0 引言

据中国地震台网测定，2023年12月18日23时59分30秒，中国甘肃省临夏回族自治州积石山县发生M_S6.2地震^①。截至12月24日23时，此次地震已造成149人死亡、2人失联、979人受伤^②。实现具有防震减灾实效的地震短临预测，是广大地震工作者孜孜以求的目标。开展科学的地震预测，需要与地震晚期孕育过程存在关联的异常作为支撑依据。目前，主要围绕地震活动性、地壳变形、地球物理和地球化学的连续观测，开展地震预测的研究和应用实践。

① https://news.ceic.ac.cn

② https://baike.baidu.com//item/12·18积石山地震/63857970?fr=ge_ala

电阻率是岩土介质最基本的物性参数之一，表征介质导电能力的强弱，与组成介质的岩土基质(骨架)、裂隙(孔隙)率、裂隙结构、裂隙内充填的流体/气体、饱和度、温度等因素有关(Glover et al，1992；Nover，2005)。地震孕育过程伴随着震中周围区域地层的变形(武艳强等，2016)，连续测量地下固定探测体积内岩土介质因变形导致的电阻率随时间的变化，在地震晚期孕育过程的动态监测中得到应用(钱家栋等，1985；国家地震局预测预防司，1998；杜学彬，2010)。我国采用直流电法开展的视电阻率定点连续观测，始于1966年河北邢台M_S7.2地震之后，截至2024年全国有90余个观测站，分布在主要活动断裂带和大中城市附近。在近60年的观测与预测实践过程中，相关文献报道了上百次M_S5.0 ~8.0地震前，震中附近观测数据偏离之前多年背景变化范围、持续数月至两年左右的中短期异常变化(钱复业等，1982；钱家栋等，1985；汪志亮等，2002；杜学彬，2010；解滔等，2022)，部分强震发生前后的同震阶跃变化，以及大地震后与之前异常变化形态(下降/上升)相反的恢复过程，且许多大地震前视电阻率的各向异性变化特征与实验结果一致(钱复业等，1996；杜学彬等，2007；Xie et al，2022)。对1969年以来观测站附近65次6级以上地震前视电阻率异常的分析显示(解滔等，2022、2023；Xie et al，2023)，应力作用下岩土介质电阻率变化的微观机制，与出现异常的观测站所在区域的相对变形特征较为相符，从而揭示出视电阻率异常变化与地震晚期孕育过程之间存在力学机制上的联系。基于视电阻率观测开展的地震预测，已经逐步由传统的统计预测向基于因果关联的物理预测方向转进。

2023年12月18日积石山M_S6.2地震前，对地震发生的地点、震级、时间和类型进行了中期至短期时间尺度的渐进式预测。本文简要介绍此次地震的预测过程和依据，以期为今后的地震预测研究和实践提供一定的参考。

1 视电阻率观测

2023年12月18日积石山M_S6.2地震前，震中300km范围内运行有9个视电阻率观测站(图 1)。此外，出现异常变化的武都站距离此次地震335km，各观测站的基本信息示于表 1。在这10个观测站中，武都站和通渭站布设有井下观测系统，其余8个站为地表观测。观测采用对称四级装置，观测极距最大的为武威站，供电极距AB=2400m，极距最小的为武都站井下垂向观测，供电极距AB=100m。观测采用直流供电的方式，每小时进行一次测量。

临夏站、玛曲站和拦隆口站3个观测站测区内存在较多的铁丝围栏、蔬菜大棚金属支架，观测数据受干扰严重(图 2(a)~(f))，金银滩站NS测道附近也存在类似情况。2021年海原站测区内修建高速公路，数据失去正常的背景变化(图 2(g)~(h))。因此，此次地震前，震中300km范围内仅武威站、武胜驿站、定西站和通渭站4个观测站，以及金银滩站的EW测道可用于跟踪分析。

