当第二锁固段被加载至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.截止到2014年6月13日，该地震区CBS监测值约为2.06E+09J^1/2，远离CBS临界值2.59E+09J^1/2，故没必要给出预测时间窗口.对该地震区其它要素预测结果如下：震级M_W 7.9~8.1级；震源深度15~30 km；震中位置为北纬28°、东经65°左右.预计大(巨)震事件发生前，该地震区还将发生M_W 7.2级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

图 12

Fig. 12

图 12 巴基斯坦-阿富汗-伊朗边界地震区1966.2.7- 2014.6.13之间CBS值与时间关系 (误差修正已被考虑) Fig. 12 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 7 February 1966 to 13 June 2014 for the Pakistan-Afghanistan-Iran border seismic zone. (The error correction is considered.)

需要说明的是，2013年9月24日巴基斯坦阿瓦兰M_W 7.7级地震，是2013年4月16日第一锁固段在峰值强度点发生的M_W 7.7级地震后的一次大事件，也可理解为第二锁固段进入非稳定破裂阶段发生的一次大preshock事件.

2.4 海地-多米尼加-波多黎各地震区

2010年1月12日，在加勒比海岛国海地发生了M_W 7.0级地震，据统计(陈虹等，2011)，此次地震共造成海地约222650人死亡，310930人受伤，约403176栋建筑物遭到破坏，给当地造成了重大的人员伤亡和财产损失.以下将分析该次地震的孕育过程.

根据NEIC地震目录(图 13和表 4)，该地区最大一次事件为1946年8月4日M_W 7.9级地震事件(编号5)，根据公式(2)和(3)可推算孕育M_W 7.9级地震事件的地震区半径为440~604 km，以此作为搜索半径参考值，发现当搜索半径为500 km时，其计算结果较为合理.以下分析表明：该地震区至少已经历了1个完整的孕育周期，目前处于第二轮孕育周期.

图 13

Fig. 13

图 13 海地-多米尼加-波多黎各地震区 M≥7.0级地震分布图 Fig. 13 Distribution map of earthquakes with M≥7.0 for the Haiti-Dominican republic- Puerto Rico seismic zone

表 4(Table 4)

表 4 海地-多米尼加-波多黎各地震区1900年以来 M≥7.0级地震事件 Table 4 The earthquake events with M≥7.0 in the Haiti- Dominican republic-Puerto Rico seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1916-4-24 18.50，-68.00 80.00 7.00 mb 2 1917-7-27 19.00，-67.50 50.00 7.00 MS 3 1918-10-11 18.47，-67.63 35.00 7.30 MW 4 1943-7-29 19.09，-66.98 35.00 7.60 MW 5 1946-8-4 18.96，-69.00 51.20 7.90 MW 6 1946-8-8 19.63，-69.63 50.00 7.50 MW 7 1948-4-21 19.32，-69.70 35.00 7.10 MS 8 2010-1-12 18.44，-72.57 13.00 7.00 MW

表 4 海地-多米尼加-波多黎各地震区1900年以来 M≥7.0级地震事件 Table 4 The earthquake events with M≥7.0 in the Haiti- Dominican republic-Puerto Rico seismic zone since 1900

1946年8月4日，在多米尼加共和国东部发生了一次M_W 7.9级地震，这是该区有史以来记录到的最大地震，初步认为该次地震是第一轮孕育周期发生的主震事件.由于第一轮孕育周期地震目录严重缺失，难以分析该主震事件的孕育过程，只能判断该地震区为M_W 7.9级左右地震危险区.

图 14示出了该地震区第二轮孕育周期强震、大震事件之间的力学联系，可看出2003年9月22日多米尼加共和国普拉塔港南部M_W 6.4级地震和2010年1月12日海地M_W 7.0级地震，分别是第一锁固段在膨胀点和峰值强度点的标志性事件.计算表明：2010年M_W 7.0级地震释放能量1.95E+15J远低于其发震前该地震区积累能量6.73E+15J，且考虑到该地震区为M_W 7.9级左右地震危险区，因此，我们判断该地震区当前孕育周期还存在第二锁固段，具备发生更大地震的条件.当第二锁固段被加载至峰值强度点时，应有大震事件发生.截止到2014年7月27日，该地震区CBS监测值约为1.72E+09J^1/2，距CBS临界值1.88E+09J^1/2尚有一定距离.对该地震区的四要素预测结果如下：震级M_W 7.3~7.6级；震源深度10~30 km；震中位置为北纬19°、西经73°左右；发震时间窗口：中长期.预计大震发生前，该地震区还将发生M_W 5.8级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

