1 、引子 参考《全球地震目录》（宋治平等， 2011 ），不同学者给出的研究结果，以及主要机构给出的震级参数，我们【1】给出了有史以来全球 M ≥9.0 地震目录，见表 1 。 表 1 有史以来全球发生的 M ≥9.0 地震 编号 年 月 日 纬度 经度 深度 震级 标度 地名(中文) 1 1700 1 26 45 -125 9.0 M S 美国:俄勒冈州西部近海 2 1960 5 22 -38.235 -73.047 35 9.5 M W 智利:蒙特港,巴尔迪维亚 3 1964 3 28 61.017 -147.648 6.6 9.3 M W 阿拉斯加湾 4 2004 12 26 3.295 95.982 30 9.0 M W 印度尼西亚:锡默卢岛 5 2011 3 11 38.322 142.369 32 9.0 M W 日本 : 宫城东部海域 上述地震分别发生在我们划分的哪个地震区（图 1 ）呢？表1中编号 1 和 3 的地震发生在旧金山地震区（ No.39 ），编号 2 的地震发生在瓦尔迪维亚地震区（ No.44 ），编号 4 的地震发生在雅加达地震区（ No.34 ），编号 5 的地震发生在北海道地震区（ No.38 ）。搞定图 1 ，可是用了近 7 年时间哦，在这段时间，眼瞅着不少人由“贫农”成为了“土豪”，而咱则有“土豪”成为了“贫农”，不过咱从没后悔过，感觉 在自然科学的世界寻找真理远胜于人世间吃喝玩乐带来的愉悦。 图 1 全球地震区划分图（ 2.0 版） 上述 M ≥9.0 地震的发生是偶然的吗？其孕育过程有章可循吗？本文将先简介孕震断层多锁固段脆性破裂理论，然后用之分析其孕育过程。 2 、预测理论 我们的研究表明，地震区积累能量发生大地震的载体为锁固段，在锁固段体积膨胀点和峰值强度点发生的标志性地震，遵循着如下简单的确定性规律，即： S f ( k ) =1.48 k S c （ 1 ） Δ= /0.48 （ 2 ） 式中， S c 为误差 校正后 第 1 锁固段 体积 膨胀点对应的 CBS 监测值 ； S f ( k ) 为误差 校正后 第 k 个锁固段峰值强度点对应的 CBS 预测值； S c * 和 S f * (1) 分别为误差未校正前第 1 锁固段体积膨胀点和峰值强度点对应的 CBS 监测值； Δ 为 CBS 误差。为何会有误差呢？这是因为时间越早，地震目录的完整性越差，所以误差就出现了。 相邻标志性地震的震级遵循什么样的约束关系呢？其是： | M F - M C | ≤ 0.5 （ 3 ） 式中 ， M C 和 M F 分 别为锁固段体积膨胀点和峰值强度点对应的标志性地震震级。若为双震，按能量等效原则视为一个地震考虑。 相邻标志性地震之间的预震震级满足什么样的约束条件呢？其是： M P ≤ min ( M F ， M C ) - 0.2 （ 4 ） 如何判断某标志性地震是否为主震呢？我们基于能量守恒原理，提出了如下判据： E B E C （ 5 ） 式中， E B 为该标志性地震发生前，其所属地震区积累的弹性应变能， E C 为该标志性地震本身释放的弹性应变能。若满足式 （5） ，则可判断该标志性地震不是主震。 需说明的是， 在假设某一地震区地震效率为常量的条件下，地震波辐射能可作为弹性应变能的替换量。 嗯，我们预测标志性地震、判断预震震级上限与主震的公式，是如此简单哦，正所谓大道至简嘛。写到此，不由想起了科学巨匠们关于“简单”的名言，供童鞋们做科研时参考。 伽利略建言“自然界总是习惯于使用最简单和最容易的手段行事。” 达芬奇认为“自然界总是以最简洁的方式行动。 ” 爱因斯坦提出了逻辑简单性原则，认为“这些不能在逻辑上进一步简化的基本概念和基本假设，组成了理论的根本部分，它们不是理性所能触动的。一切理论的崇高目标，就在于使这些不能简化的元素尽可能简单，并且在数目上尽可能少，同时不至于放弃对任何经验内容的适当表示。 ” 牛顿悟到“把复杂的事情简单化，可以发现新定律。” 言归正传，那么地震们认可这些简单的公式吗？别急，咱不看广告，而要看疗效，以下将通过实际震例分析，用数据说话。 