0 引言

2008年汶川8.0级地震发生后，巴颜喀拉块体东缘还相继发生了数次强震，包括2013年4月20日芦山7.0级、2014年11月22日康定6.4级、2017年8月8日九寨沟7.0级、2022年6月1日芦山6.1级、2022年6月10日马尔康6.0级和2022年9月5日泸定6.8级地震(图 1)。巴颜喀拉二级块体位于青藏高原一级活动块体北部的东昆仑造山带与羌塘地块之间，是青藏高原地壳运动方向转变的重要枢纽地区之一(李宁等，2024)。由于印度板块推挤的远程效应，巴颜喀拉块体内部相互作用强烈，作用机制复杂。块体东边界为龙门山断裂带，主要受到NW向的逆冲挤压运作用；西边界为走滑拉张性质的阿尔金断裂带西南段；鲜水河断裂带与东昆仑断裂带分别为块体的南、北边界，主要为左旋走滑运动，变形强烈(闻学泽等，2011；程佳等，2018；杨文等，2022)。巴颜喀拉块体最终向东挤出的区域在四川盆地西北缘被高强度的杨子地块强力阻挡，因此块体东缘构造活动十分强烈。

长期以来，地震预测被视为世界性的科学难题。传统的地震预测多依赖于经验性的前兆观测，但大量震例表明，单一的前兆异常与地震发生之间往往缺乏唯一对应的本质联系。为定量描述孕震系统从稳定向不稳定状态转化的过程，尹祥础(1987)首次提出了加卸载响应比(Load/Unload Response Ratio，LURR)理论，为地震预测提供了一个基于非线性系统稳定性分析的新参数。该理论的核心思想在于，处于稳定状态的线性系统对加载和卸载的响应率基本一致，而当系统逼近失稳状态(即地震孕育后期)时，介质的非线性特征显著增强，导致其对加载的响应显著大于对卸载的响应(尹祥础等，1991)。

自LURR理论提出以来，国内外学者在理论完善与震例检验方面开展了大量研究，逐步形成了较为完善的预测体系，使这一方法在不同学科与不同地区得到广泛应用(Yin et al，2006；Zhang et al，2006；Yu et al，2010、2011)，包括基于地震目录的LURR空间和时间扫描(岳冲等，2020；许延军等，2022；李泽平等，2024)，以及基于地应变、断层气、地下流体等地球物理场观测数据的时序分析(张磊等，2025；贾东辉等，2025)等，均在中强地震发生前发现了LURR异常响应。早期的回顾性检验涵盖了中国大陆及美国加州等地的多次中强地震(如唐山、海城、美国北岭地震等)，结果表明80%以上的震例在震前出现了LURR值显著大于1的异常现象，且异常持续时间与震级存在正相关关系(尹祥础等，1994)。在此基础上，研究进一步深入到LURR的时空演变特征，宋治平等(1996)通过对滇西等地区的研究发现，震前高值LURR异常区并非静止，而是呈现出向未来震中迁移和会聚的动态特征，并在震中周围形成环状分布，这一发现为确定发震地点提供了重要依据。进入21世纪，LURR方法被持续应用于强震序列分析中，刘月等(2023)对新疆于田地区2008—2020年间的4次强震进行了系统分析，不仅再次验证了震前LURR异常的普遍性，还引入地壳介质损伤的平板模型，探索了利用介质损伤演化速率估算区域强震复发间隔的新途径。目前的研究认为，LURR方法的优势预测时间尺度为数年至数月，对地震中短期预报具有重要意义(Yu et al，2025)。

巴颜喀拉块体东缘地区地震活动频繁，震级高，灾害影响显著，对四川及周边区域构成持续的强震风险。前人运用LURR方法在这一区域的研究主要为基于前震分析方法与地应变异常演化，大部分前震出现在固体潮加载阶段，如九寨沟7.0级地震前出现LURR空间异常演化与地应变LURR高值异常(岳冲等，2020；李泽平等，2024)。这些工作主要集中在单一震例前异常现象的演化规律，在整体区域上缺少普适性，并且在应用LURR方法的参数选择上探讨较少，缺乏对异常机制演化的理论解释。因此，本文选取巴颜喀拉块体东缘地区为研究区，以该区2008年汶川8.0级地震后发生的全部6级以上地震为研究对象，运用LURR方法，从空间扫描与时序曲线的角度对LURR扫描参数选取、震前异常变化与异常演化机制进行系统探讨分析，总结LURR预测指标，为区域地震中长期预测提供更可靠的依据。