图 14

Fig. 14

图 14 海地-多米尼加-波多黎各地震区1968.5.2- 2014.7.27之间CBS值与时间关系 Fig. 14 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 2 May 1968 to 27 July 2014 for the Haiti-Dominican republic- Puerto Rico seismic zone

图 15为南美洲地区1900年以来M≥6.0级地震分布，可看出该地区大震频发，且地震多集中于Nazca板块与南美洲板块接壤的狭长地带.根据NEIC地震目录(图 16和表 5)，该地区最大一次事件为1960年5月22日M_W 9.6级地震(编号7).

图 15

Fig. 15

图 15 1900年以来南美洲地区M≥ 6.0 级地震分布图 Fig. 15 Distribution map of earthquakes with M≥6.0 for the region of South America since 1900

图 16

Fig. 16

图 16 南美洲西部地震区M≥ 8.0级地震分布图 Fig. 16 Distribution map of earthquakes with M≥8.0 for the western South America seismic zone

表 5(Table 5)

表 5 南美洲西部地震区1900年以来M≥8.0级地震事件 Table 5 The earthquake events with M≥8.0 in the western South America seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1906-1-31 1.00，-80.00 8.60 MW 2 1906-8-17 -32.40，-71.40 8.20 MW 3 1908-12-12 -14.00，-78.00 60.00 8.00 uk 4 1922-11-11 -28.55，-70.76 35.00 8.70 MW 5 1943-4-6 -31.37，-71.43 35.00 8.20 MW 6 1960-5-21 -37.83，-73.38 11.50 8.20 MW 7 1960-5-22 -38.29，-73.05 35.00 9.60 MW 8 1966-10-17 -10.80，-78.68 34.30 8.20 MW 9 1974-10-3 -12.25，-77.52 35.80 8.10 MW 10 1979-12-12 1.60，-79.36 24.30 8.10 MS 11 1985-3-3 -33.14，-71.76 35.00 8.00 MS 12 1994-6-9 -13.88，-67.53 635.40 8.20 MS 13 1995-7-30 -23.34，-70.27 40.50 8.00 MS 14 2001-6-23 -16.38，-73.50 32.00 8.40 MW 15 2007-8-15 -13.38，-76.61 39.00 8.00 MW 16 2010-2-27 -36.12，-72.90 22.90 8.80 MW 17 2014-4-1 -19.61，-70.77 25.00 8.20 MW

表 5 南美洲西部地震区1900年以来M≥8.0级地震事件 Table 5 The earthquake events with M≥8.0 in the western South America seismic zone since 1900

考虑到该地区地震的分布特点，此次未采用圆形地震区搜索方式，而是沿着Nazca板块与南美洲板块接壤的狭长地带绘制多个包络6级以上地震的不规则区域进行分析，认为图 16所示搜索区域的计算结果较为合理.以下分析表明，该地震区至少已经历了1个完整的孕育周期，目前处于第二轮孕育周期.

在1960年5月22日，该地震区在智利中部阿劳卡尼亚发生了一次M_W 9.6级地震，这是该区有史以来记录到的最大地震，初步认为该次地震是第一轮孕育周期发生的主震事件.由于第一轮孕育周期地震目录严重缺失，难以分析该主震事件的孕育过程，只能判断该地震区为M_W 9.6级左右地震危险区.

下面将对该地震区第二轮孕育周期巨震事件孕育过程进行分析.根据NEIC地震目录，该地区发生过多次震源深度大于300km的深源地震，如1994年6月9日M_S 8.2级地震，震源深度达635.4 km.如前所述，考虑到目前关于深源地震的成因机制尚未明确，因此本文分析该区域大(巨)震孕育过程时，将按照深源地震参与和不参与数据分析过程分情况讨论. 2.5.1 考虑深源地震

图 17示出了深源地震参与孕震过程情况下，该地震区第二轮孕育周期巨震事件之间的力学联系.通过误差修正，根据1994年6月9日玻利维亚拉巴斯M_S 8.2级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到2001年6月23日秘鲁南部海岸附近M_W 8.4级地震和2010年2月27日智利比奥比奥海岸附近M_W 8.8级地震的临界CBS值.计算表明：2010年M_W 8.8级地震释放能量9.75E+17J远低于其发震前地震区积累能量2.07E+18J，且考虑到该地震区为M_W 9.6级左右地震危险区，故我们判断2010年M_W 8.8级地震并非主震事件，在该地震区当前孕育周期应还存在第三锁固段，当演化至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.