通渭站始建于1970年，于2021年同址新建井下观测系统，2022年正式投入运行。武都站的观测始于1975年，2014年原址建设的井下观测系统投入运行，以替换受干扰的地表观测。定西站始建于1979年，2014年搬迁至目前的新场地。武威站的新址观测始于2018年，以替换2013年停测的旧场地。金银滩站2014年建成并正式投入运行。武胜驿站为新建观测站，于2022年开始观测。

2 视电阻率异常变化

视电阻率观测数据的正常变化形态，表现为年变化形态较为规则，多数观测站存在持续3年以上近似线性的趋势性上升或下降变化，异常分析时通常对年变化和趋势变化予以扣除(杜学彬，2010；杜学彬等，2017)。自2023年6月开始，武威站NS测道年变化幅度较往年同期减小(图 3(a))，扣除年变化后呈现下降异常；武胜驿NE测道自2023年6月开始也出现年变化幅度减小的现象(图 3(b))；武都站Z1和Z2测道在2023年6月至9月期间年变化形态几近消失(图 3(c)~(d))，而往年同期为下降变化，扣除年变化后为上升异常；定西站NS和EW测道自2021年7月开始出现下降变化，且年变化幅度减小，2022年1月8日门源M_S6.9地震发生后，NS测道恢复正常，但EW测道年变化幅度减小的现象一直未恢复(图 3(e))；通渭站地表观测NE测道、井下观测NE测道和NW测道自2023年10月6日开始出现同步的快速下降变化(图 3(f)~(h))，正常情况下此时段观测数据应处于年变化形态的上升阶段。

上述异常出现后，甘肃省地震局前往观测站开展了异常现场核实，并与中国地震局电磁学科组进行了讨论，其中武威站、武胜驿站、武都站和定西站4个观测站的测区内，异常出现之前及其间无新增环境干扰源。通渭站测区外的西南方向存在污水处理厂的改造施工，与地表和井下观测的NE测道供电电极的距离分别为30m和448m。工程开始于2023年6月底，8月完成地基开挖，9月开始浇筑钢筋混凝土。考虑到施工早于异常出现时间，且距离井下观测区域较远，理论上对地表观测的影响大于井下观测，而观测数据却是井下观测NE测道的下降幅度大于地表观测的NE测道，因此认为通渭站此次异常变化与施工无关，具备短期预测意义。

3 预测过程

电阻率作为岩土介质的一种物性参数，其变化与应力作用下地下介质因变形而诱发的微裂隙活动有关(Mjachkin et al，1975；钱家栋等，1985；国家地震局预测预防司，1998；杜学彬等，2007)。据岩石物理实验，压应力加载超过岩石破裂强度的50%~80%时，岩石样品出现相对扩容现象(Brace，1975；Scholz et al，1973；Xue et al，2014)，显示其内部存在新生裂隙的不断生成和扩展。在低围压条件下，微裂隙系统将大致沿最大主压应力方向展布(Crampin et al，1984；张恒等，2015；张志强等，2020)。地壳浅层岩土介质通常是含裂隙的非连续介质，在较低的应力增量作用下，微裂隙的产生和扩展可通过松散颗粒的再移动来实现(马瑾，1982)。实验结果表明，含水岩土介质受轴向挤压变形时，电阻率呈现下降变化，原有挤压变形卸载时，呈上升变化(Brace et al，1965；赵玉林等，1983；Jouniaux et al，2006)。理论分析表明，对于含裂隙介质，在裂隙未闭合之前，沿裂隙优势排列方向，裂隙长度对电阻率的影响大于裂隙体积的影响；在裂隙扩展过程中，沿裂隙扩展方向的电阻率为下降变化，且变化幅度最大(解滔等，2020)。