1 研究方法

加卸载响应比方法将日月引潮力作为地壳介质加载和卸载的天然力源。由于引潮力具有周期性，可根据潮汐应力在断层面上的库仑应力变化(ΔCFS)来区分加载时段(ΔCFS>0)与卸载时段(ΔCFS＜0)。设响应率X为广义响应量(如Benioff应变、地壳形变、地下水位等)增量ΔR与载荷增量ΔP之比，即$X=\lim\limits _{\Delta P \rightarrow 0} \frac{\Delta R}{\Delta P} $。LURR值(Y)为加载响应率X₊与卸载响应率X_-的比值，即$Y=\frac{X_{+}}{X_{-}} $。在弹性阶段，Y=1；出现损伤之后，Y>1，且随着损伤加剧，Y值会显著增加。

在地震研究中，将中小地震的Benioff应变作为加载与卸载响应量，得到地壳介质的加卸载响应比值，可以定量刻画孕震介质在大震前的损伤演化信息，从而对地震发生危险性进行分析(尹祥础，1987；尹祥础等，1994；刘月等，2023)。

2 研究资料

收集中国地震台网测定的2000年1月1日—2025年10月31日M_L0以上地震目录为研究资料，空间范围覆盖26°N~36°N、98°E~108°E区间，共计有地震636929条，年频次统计、震级概率分布以及深度概率分布特征如 图 2所示。

从年频次统计(图 2(a)来看，研究区内地震记录数量总体呈现波动上升趋势，这主要归因于近年来研究区域测震台网密度的增加，显著提升了微小地震的监测能力。震级概率分布(图 2(b))显示，地震目录整体呈单峰偏态分布，以小震为主。概率密度的峰值出现在M_L1.2左右，表明当前测震台网在该区域对M_L1.2以上地震具有较好的监测完备性。采用“拟合优度法GFT”(Wiemer et al，2000；龙锋等，2009)计算得到区域最小完整性震级，根据M_C随时间的变化曲线(图 3)，汶川8.0级地震之前M_C曲线在M_L2.0附近，2008年的阶跃是受汶川地震序列影响导致，直至2013年以后才稳定地维持在M_L1.5以下。深度概率分布(图 2(c))则揭示了该区域地震活动具有典型的浅源特征，概率密度曲线在5km处达到峰值，并在5~10km区间维持高值分布，随后随深度增加呈现波动下降趋势，这表明研究区上地壳的浅部是应力积累与脆性破裂的主要层位。

为降低最小完备性震级对计算结果稳定性的影响，在LURR时序扫描中采用M_L2.0~4.0目录，该震级范围总体满足研究区主要时段的完整性要求，能够提高时序结果的稳定性；空间扫描采用M_L0~4.0目录，主要用于利用台网加密后记录到的小震信息刻画局部异常空间分布，其结果侧重于相对空间变化特征。综上所述，本研究采用的地震目录在时间、空间与震级覆盖上均满足LURR方法对数据连续性与完整性的要求，有助于增强后续强震前异常识别结果的可信度。

3 LURR空间异常 3.1 资料选取和计算参数设置

在空间扫描中判断地震属于加载还是卸载事件，首先需要设定空间区域的构造剪切应力方向参数。本研究采用尹祥础(2015)给定的中国大陆区域内不同网格(2°×2°)参数(图 4、表 1)，其由网格内历史地震震源机制解得到，包括走向、倾角、滑动角和内摩擦系数。计算时，以Benioff应变作为加载与卸载的响应量，进行空间范围内LURR值随时间演化的计算。其他参数设置如下：小震震级范围M_L0~4.0，空间滑动尺度0.2°E×0.2°N，扫描半径(R)100km；时间窗长12个月，滑动步长1个月。即以每个网格点为中心、半径100km范围内的地震目录按12个月的时间窗进行计算，并将结果赋值于该中心点。该点的LURR值可反映其周围100km范围内的介质状态信息，计算结果以所用资料的结束时间进行标记。

