地震序列

 1994年12月31日北部湾6.1级地震发生前未记录到前震。1970年以来，在距震中50km范围内仅记录到19次M_L≥1.9级地震，最大震级M_L3.3级。1991年7月以后，再未记录到该区域的地震活动。

 北部湾6.1和6.2级地震序列活动至1995年6月1日基本结束（从6月2日起，震区连续25天无地震活动）。全序列共发生M_L≥1.0级地震378次，其中M_L≥5.0级地震5次。各级地震频次分布及震区M_L≥4.0级余震目录见表2和表3。

表2  北部湾6.1和6.2级地震序列频次分布表

Table 2  Frequencis of the M_S 6.1 and 6.2 earthquake sequence

表3  M_L≥4.0级余震目录

Table 3  Catalogue of the M_L≥4.0 aftershocks

 北部湾6.1、6.2级地震序列属双主震型序列。最大的6.2级地震释放的能量占全序列能量的56.4%，而6.1、6.2级地震释放的能量总和则占全序列能量的96.0%；最大震与次大震震级差DM＝0.1。

 北部湾地震序列的M-t图、N-t图、蠕变曲线及b值图分别见图5～8。其序列b值为b＝0.51±0.12，h值为h=0.7，频度衰减系数p=0.54。

图5　北部湾6.1、6.2级地震序列M-t图         

Fig.5  M-t diagram of the M_S 6.1 and 6.2 earthquake sequence    

图6　北部湾6.1、6.2级地震序列频度曲线

Fig.6  Curve of frequency attenuation of the M_S6.1 and 6.2

       earthquake sequence

图7  北部湾6.1、6.2级地震序列应变释放曲线图  

Fig.7  Curve of strain release of the M_S6.1 and 6.2 

       earthquake sequence                                    

图8  北部湾6.1、6.2级地震序列lgN-M值曲线图

Fig.8  Curve of lgN-M of the M_S 6.1 and 6.2 earthquake sequence

    图9a为北部湾6.1、6.2级地震序列M_L≥2.0级地震震中分布图。地震分布在北西向的北部湾-临高断裂与北东东向的北部湾-珠江口外断裂的交汇部位上，长、宽均约25km，无优势走向；但M_L4级以上地震显然分布在北西走向的北部湾-临高断裂上（图9b）。余震的空间分布在6.2级地震前后有明显差异，1994年12月31日10时57分6.1地震发生后至1995年1月10日18时09分6.2级地震发生之前的序列地震活动沿北东东向的北部湾-珠江口外断裂展布（图9c），6.2级地震后，这种优势走向不复存在。

图9  北部湾6.1、6.2级地震及其余震震中分布图

     （a）M_L≥2.0级震中分布；（b）M_L≥4.0级震中分布；

     （c）6.2级地震前震中分布

Fig.9  Epicentral distribution of the M_S 6.1 and 6.2 earthquake

       sequence

图10 北部湾6.1级地震震源机制解图

Fig.10  Focal mechanism solution of the M_S 6.1 earthquake

 6.2级地震前的序列地震有沿北东东向分布的趋势，北东东向的北部湾-珠江口外断裂是一条第四纪活动断裂，该断裂应对此次地震事件有所贡献，可能是此次地震事件的控震断裂。

 任镇寰^[4]和丁丽青^3）等人则认为北东东向的北部湾-珠江口外断裂是6.1、6.2级地震的发震构造，理由是虽然震源机制解^[3]表明北东和北西向节面都有可能是主破裂面，但根据现有资料，北部湾-临高断裂系推测断裂，而北部湾-珠江口外断裂带是惟一确认的通过震源区的活动断裂。此外，余震序列呈北东东向展布，绝大部分聚集在该断裂带附近，由此推断北部湾-珠江口外断裂是发震断裂。

图11  北部湾6.2级地震震源机制解图

Fig.11  Focal mechanism solution of the M_S 6.2 earthquake

观测台网及前兆异常

 距北部湾6.1、6.2级地震震中300km范围内，其有26个地震台：其中14个台有测震观测（图1）；16个台有其他定点前兆观测项目，包括跨断层短水准测量、地倾斜、海平面、地磁、地下水位、水化学、电感法地应力和电磁波等10个定点前兆观测项目31个台项（图12）。除邕宁九塘水位、水氡观测站外，其他站点都有近5年以上的观测资料（海平面资料系震后搜集），其中距震中最近的台站是涠洲岛验潮站，约72km。震中西南侧无台站分布。北部湾6.1、6.2级地震前前兆观测共显示有广西大垌跨断层短水准测量，石头埠验潮站海平面，灵山、邕宁电感法地应力和广东信宜地下水，海康水温等6个观测站点的8项异常，均分布在距震中300km范围内。其异常分布见图13。