图 17

Fig. 17

图 17 南美洲西部地震区1979.5.21-2014.7.25 之间CBS值与时间关系(误差修正已被考虑) Fig. 17 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 21 May 1979 to 25 July 2014 for the western South America seismic zone. (The error correction is considered.)

图 18示出了深源地震不参与孕震过程情况下，该地震区第二轮孕育周期巨震事件之间的力学联系.由于1994年6月9日玻利维亚拉巴斯M_S 8.2级深源地震未参与计算，故第一锁固段膨胀点标志性事件调整为1995年7月30日智利安托法加斯蒂M_S 8.0级地震.通过误差修正，根据1995年7月30日智利安托法加斯蒂M_S 8.0级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到2001年6月23日秘鲁南部海岸附近M_W 8.4级地震和2010年2月27日智利比奥比奥海岸附近M_W 8.8级地震的临界CBS值.根据前述类似分析，且考虑到该地震区为M_W 9.6级左右地震危险区，我们判断2010年M_W 8.8级地震并非主震事件，在该地震区当前孕育周期应还存在第三锁固段，当演化至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.

图 18

Fig. 18

图 18 南美洲西部地震区1982.1.2-2014.7.25 之间CBS值与时间关系(误差修正已被考虑) Fig. 18 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 2 January 1982 to 25 July 2014 for the western South America seismic zone. (The error correction is considered.)

对比图 17和18，可以看出：深源地震是否参与孕震过程，对于孕育周期起点与终点、膨胀点与峰值强度点标志性地震事件的选择、预测临界CBS值以及未来震情的判断都有一定影响.为保守起见，选择CBS监测值与临界值相差较小的情况(图 18)作为判断未来震情的依据.截止到2014年7月25日，目前该地震区CBS监测值约为3.62E+10J^1/2，距CBS临界值3.99E+10J^1/2尚有一定距离.对该地震区的四要素预测结果如下：震级M_W 9.0~9.4级；震源深度20~40 km(深源地震除外)；震中位置为南纬26°、西经70°左右；发震时间窗口：中长期.预计巨震事件发生前，该地震区还将发生M_W 8.0级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断. 2.6 泰缅边境地震区

2014年5月5日，在泰国境内发生了M_W 6.1级地震，由于其震中位置紧邻我们所划定的中缅边境地震区2，引起了我们的关注.以下将分析该次地震的孕育过程.

由于缺乏该地区详细的地震构造资料，无法准确划分地震区.受中缅边境地震区1和中缅边境地震区2边界以及少量断层的约束，对该区的地震区划分未采用圆形搜索方式.经过对多个地震区划分方案的筛选，我们最终厘定了泰缅边境地震区边界，其地震构造图示于图 19.

图 19

Fig. 19

图 19 泰缅边境地震区地震构造图 Fig. 19 Seismotectonic map of the Thail and - Burma border seismic zone

根据NEIC地震目录(图 19和表 6)，该地震区有史以来最大一次事件为1912年5月23日M_W 7.7级地震事件(编号1)，之后直到1972年7月7日才有地震目录记录.如果这期间强震数据记录无缺失，可认为1912年M_W 7.7级地震是第一轮孕育周期的主震事件.

表 6(Table 6)

表 6 泰缅边境地震区1900年以来M≥5.0级地震事件 Table 6 The earthquake events with M≥5.0 in the Thail and -Burma border seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1912-5-23 21.00，97.00 7.70 MW 2 1972-7-7 20.47，98.09 48.80 5.50 MS 3 1975-9-18 20.03，98.45 33.00 5.10 mb 4 1985-7-15 19.24，97.31 33.00 5.00 mb 5 1989-9-28 20.37，98.77 4.90 5.60 MS 6 1989-9-30 20.26，98.84 8.90 5.50 MS 7 1994-9-11 19.59，99.52 33.00 5.20 MW 8 2004-12-26 20.91，97.71 38.50 5.80 mb 9 2004-12-30 20.95，97.76 20.10 5.10 mb 10 2014-5-5 19.66，99.67 6.00 6.10 MW 11 2014-5-6 19.70，99.63 10.00 5.00 mb 12 2014-5-6 19.62，99.47 10.00 5.00 mb