3.2 LURR空间扫描结果

对巴颜喀拉块体东边界的九寨沟7.0级地震与马尔康6.0级震群进行LURR空间扫描，结果显示，这2次地震事件前四川地区均发生了2次LURR空间异常，呈现“双阶段”的演化特征。时间上，一般在第二次高值异常出现至降低结束后发震；空间上，震中往往位于第一次高值异常区域内部，第二次异常区域会有所迁移。

2017年8月8日九寨沟7.0级地震震前，LURR高值异常随时间的变化过程如 图 5所示。2013年末至2014年初，在震源区西侧出现大范围LURR高值异常，并于2014年5月开始向东迁移，2014年6月异常迁移至震源区并持续演化，至2015年3月震源区异常完全衰减消失。第二阶段异常主体范围位于震源区西侧，于2016年12月再次短暂出现在震源区，但其强度较第一阶段明显降低，2017年5月至震前震源区异常完全消失，西侧的异常范围也持续收缩。

九寨沟地震的发震构造为树正隐伏断裂，周边发育大量活动断层，包括岷江断裂、塔藏断裂、雪山粱子断裂、白龙江断裂、龙日坝断裂、文县断裂等(季灵运等，2017；易桂喜等，2017)。此次地震应力场计算结果显示，地震主压应力与张应力倾角接近水平，主压应力为近EW向，主张应力方向近SE(李君等，2019)。这一结果与巴颜喀拉块体向SE推挤并受到华南地块阻挡的构造背景相一致。这或许可以解释本次地震前LURR高值异常自震中西侧向震中附近迁移的动态特征，即高值异常自2014年开始，青藏高原东南缘一直以来具有高应力积累的背景。第一次LURR高值异常空间范围由西向东迁移，第一次与第二次高值异常之间发震断层可能处于闭锁状态，因此震中附近异常消失，但应力积累过程中岩石已经发生一定损伤。第二次LURR高值异常期间，区域应力继续上升，强烈的水平挤压作用使处于闭锁状态的断层所受应力超过岩石强度，从而导致发震。

与九寨沟7.0级地震相似，2022年6月10日马尔康6.0级震群发生前，震源及附近区域同样出现了LURR空间异常的“双阶段”演化过程，如 图 6所示。2017年8月，九寨沟地震发生后，区域LURR异常减弱。2018年7月，震源区东北方向开始出现第一次LURR高值异常，至2019年3月异常范围逐渐扩大，2019年7月异常向南迁移至马尔康震群的震源区，同时异常范围开始向震源区收缩。2020年1月，异常显著减弱并有向北迁移的趋势，至此第一阶段的异常演化结束。第二阶段的LURR异常自2020年9月开始，异常区在空间上迁移至震源的西北方向，异常范围和强度呈现了随时间逐渐增大、增强再到衰减的变化特征，异常最终在发震前4个月消失。

马尔康6.0级震群的发震构造位于巴颜喀拉块体东南部，松岗断裂与龙日坝断裂交会处附近的近“T”形共轭断层区域。松岗断裂为NW向，龙日坝断裂为NE向。松岗断裂长约100km，南起马尔康南侧梦笔山北坡，延伸至若尔格，断裂活动复杂，集中在断裂深部呈NW向展布(宫悦等，2024)。龙日坝断裂为右旋走滑断裂，是巴颜喀拉地块向华南地块沿SE向推挤过程中受到强烈阻挡形成的龙门山构造带后展式推覆构造系统。本次6.0级震群活动可能由NW向与NE向的共轭断层共同导致，运动性质为高倾角左旋走滑，大多数地震活动主要由NW向控制(许英才等，2023)。在巴颜喀拉地块的持续推挤下，与九寨沟7.0级地震相似，马尔康震群震中第一次高值异常出现时，可能提示区域已经具有一定的应力积累。同时，2017年九寨沟7.0级地震的发生对临近的岷江断裂北段、虎牙断裂等区域产生了库仑应力加载(赵雪，2019)，这可能是2017—2019年马尔康震群震中NE方向出现LURR高值异常区的原因。震前由于NW与NE向应力作用，岩石高损伤区向西北迁移，因此高值异常范围向北迁移，震中区介质载荷超过临界破裂载荷而发震。