图13 北部湾6.1、6.2级地震前定点前兆异常分布图

Fig.13  Distribution of the precursory anomalies at the fixed

        observation points for the M_S6.1 and 6.2 earthquaks

表6  6.1级地震前异常情况登记表

Table 6  Summary table of precursory anomalies before the M_S6.1 earthquake

表7  6.2级地震前异常情况登记表

Table 7  Summary table of precursory anomalies before the M_S6.2 earthquake

 1．地震活动性参数空间扫描异常

 北部湾6.1级地震前，在震区一带显示有应变释放（图14a）、小震调制比（图15a）、缺震（16a）、b值（图17a）、G-R关系偏离度η值（图18a）和地震非均匀度GL值（图19a）等6项空间扫描异常区（表6第1～7项），扫描参数见“七、前兆异常特征分析”，异常指标见表9，此处不再赘述。如图20a所示，其异常项数分布高值区（6项）就在震中一带。震后在震区一带的应变释放、缺震、η值和GL值异常区均已消失（图14b、16b、18b、19b），小震调制比（图15b）异常区依然存在，并维持到1996年6月后才消失。震前的b值异常区在1993年12月后即已解除（图17a），但在6.1、6.2级地震后，震区一带再次复现低b值异常（图17b），这是6.1、6.2级地震后粤桂琼地区应力调整的结果，期间粤桂琼地区发生了多次M_L4.0～4.9级以上的中等地震。b值异常区一直持续到1997年6月后才得以解除。此外，6.1级地震后的观测区空间扫描异常项数分布在震区一带仅为2项，在整个观测区内，异常项数最多的区域也只有3项异常（图20b）。

图14  应变释放根号E空间扫描异常图

      （a）1992年12月～1994年12月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.14  Spatial scanning map of strain release

图15  小震调制比R_m值空间扫描异常图

       （a）1992年12月～1994年12月；（b）  1994年1月～1995年12月

Fig.15  Spatial scanning map of small earthquakes regulatory ratio

图16  缺震 空间扫描异常图

      （a）1991年1月～1992年12月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.16  Spatial scanning map of earthquake deficiency

图17  b值空间扫描异常图

      （a）1991年7月～1993年12月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.17  Spatial scanning map of b-value

图18  G-R关系偏离度η值空间扫描异常图

     （a）1991年1月～1993年12月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.18  Spatial scanning map of η value

图19  地震非均匀度GL值空间扫描异常图

      （a）1990年12月～1994年11月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.19  Spatial scanning map of GL value

图20  空间扫描异常项数分布图

      （a）1992年12月～1994年11月；（b）1994年1月～1995年12月

Fig.20  Spatial scanning map of precursory item number

 2．地震活动性参数时间扫描异常

 在对桂东南、桂西、粤桂琼交界地区和其他区域分别做地震活动性参数时间扫描的基础上，发现东南沿海地震带西段中强震发生之前，各区域同类型的地震活动性参数基本呈现同步变化。由此可见，该地区1次中强震发生之前，它所引起的地震活动前兆异常变化的范围相当广泛；因此我们考虑将东南沿海地震带西段作为一个整体的统计区域做时间扫描比较合适，如此所获取的地震样本数较多，结果可靠。所选取的区域如图21所示，基本包括了该区主要的巴马-茂名、百色-合浦、那坡-谅山等北西向断裂带及凭祥-桂林、防城-灵山、合浦-北流、吴川-四会等北东向断裂带。考虑到粤桂琼地震台网对北部湾南部海域及越南M_L≥2.7级地震控制能力的限制，我们将统计区域的西南侧向东北略做收缩。1975年至1996年，该统计区域内已发生6次5级以上地震。计算时取时间窗1年，步长1月，震级下限为M_L2.7级。此外，除计算集中度C值时保留小震群序列外（当序列震的最大震级小于M_L5.3级时，定义为小震群），其他方法均仅保留序列震的最大震级样本。