3 、震例分析 3.1 旧金山地震区 该区曾发生的 3 次标志性地震（图 2 ）分别是： 1700 年 1月26日 北美卡斯卡迪亚俯冲带 M S 9.0 地震， 1899 年1月24日格雷罗 M uk 8.6 / 9 月10日阿拉斯加湾 M S 8.6 双震，1964年3月28日阿拉斯加南部 M W 9.3 地震。 图 2 旧金山地震区 1523.12.20-2016.2.24 之间 CBS 值与时间关系 （数据分析时选取 M W ≥7.0 级地震事件；误差修正已被考虑） 遗憾的是，由于该区 1700 年以前地震目录缺失，不清楚 1700年 M S 9.0地 震前是否发生过其它标志性地震。然而，从我们分析过的震例看， M S 9.0 地震前应有多次不小于 8.5 级标志性地震发生。 3.2 瓦尔迪维亚地震区 该区曾发生 M ≥8.0 地震 67 次，其中 1960年5月22 日智利瓦尔迪维亚 Mw 9.5 地震，是有史以来全球地震的“冠军”得主。该区发生的 3 次标志性地震（图3）分别是： 1716年2月 秘鲁 M uk 8.8/8.6 双震， 1906年1月31日 厄瓜多尔西部近海 M uk 8.9/1907年11月16日 秘鲁乌奇萨 M S 8.7 双震， 1960年5月22日 智利瓦尔迪维亚 M W 9.5 地震。该区在向下一次标志性地震演化过程中， 曾发生 2010年2月27 日智利比奥比奥近海 M W 8.8 地 震 ，这是一次显著预震。嗯，未来有标志性地震发生的地震区，显著预震们总是不甘寂寞滴。 图 3 瓦尔迪维亚地震区 1471.8.29 -2016.2.24 之间 CBS 值与时间关系 （数据分析时选取 M L ≥6.0 地震事件；误差修正已被考虑） 3.3 雅加达地震区 该区曾发生的 4 次标志性地震（图 4 ）分别是： 1818 年 11 月 8 日印度尼西亚巴厘海 M S 8.5 地震， 1861 年 2 月 16 日印度尼西亚拉贡迪 M S 8.5 地震， 1938 年 2 月 1 日班达海 M W 8.5 地震， 2004 年 12 月 26 日苏门答腊西海岸 M W 9.0 地震。 图 4 雅加达地震区 1629.8.1-2016.2.24 之间 CBS 值与时间（ t ）关系 （数据分析时选取 M L ≥7.0 地震；误差修正已被考虑） 3.4 北海道地震区 该区曾发生的 3 次标志性地震（图 5 ）分别是： 1898 年 6 月 5 日日本海沟 M uk 8.7 地震， 1952 年 11 月 4 日 勘察加东部近海 M W 8.9 地震， 2011 年 3 月 11 日日本宫城东部近海 M W 9.0 地震。 图 5 北海道地震区 144.2.15-2016.2.24 之间 CBS 值与时间（ t ）关系 （数据分析时选取 M W ≥7.0 地震；误差修正已被考虑） 从上述震例分析可看出，各地震区标志性地震的孕育规律遵循着式（ 1 ），其震级约束关系满足式（ 3 ），相邻标志性地震之间的预震震级上限满足式（ 4 ）。这充分说明：标志性地震的发生有规律可循，具有可预测性；预震震级上限有“法”可依，不会乱来。我们根据式（ 5 ）判断，这些发生过 M ≥9.0 地震的地震区，其主震均尚未发生，故未来各区的防震减灾工作仍任重而道远。 4 、讨论 从岩石力学原理上说，在能量持续供给下，一个特定地震区某个地震周期内，承载力较小的锁固段会首先断裂，然后应力转移到承载力相对较大的锁固段上，导致其发生断裂，依此类推，直至承载力最大的锁固段发生宏观破裂，即主震发生。显然，主震前的所有地震，无论其大小均表示地震区处于能量积累过程，而主震和其后的余震才表示能量释放过程（图 6 ），其遵循着能量（弹性应变能）守恒原理。按此原理，才能合理解释地球上以前从未发生过 M 9.0 地震的地震活跃区，近些年才发生如此规模地震的事实，如 2004 年印尼苏门答腊 M W 9.0 （图 4 ）和 2011 年日本 M W 9.0 （图 5 ）海啸地震。