地震发生时，震中附近区域的同震位移存在象限性分布(杨君妍等，2021；张克亮等，2021；单新建等，2023)，可能预示着地震发生前震中周围的变形积累也存在与之对应的象限性分布。因此，与地震孕育过程有关的视电阻率异常，其预期变化形态为：观测站位于挤压增强区域时，为下降变化；位于相对膨胀区域时，为上升变化。大量的震例分析结果显示，大地震前视电阻率异常的空间分布范围约400km(杜学彬，2010)，且震中距越近的区域，观测站出现异常变化的比例越高(韩盈等，2023)。采用断层虚位错模式，获取地震前震中周围区域相对的变形积累特征，对1969年以来观测站附近65次6级以上地震前视电阻率异常的分析显示，7级以上地震和6级地震前，异常形态符合理论预期的比例分别为92%和74%(解滔等，2022；Xie et al，2023)。

根据上述信息，可以对潜在的发震地点进行分析。异常分布区域最北侧的武威站至最南侧的武都站，空间距离约600km，此次分析研判时将其视为一个整体来对待。首先，考虑到视电阻率异常为近源型异常(杜学彬，2010)，可圈定这5个出现异常的观测站所包络的大尺度区域及附近区域。其次，武威站、武胜驿站、定西站和通渭站为下降变化，武都站为上升变化，为了将其分别置于变形的挤压增强区域和相对膨胀区域内，在异常区东侧的六盘山断裂带、或者异常区的西侧发生逆冲型地震可大致满足上述要求。而六盘山断裂带附近的其他观测站并未出现异常，因而最终将预测区域置于异常区的西侧，即祁连山地震带东段至甘东南地区(图 4)。

对震级的估计主要参考异常持续时间与震级的经验关系M_S=0.5+2.5lg(T)，式中持续时间T的单位为天(钱复业等，1982)。定西站异常持续时间最长，但考虑到其年变幅度减小的现象已持续两年，且在2022年1月门源M_S6.9地震前已经出现，将其作为背景性异常来对待。而武威站、武胜驿站和武都站3个观测站的异常均始于2023年6月，截至10月27日给出短期预测意见时，异常持续为150天，计算震级约为M_S5.9。

依据视电阻率观测开展的地震预测为过程性预测，在既有异常出现转折回返，或出现快速变化时，可实施短期预测(汪志亮等，2002；赵玉林等，2001)。通渭站2023年10月6日开始出现快速下降，甘肃省地震局于10月26日前往观测站开展了异常现场核实，并于当晚与中国地震台网中心预报部电磁预测研究室开展了讨论，确认了该变化的真实性。在10月27日的周震情例会上，电磁预测研究室对该预测区域给出了短期内存在发生6级左右地震危险性的预测意见。

积石山M_S6.2地震发生后，根据震源机制解信息^③，采用断层虚位错模式(赵玉林等，1996；解滔等，2020)计算了此次地震前震中周围变形积累的空间分布(图 5)，武胜驿站、定西站、通渭站3个观测站位于地震发生前的挤压增强区域，武都站位于相对膨胀区域，这4个观测站的异常形态与区域变形特征相符。而武威站则位于挤压增强与相对膨胀的过渡区域附近，其异常变化与此次地震的关联性较弱。

③ https://earthquake.usgs.gov

4 结论

2023年12月18日甘肃临夏积石山M_S6.2地震前，震中周围5个视电阻率观测站出现了中短期异常变化，依据这些异常的形态、空间分布以及通渭站的短期变化，在10月27日的周震情例会上对此次地震给出了短期预测意见，地震发生的地点、震级、时间以及类型与预测结果相符。地震孕育过程极为复杂，与地震有关的前兆异常也同样复杂，在此次研判过程中也存在不严谨的地方。今后仍需要加强观测站网的建设与运维，深入研究视电阻率变化与地震孕育过程之间的关系。

致谢: 甘肃省地震局武威、兰州、天水和陇南4个中心站的工作人员参与了异常现场核实工作，就异常的预测意义与中国地震局地震预测研究所钱家栋研究员进行了讨论，在此表示诚挚的谢意。