图21  地震活动性时间扫描统计区域图

Fig.21  Statistical region for seismicity scanning analysis

        with time

 6.1级地震前，东南沿海地震带西段显示有缺震、集中度C值、G-R关系偏离度η值、地震非均匀度GL值和算法复杂性C(n)、Ac值以及M_L≥3.5 级地震的时间间隔dt＞140天等时间扫描中期异常和b值短期异常（表6第8～15项、图22）。如图22所示：对于发生在该区域内的历次中强震，各项参数异常特征明显，地震发生时间的中期预测效果较好。

 以主震震中为中心，半径300km圆域为统计区（基本包括了粤桂琼交界地区），可以发现震前该区有明显的应变释放加速和地震频次增高等异常（表6第16、17项，图23）。

 震前3年内在海南东方和广西大化、岩滩水库各发生1次震群，其中东方、岩滩震群被判定为前兆震群，其震群参数见表6第18、19项异常。

 6.2级地震和2次5级强余震前序列地震活动也显示有异常（表7第1～4项）：如图29所示，6.1级地震后，应变释放曲线在1995年1月7日前呈现加速释放状态，1月7日转平后发生6.2级地震。6.2级地震前的M-t图（图30）同样显示1月7日至6.2级地震发生前地震活动渐趋平静，再无M_L≥3.0级地震活动。类似的平静现象在3次M_L≥5.0级地震前均有显示，震前20天内均无3级以上地震发生（见图5）。

 序列活动的等地震数b值扫描曲线（地震窗：40，步长：1，M_L≥1.9）显示3次5级以上地震前，b值变化均呈现超1倍均方差异常（图31）。

 傅昌洪等人^[2]利用海南琼中数字化地震台记录计算出6.1、6.2级地震的应力降分别为253.12×10⁵Pa和203.6×10⁵Pa，若以6.2级地震为界分别计算其后的余震平均应力降，则6.1级地震的应力降是其后余震平均应力降的40倍，小于50倍，按他以往研究的结果，预示其后将会发生更大的地震^[11]，而6.2级地震的应力降是其后余震平均应力降的65倍，故其后发生更大地震的可能性不大。

图22  地震活动性参数时间扫描异常曲线

      （a）b值；（b）缺震M；（c）集中度C值；（d）G-R关系偏离度η值

      （e）地震非均匀度GL值；（f）算法复杂性C(n)值；（g）Ac值；

      （h）间隔时间dt时间扫描

Fig.22  Temporal scanning curves of seismicty parameters

图23  震中区半径300km内应变释放和地震频度增高异常曲线

      （a）应变释放；（b）地震频度增高

Fig.23  Curves of strain release and earthquake frequency within

        300km of epicentral area

图24  石头埠海平面经静压订正年均值曲线

Fig.24  Curve of yearly mean value of sea level in Shitoubue

图25  大垌流动水准测量观测值曲线

Fig.25  Curves of observed value of mobile leveling in Dadong

图26  信宜1号井地下流体月均值曲线⁴⁾

      （a）水流量；（b）水氡；（c）Ar

Fig.26  Curves of monthly mean value of water flow (a), radon (b)

        and Ar (c) in grorndwater in №.1 well in Xinyi

图27  灵山电感应力月均值趋势分析曲线

      （a）NE向观测值；（b）NE向趋势残差值；

      （c）NS向观测值；（d）NS向趋势残差值

Fig.27  Trend analysis curves for monthly mean value of electric

        induction stress in Lingshan

图28  邕宁电感应力月均值趋势分析曲线

      （a）NE向观测值；（b）NE向趋势残差值；

      （c）NS向观测值；（d）NS向趋势残差值

Fig.28  Curves for monthly mean value of electric induction stress

        in Yongning

图29  北部湾6.2级地震前地震序列应变释放曲线

Fig.29  Curve of strain release of earthquake sequence before

        the M_S 6.2 earthquake

图30  北部湾6.2级地震前地震序列M-t图

Fig.30  M-t diagram of earthquake sequence before the M_S 6.2

        earthquake

图31  北部湾6.2级地震余震序列b值曲线

Fig.31  b-value curve of the M_S6.2 earthquake senquence

图32  海康水温日均值曲线⁴⁾

Fig.32  Curve of daily mean value of water temperature in Haikang

 3. 前兆观测异常

 前兆观测显示有广西大垌跨断层短水准测量，石头埠验潮站海平面^[6]，灵山、邕宁电感法地应力和广东信宜地下水^3），海康水温^3）等6个观测站点的8项异常（图24～28和32），异常情况见表6第20～26项和表7第5项。这些异常站点均分布在距震中300km范围内，占总台项数的27%。