4 LURR时序异常 4.1 资料选取和计算参数设置

为分析巴颜喀拉块体东缘强震前加卸载响应比的时序异常特征，选取2013年以来研究区内6级以上典型地震作为震例，包括2013年芦山7.0级、2014年康定6.3级、2017年九寨沟7.0级、2022年芦山6.1级和泸定6.8级地震以及2022年马尔康6.0级震群。

为减少因最小完整性震级(M_C)随时间变化可能对时序计算结果带来的偏差，在开展时序分析时，统一选取M_L2.0~4.0震级区间的地震事件进行统计，时间窗长为360天，步长为60天，最小地震数为20个。研究表明，明确得到主震震源机制并由此给出区域构造剪切应力方向时，LURR方法可以对后续地震的发生做出较为准确的预测(余怀忠等，2026a、2026b)。因此，构造剪切应力方向使用目标地震的震源机制解结果(表 2)，内摩擦系数为0.4。此外，为探究不同空间尺度对LURR异常识别的影响，以震中为中心，分别提取50km、100km、200km和300km范围内的地震目录进行并行计算与对比分析。

① https://earthquake.usgs.gov

4.2 时序计算结果与分析 4.2.1 异常演化类型划分

根据巴颜喀拉块体东缘典型强震前LURR异常的出现时间、峰值特征、回落过程及空间尺度响应差异，可将研究区强震前LURR异常演化特征概括为两种主要类型：峰值—回落型和持续高值型。总体来看，多数震例在发震前均表现出不同程度的LURR高值异常，说明震前区域介质可能经历了损伤积累、应力调整和局部失稳的发展过程。但不同震例受震级大小、构造背景、震源区地震活动水平以及计算半径影响，其异常持续时间、峰值出现时间和空间尺度响应存在一定差异(图 7、表 3)。

(1) 峰值—回落型：表现为震前LURR值逐渐升高并形成明显高值异常，随后异常由峰值阶段进入回落阶段，地震多发生于异常回落过程中或回落后不久。该类型是巴颜喀拉块体东缘较为典型的强震前LURR异常演化形式，反映出孕震过程中区域介质由损伤积累向失稳破裂转化的过程。

2013年芦山7.0级、2014年康定6.3级、2017年九寨沟7.0级、2022年芦山6.1级地震和2022年马尔康6.0级震群均表现出较明显的峰值—回落型特征(图 7(a)~7(e))。其中，2013年芦山7.0级地震前，不同计算半径下均出现较清晰的LURR高值异常，异常多开始于2009年前后，并在后续几年内经历峰值形成和震前回落过程，表现出较好的空间一致性。该震例表明，较大震级事件前LURR异常可提前较长时间出现，其演化过程具有较完整的“异常升高—峰值形成—震前回落—强震发生”特征。

(2) 持续高值型：表现为震前较长时间内LURR值持续高于1，异常维持时间较长，但缺少单一、清晰的峰值—回落结构。该类型并非表现为一个孤立的短期异常峰值，而更接近长期高值背景下的阶段性增强和局部调整过程。

2022年泸定6.8级地震前的LURR异常具有较典型的持续高值型特征。不同半径计算结果均显示，震前LURR值在较长时间内保持高值状态(图 7(f))。其中，半径R为300km和200km的计算结果表现为较长时段的持续高值背景，地震发生在高值持续阶段；R为100km的计算结果则在持续高值背景下出现峰值和阶段性回落，表明该震例并非简单的单峰型异常，而是长期高值背景与局部增强、局部回落并存。