从图 4 和图 5 可看出，这两次 M W 9.0 地震均为标志性地震，为可预测地震类型，其发生前所属地震区分别曾发生多次不小于 M 8.5 的标志性地震和数量众多的预震。能量计算表明，该两次 M W 9.0 地震发生前，其所属地震区积累的能量均远大于其本身释放的能量，由式（ 5 ）判断其不为主震，说明其发生并非偶然，而是能量积累到一定程度后的必然结果。 图 6 地震区地震周期旋回 参考 【 1 】地球发生过几次 M ≥9.0 地震？ http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-1108888.html 其它（略）
地震是人类的天敌，其成因机制也是人类必须揭开的谜团。俺们通过大量震例研究，不断感悟、深化对其孕育过程的理解。 近期，整合了原汶川地震区的划分方案，使其边界厘定（图 1 ）更为合理，这样原来的某些谜团被清晰地揭开。 如 2008 年汶川大震的震级能否达到8 .1~ 8.2 级？过去认为不可能，现在看来木有问题。紫坪铺水库与汶川大震有没有一毛钱关系？现在看来，没有任何关系，因为该区在 1976 年松潘 - 平武 7.2 级双震震群后就已经处于临界状态，但直到 2008 年才发震。短临预测有无可能？从 1976 后，该区的巨震可随时发生，但直到 2008 年才发震，能做到长期预测已经不易了，目前看来，短临预测貌 似“共产主义” 。 延伸分析下，唐山地震区在 1969 年渤海 7.4 级震后，处于临界状态，约 7 年后发生了唐山大震，这算是快的。汶川地震区在 1976 年松潘 - 平武 7.2 级双震震群处于临界状态，约 32 年后发生了汶川大震。西昌地震区在 1974 年大关地震发生后，已处于临界状态，到现在还未震。这期间的任何宏观异常如果被视为地震前兆的话，短临预报都会是虚惊一场。 图 1 汶川地震区地震构造图 下面先从解剖 “2008 年汶川大震孕育过程”这只麻雀开始吧。 秦四清等（ 2015g ）曾分析了该区震情， 近期我们对调整边界后的该区地震趋势有了新认识，察觉到之前（秦四清等， 2015g ）对该区大震孕育过程、孕育周期历时与地震区危险性等级的认识有误，应予纠正。该区曾发生 M S ≥6.0 级地震 25 次，列于表 1 。 对 1327 年 9 月天全 M S 6.0 级地震，孙成民等（ 2010 ）提供的该震震级参数为 M S 7.5~7.75 级，秦四清等（ 2015g ）认为该震为 M S 7.75 级合理；对 1937 年 1 月 7 日青海玛多 M S 7.5 级地震和 1947 年 3 月 17 日达日 M S 7.7 级地震， ISC 测定值分别为 M S 7.8 级和 M S 7.3 级， NEIC 测定值分别为 M W 7.8 级和 M W 7.3 级，秦四清等（ 2015e ）认为将其分别修订为 M S 7.8 和 M S 7.3 级合理。对 2008 年 5 月 12 日汶川 M S 8.2 级地震， ISC 测定该震为 M S 8.0 级， NEIC 测定该震为 M W 7.9 级， HRV 提供的该震震级参数为 M W 7.9/ M S 8.1 级，我们认为该震为 M S 8.1 级合理。 表 1 汶川地震区 M S ≥6.0 级地震事件 编号 日期 纬度 , 经度 (°) 深度 (km) CEDC 震级类型 1 1327-09 30.10,102.70 9.0 6.0 M S 2 1630-01-16 32.60,104.10 9.0 6.5 M S 3 1657-04-21 31.30,103.50 9.0 6.5 M S 4 1713-09-04 32.00,103.70 9.0 7.0 M S 5 1748-05-02 32.80,103.70 9.0 6.5 M S 6 1933-08-25 32.00,103.70 9.0 7.5 M S 7 1935-07-26 33.30,101.10 13.0 6.0 M S 8 1937-01-07 35.50,97.60 13.0 7.5 M S 9 1938-03-14 32.30,103.60 9.0 