上述异常除海康水温系6.2级地震前的短临异常外，其他均系中期异常。

前兆异常特征分析

 1．预测东南沿海地震带西段中强震发震地点的异常指标及其特征

 中强震地点的预测是地震三要素预测中的难题，吴时平等人用中国地震局分析预报中心提供的Capseis软件对1973～2000年以来发生在 101°～ 118°15′E，17°～ 30°15′N区域内的M_L≥2.7级地震作空间扫描，寻求中强震前的异常区域，试图解决东南沿海地震带西段中强震发生地点的预测问题^[12]。

 我们首先计算出地震频度N、应变释放∑根号E、b值、缺震M、G-R关系偏离度η值、地震非均匀度GL值、地震集中度C值、地震危险度D值和小震调制比R_m 值等项地震活动参数在空间各点的多年平均值（扫描空间窗4.5°×4.5°，步长0.25°，时间域：1975～1999），作为该点的正常值；再以2年时间窗，半年步长逐年作各项地震活动性参数的空间扫描（空间窗及步长不变, 此外，除计算集中度C值时保留小震群序列震外其他方法均仅保留序列震的最大震），并与空间各点的正常值作比较，识别异常区域。对各项方法的异常图确定其起始和终止时间，并将起始和终止时间重新确定为时间域再做空间扫描，如异常区依然存在，则将其确定为异常区，以避免因样本数太少而导致虚假异常的出现。表8列出了1977年以来，东南沿海地震带西段及其邻近地区共发生的10次M_S≥4.9级中强地震。经对比分析发现地震频度N、集中度C和危险度D值空间扫描结果基本不具备对东南沿海地震带西段中强震地点的预测能力。其他6项参数则给出了中强震有可能发生在某区域的定量指标（表9）。 

表8  东南沿海地震带西段M_S≥4.9级地震目录

Table 8  Catalogue of the M_S≥4.9 earthquakes in the west part of seismic

 belt along southeastern coastal area of China
　

表9  东南沿海地震带西段及其邻近地区地震活动性参数异常指标表

Table 9  Summary table of abnormal index for seismicity parameters in the west part

of seismic belt of southeastern coastal area of China and its adjacent regions

注：① 表中所列参数系用Capseis软件所计算的参数；

② D表示空间扫描各点的当前结果与多年平均值的差值；

③ 表10所示各项指标系用震级下限M_L2.7级，空间窗4.5°×4.5°，时间域2年所做的统计结果，如果统计参数有所改变，则上述指标该作相应调整。 

 由表9可见：前3项参数的异常指标与地震所在区域的地震活动水平和空间各点的正常值无关；后3项参数的异常指标则不仅与空间各点正常值的相对差值有关，并且与地震所在区域多年的地震活动水平有关。

 事实上，由上述6项具备地点预测能力的地震活动性参数指标分别圈定的异常区域多有所差异，甚至大相径庭；异常的起始时间及异常持续时间上也未必同步，并且有些参数震前并未显示异常。但我们发现中强震所在地点基本遵从如下规律：

 未来中强震所在区域必须同时满足应变释放∑根号E、小震调制比R_m和缺震的异常指标。缺震异常在震前1年左右可能解除，但震中一带的应变释放和小震调制比异常区在震前依然存在。（这也就是本文在图14、15中仅提供了震前2年异常图的原因）。

 中强震应发生在这6项异常迭加项数最大的地区。由于东南沿海地震带西段的中强震在同一地区重复发生的时间间隔多在5年以上，因此在中强震发生之前这种异常项数最多的区域在研究区内基本是唯一的。

 表9所给出的异常指标仅适用于东南沿海地震带西段及其邻近地区，且指标的进一步确定尚需更多震例分析验证。空间扫描异常项数最多区，仅仅提供了预测中强震地点的一条途径，其发震时间的中期预测仍需依靠地震活动性参数的时间扫描结果去解决。

 该方法应用于北部湾6.1、6.2级地震前的空间扫描异常结果见图14～20和表6和表7第1～7项。

 2．北部湾6.1、6.2级地震前的异常特征

 北部湾6.1、6.2级地震前，北部湾海域自1991年6月至1994年12月主震发生前，未发生1次M_L≥3.0级地震，此期间周边陆区（距主震200km范围内）在1993年底前也未发生M_L3.0级以上地震，呈现较大范围的平静异常。1994年周边陆区开始有较为频繁的M_L3.0级以上地震活动，粤桂琼交界地区的应变释放速率显著加快，地震频次迅速增高（图23b），地震活动转为活跃状态。但北部湾海域依然保持震前的平静异常。