泸定6.8级地震持续高值型异常可能与其复杂的构造环境有关。该地震震中位于鲜水河断裂、龙门山断裂和安宁河断裂交汇区域附近，构造活动强烈，区域应力水平较高，中小地震活动较为活跃。在此背景下，LURR值可能在较长时间内维持高值状态，使得异常形态不易表现为单一、清晰的峰值—回落结构。

对于持续高值型异常，不能简单地将整个高值时段均解释为直接震前异常，而应进一步关注高值背景中的局部增强、阶段性峰值、回落转换以及不同半径结果之间的对应关系。也就是说，该类型异常的识别重点不在于是否出现高值，而在于高值背景内部是否存在与孕震过程相关的阶段性变化。

4.2.2 不同半径选择对结果影响的对比分析

设置不同半径参数对典型震例的LURR时序分析结果(表 3)表明，巴颜喀拉块体东缘强震前LURR异常具有明显的多尺度响应特征，但不存在适用于所有震例的单一最优扫描半径(图 7)。不同震级、构造背景和震源区地震活动水平会影响异常的空间尺度表现。总体来看，100~300km是该区域LURR异常识别的主要有效半径范围，多数震例的LURR异常能够在该尺度范围内得到较好的反映。其中，7.0级强震前异常通常在200~300km范围内表现更为稳定，且异常提前时间较长、多尺度一致性较好；而6.0~6.8级地震或震群型事件则表现出更明显的尺度选择性，优势半径并不固定。例如，马尔康6.0级震群前异常主要出现在100~200km范围内，而康定6.3级地震前半径200km和300km结果显示出较好的震前异常响应，半径100km和50km结果则相对不稳定。这说明中强震的LURR异常识别受孕震区范围、背景地震活动及统计样本数量等因素共同影响，不宜简单采用固定半径作为统一判据。

基于上述认识，认为该区域LURR异常识别应采用多半径联合判定方法。具体而言，当100~300km范围内至少两个相邻半径出现连续LURR高值，并伴随峰值形成、阶段性增强或震前回落过程时，可认为该异常具有较高可信度。其中，200~300km半径结果可重点用于识别区域尺度较大的强震孕育异常，100~200km半径结果则有助于揭示中强震或震群活动的局部异常响应；半径50km由于易受样本数量不足影响，异常稳定性相对较弱，宜作为近场局部活动的辅助参考，而不宜单独作为主判据。因此，在巴颜喀拉块体东缘开展LURR异常分析时，应综合考虑异常强度、持续时间、峰值—回落过程及不同半径之间的一致性或互补性，以提高震前异常识别的可靠性。

5 结论

通过对巴颜喀拉块体东边界典型强震开展LURR时空扫描分析，得到以下主要认识：

(1) LURR空间扫描在强震前呈现“双阶段”演化特征。九寨沟7.0级地震与马尔康6.0级震群前均出现2次LURR高值异常，第一次异常范围较大，震中位于异常区域内部；第二次异常在空间上发生迁移，并于震前数月衰减消失，可能反映了区域应力积累—断层闭锁—应力突破的孕震过程。

(2) 巴颜喀拉东缘LURR时序曲线异常可分为两种，一种为峰值—回落型，这种类型是典型的强震前LURR异常演化形式；另一种为持续高值型，仅在少数地区出现。

(3) LURR时序扫描对6级以上强震具有较好的中期预测指示意义。不同震级地震对应的最优扫描半径存在差异，可能与孕震范围有关。200km左右半径对强震的异常识别较为稳定，兼顾了异常显著性与时间提前量；较小半径则对中小地震更敏感，但在复杂构造区易受局部应力干扰。

(4) 研究表明，巴颜喀拉东缘LURR时序异常指标可以选定为半径100~300km、震前16~60个月(其中以震前36~60个月最具优势)，在不同半径参数下，时序曲线LURR值持续高于1.0，并明显高于背景波动水平。构造环境对区域LURR异常状况具有重要影响，如泸定6.8级地震震中位于三大断裂交汇区，一直以来小震活跃，长期处于高应力状态，LURR值始终高于异常阈值1.0。通过缩短时间窗与步长，可突出震前短期异常，提升对强震的识别能力。