6.0 M S 10 1941-06-12 30.10,102.50 9.0 6.0 M S 11 1941-10-08 32.10,103.30 9.0 6.0 M S 12 1947-03-17 33.30,99.50 13.0 7.7 M S 13 1949-06-15 33.30,100.00 13.0 6.0 M S 14 1952-11-01 33.30,101.00 13.0 6.0 M S 15 1958-02-08 31.70,104.30 9.0 6.2 M S 16 1960-11-09 32.78,103.67 9.0 6.75 M S 17 1963-04-19 35.50,97.60 13.0 7.0 M S 18 1970-02-24 30.65,103.28 15.0 6.2 M S 19 1973-08-11 32.90,104.10 19.0 6.5 M S 20 1976-08-16 32.80,104.30 24.0 7.2 M S 21 1976-08-21 32.60,104.40 21.0 6.7 M S 22 1976-08-23 32.50,104.30 23.0 7.2 M S 23 2008-05-12 31.01,103.42 14.0 8.2 M S 24 2008-05-25 32.55,105.48 14.0 6.3 M L 25 2013-04-20 30.30,102.99 17.0 7.0 M S 图 2 示出了该地震区当前孕育周期经误差修正后标志性地震事件之间的力学联系。根据 1327 年 9 月四川天全 M S 7.75 级地震前的 CBS 值，可较准确的连续预测到 1937 年 1 月 7 日 青海玛多 M S 7.8 级地震与 2008 年 5 月 12 日 汶川 M S 8.1 地震的临界 CBS 值。根据 秦四清等（ 2014 b ） 提出的主震事件判识原则，判断该区当前孕育周期存在第 3 锁固段，当其被加载至峰值强度点时，应发生标志性地震事件。需指出的是， 1933 年 8 月 25 日 四川茂汶 M S 7.5 级地震，是 1937 年 M S 7.8 级地震前的 1 次显著 preshock 事件； 1947 年 3 月 17 日 青海达日 M S 7.3 级地震和四川松潘 - 平武间 1976 年 8 月 16 日、 23 日 M S 7.2 级双震，是 2008 年汶川地震前的 3 次显著 preshock 事件。 截止到 2015 年 11 月 21 日，该地震区 CBS 监测值约为 2.77E+08J 1/2 ，远离临界值 3.53E+08J 1/2 。对该地震区未来震情预测结果如下：震级： M S 8.0~8.3 级； 北纬 34.1° ，东经 99.5° ；震源深度： 5~20km ；发震时间窗口：长期。 预计向临界状态演化过程中，该区将发生不超过 M S 7.7 级的 preshock 事件。我们将跟踪该地震区地震活动性动态，期望对震中位置和发震时间窗口有更准确的判断。 图 2 汶川地震区 638.2.14-2015.11.21 之间 CBS 值与时间关系 （数据分析时选取 M S ≥5.5 级地震事件；横坐标对应的时间减去 3000 年为实际年份；误差修正已被考虑） 目前看来，每个地震区的主震孕育历时在 1500 年以上，大多数地震区都有发生 8.0 级以上地震的潜力。自第一锁固段变形破坏至膨胀点及以后，与室内岩石力学试验揭示的一样，均呈现加速破裂特征，这对大震预测大有裨益。 对防震减灾而言，不要希望在震前几小时或几天“科学”能告诉亲们跑出来，至少在可预见的未来“科学”做不到这一点。有效的减灾方法是在确定性地预测大震必然发生的情况下，距临界状态较近或处于临界状态的地震区及邻近区域，在建筑抗震、救灾物资准备、救援方向等方面采取措施，这是可以做到的。 在有关论文正式发表前，该文不得复制、转载与外传，违者必究！
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