表 6 泰缅边境地震区1900年以来M≥5.0级地震事件 Table 6 The earthquake events with M≥5.0 in the Thail and -Burma border seismic zone since 1900

图 20示出了该地震区第二轮孕育周期中强震、强震事件之间的力学联系.通过误差修正，根据1989年9月28日缅甸孟东附近M_S 5.6级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到2004年12月26日缅甸南桑mb 5.8级和2014年5月5日泰国北部清莱府潘县M_W 6.1级地震的临界CBS值.显然，2014年M_W 6.1级地震为第三锁固段在膨胀点处发生的标志性事件，当演化至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.截止到2014年5月12日，该地震区CBS监测值约为9.32E+07J^1/2，远离CBS临界值1.24E+08J^1/2.对该地震区的四要素预测结果如下：震级M_W 6.4~6.7级；震源深度10~30 km；震中位置为北纬20°、东经99°左右；发震时间窗口:长期.预计强震发生前，该地震区还将发生M_W 5.8级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

图 20

Fig. 20

图 20 泰缅边境地震区1972.7.7-2014.5.12 之间CBS值与时间关系(误差修正已被考虑) Fig. 20 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 7 July 1972 to 12 May 2014 for the Thail and -Burma border seismic zone. (The error correction is considered.)

日本岛弧位于太平洋板块、欧亚板块、菲律宾板块与北美板块的交汇部位，属于地震多发区.自1900年以来共发生8级以上地震11次(图 21和表 7)，其中2011年3月11日在日本本州东海岸海域发生的M_W 9.0级地震，是日本有史以来记录到的规模最大地震，其波及范围北至北海道、 南至九州，加之其所引发的巨大海啸和福岛核泄漏事故等，给世人留下难以磨灭的震撼.据统计(董治平等，2012)，此次地震及引发的海啸导致约15000人死亡，约10000人失踪，30多万栋房屋损坏.以下将分析该次地震的孕育过程.

图 21

Fig. 21

图 21 日本地震区M≥8.0级地震分布图 Fig. 21 Distribution map of earthquakes with M≥8.0 for the Japan seismic zone

表 7(Table 7)

表 7 日本地震区1900年以来M≥8.0级地震事件 Table 7 The earthquake events with M≥8.0 in the Japan seismic zone since 1900 编号 日期 纬度，经度(°) 深度(km) 震级 震级类型 1 1933-3-2 39.22，144.62 35.00 8.40 MW 2 1944-12-7 33.65，136.25 20.00 8.10 MW 3 1946-12-20 33.06，135.69 35.00 8.10 MW 4 1952-3-4 42.14，143.90 28.80 8.10 MW 5 1958-11-6 44.31，148.65 35.00 8.40 MW 6 1963-10-13 44.76，149.80 26.00 8.60 MW 7 1968-5-16 40.90，143.35 26.00 8.20 MW 8 1969-8-11 43.48，147.82 45.60 8.20 MW 9 1994-10-4 43.83，147.33 33.30 8.30 MS 10 2003-9-25 41.86，143.87 27.00 8.30 MW 11 2011-3-11 38.30，142.37 29.00 9.00 MW

表 7 日本地震区1900年以来M≥8.0级地震事件 Table 7 The earthquake events with M≥8.0 in the Japan seismic zone since 1900

根据公式(2)和(3)可推算孕育M_W 9.0级地震的地震区半径为1096~1259 km，以此作为搜索半径参考值，发现当搜索半径为1200 km时，其计算结果较为合理.根据NEIC地震目录，该地震区发生过多次震源深度大于300 km的深源地震，如1973年9月29日M_S 7.8级地震，震源深度达569.9 km.如前所述，考虑到目前关于深源地震的成因机制尚未明确，因此分析该区域大(巨)震孕育过程时，将按照深源地震参与和不参与数据分析过程分情况讨论. 2.7.1 考虑深源地震

图 22示出了深源地震参与孕震过程情况下，该地震区巨震事件之间的力学联系.通过误差修正后，根据1933年3月2日日本本州岛东海岸M_W 8.4级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到1963年10月13日千岛群岛M_W 8.6级地震和2011年3月11日日本宫城县东部海域M_W 9.0级地震的临界CBS值.计算表明：2011年M_W 9.0级地震释放能量1.95E+18J远低于其发震前该地震区积累能量6.97E+18J，故我们判断2011年M_W 9.0级地震并非主震事件，该地震区当前孕育周期应存在第三锁固段，当演化至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.