 如图33所示，北部湾6.1级地震前共有26项前兆异常（海康水温及地震序列活动异常系6.2级地震前的临震异常）。其中，地震活动空间扫描异常几乎同步起始于1991年上半年，其异常区域具有较好的同一性；按空间扫描2年时间窗统计，应在1993年下半年即可利用空间扫描异常项数分布区图大致确定未来北部湾地震的发生区域。

图33  北部湾6.1、6.2级地震前前兆异常时间进程图

Fig.33  Temporal process sketch of precursory anomalies for the

        M_S6.1and 6.2 earthquakes

东南沿海地震带西段发生中强震的时间间隔约为5～6年，而震前的地震活动时间扫描中期异常持续时间多在1年左右，因此各项异常变化及起始时间较易区分，比较有利于中强震的中期预测。1994年初东南沿海地震带西段除北部湾海域外，地震活动进入显著活跃状态，其时地震活动的各项时间扫描异常也开始同步显现（图22、23）。

 出现前兆观测异常的台站均分布在北部湾地震震中的北侧，除灵山地应力开始于1990年8月外，其他异常的开始时间介乎地震活动空间扫描异常和时间扫描异常之间。前兆观测异常的同步性较差，但多数异常的持续时间达2年以上，并在1994年初前后已表现地相当明显。6.1级地震前前兆观测异常已经结束的观测项目有大垌流动短水准，邕宁、灵山地应力和信宜水氡，占8台项异常的50%。

 震前3年内在海南东方和广西岩滩水库各发生1次前兆震群，而6.1级地震发生后，1995年又在海南东方（1次）、广东阳江（1次）、广西大化、岩滩（各2次）和那坡（1次）发生共7次震群活动，其活动水平不亚于震前的前兆震群，但除那坡震群因样本太少，无法计算外，其余6次震群均被判定为一般震群（数据略）。由此可见震前的2次前兆震群确与北部湾地震有关。

 上述异常除海康水温和地震序列活动异常系6.2级地震前的临震异常外，其他异常多系中期异常。因此6.1级地震前要作出短临预测相当困难。

参 考 文 献

[1] 魏柏林等，北部湾6.1、6.2级地震的烈度分布与发震构造，华南地震，

    16(3)，82～88，1996。

[2] 傅昌洪等，北部湾6.1、6.2级地震的震源参数和Ｑp值特征，华南地震，

    16(3) ，64～71，1996。

[3] 罗振暖等，北部湾地震的动力学参数与应力场，华南地震，16(3) ，72～76，1996。

[4] 任镇寰等，北部湾地震发震构造探讨，华南地震，16(3)，89～95，1996。

[5] 吴时平等，北部湾6.1、6.2级地震的前兆异常，华南地震，16(3)，46～52，1996。

[6] 吴时平等，北部湾6.1、6.2级地震序列特征，华南地震，16(3)，58～63，1996。

[7] 吴德珍等，北部湾6.1、6.2级地震前地磁、气象异常初析，16(3)，53～57，1996。

[8] 尹克坚等，北部湾地震的震源机制及地震地质条件，华南地震，16(3)，

    77～81，1996。

[9] 段秀华等，雷琼地区重力场特征及其地壳均衡调整状态，海南岛北部地震研究文集，

    北京：地震出版社，1988。

[10] 郝书俭等，雷琼地区断裂构造的磁场分析，海南岛北部地震研究文集，北京：地震

     出版社，1988。

[11] 傅昌洪，利用CDSN资料研究中强地震的差异，地震地磁观测与研究， 13(3)，

     31～39，1992。

[12] 吴时平等，利用地震活动空间扫描异常最大密度区预报东南沿海地震带西段中强震

     地点的探讨，华南地震，21(3)，21～28，2001。

参 考 资 料

1）广西地震办公室，1995年度广西地震趋势研究报告，广西地震局，1994.11，铅印件。

2）广东省地震局，广东省1995年度地震趋势研究报告，震情研究第一期，1995，铅印件。

3）丁丽青等，1994年12月31日北部湾6.1级和1995年1月10日北部湾6.2级地震，广东省

   地震局，1998.5，铅印件。

4）粤桂琼课题组，粤桂琼交界地区近期地震危险性研究，广东省地震局，1999.8，铅印件

  （内部资料）。

5）中国地震局监测预报司预报管理处, 中国历史强震目录，1999.9。