图 22

Fig. 22

图 22 日本地震区1900.1.18-2014.8.10 之间CBS值与时间关系 (数据分析时选取ML≥6.5级地震事件；误差修正已被考虑.) Fig. 22 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 18 January 1900 to 10 August 2014 for the Japan seismic zone (The earthquake events with ML≥6.5 are selected for data analysis. The error correction is also considered.)

图 23示出了深源地震不参与孕震过程情况下，该地震区大(巨)震事件之间的力学联系.通过误差修正后，根据1909年3月13日mb 7.6级地震发生前的CBS值，可较准确地连续预测到1933年3月2日日本本州岛东海岸M_W 8.4级地震、1963年10月13日千岛群岛M_W 8.6级地震和2011年3月11日日本宫城县东部海域M_W 9.0级地震的临界CBS值.计算表明：2011年M_W 9.0级地震释放能量1.95E+18J低于其发震前地震区积累能量5.15E+18J，故我们判断2011年M_W 9.0级地震并非主震事件，该地震区当前孕育周期存在第四锁固段，当演化至峰值强度点时，应有更大地震事件发生.

图 23

Fig. 23

图 23 日本地震区1900.1.18-2014.8.10 之间CBS值与时间关系 (数据分析时选取ML≥6.5级地震事件；误差修正已被考虑.) Fig. 23 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 18 January 1900 to 10 August 2014 for the Japan seismic zone (The earthquake events with ML≥6.5 are selected for data analysis. The error correction is also considered.)

对比图 22和23，可以看出：深源地震是否参与孕震过程，对于孕育周期起点与终点、膨胀点与峰值强度点标志性地震事件的选择、预测临界CBS值以及未来震情的判断都有一定影响.为保守起见，选择CBS监测值与临界值相差较小的情况(图 23)作为判断未来震情的依据.截止到2014年8月10日，目前该地震区CBS监测值约为3.60E+10J^1/2，远离CBS临界值5.19E+10J^1/2，故没必要给出预测时间窗口.对该地震区的其它要素预测结果如下：震级M_W 9.1~9.5级；震源深度20~40 km(深源地震除外)；震中位置为北纬34°、东经137°左右.预计巨震发生前，该地震区还将发生M_W 8.2级左右的preshock事件.我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置有更准确的判断.

3 结 论

针对缺失断层资料而无法准确厘定地震区边界的情况，本文提出了地震区划分的合理性判别原则与“最优地震区”确定方法.从孕育周期界定与主震事件判识角度，分析了7个国外地震区强(大、巨)震孕育过程，阐述了该方法的实际操作步骤.对各地震区的震情判断可供有关国家相关部门参考，具体结论如下：

(1)2009年意大利拉奎拉M_W 6.3级地震并非主震，其所属意大利中部地震区未来将有M_W 6.6~6.9级地震发生，目前远离临界状态.

(2)分考虑和不考虑深源地震两种情况，分析了堪察加地震区大(巨)震事件的孕育过程，表明该区未来将发生M_W 8.5~8.9级地震，目前距临界状态较远.

(3)巴基斯坦-阿富汗-伊朗地震区未来将发生M_W 7.9~8.1级地震，目前距临界状态较远.

(4)海地-多米尼加-波多黎各地震区未来将发生M_W 7.3~7.6级地震，目前距临界状态尚有一定距离.

(5)分考虑和不考虑深源地震两种情况，分析了南美洲西部地震区巨震事件的孕育过程，表明南美洲西部地震区未来将发生M_W 9.0~9.4级地震，目前距临界状态尚有一定距离.

(6)泰缅边境地震区未来将发生M_W 6.4~6.7级地震，目前距临界状态较远.

(7)分考虑和不考虑深源地震两种情况，分析了日本地震区大(巨)事件的孕育过程，表明2011年3月11日M_W 9.0级地震并非主震事件，该地震区未来将发生M_W 9.1~9.5级地震，目前远离临界状态.

本文研究表明：考虑深源地震与否，对于孕育周期起点与终点、膨胀点与峰值强度点标志性地震事件的选择、预测临界CBS值以及未来震情的判断都有一定影响，特别是在深源地震本身就是膨胀点或峰值强度点标志性事件的情况下其影响更加显著.因此，对深源地震成因机制的研究有待进一步深入，以期给出其是否参与孕震过程的明确依据.