1. 引言
关于地震预测的理论，历来是单纯建立在地震构造或者构造体系基础之上，认为地震活动系地表构造运动的应变能积累所致[1] -[4] 。作者根据地震柱的构造概念(seismic cone)、地震地热说的原理和工作方法(Seismo-geothermics Theory) [5] [6] ，采用美国北加利福尼亚地震数据中心的ANSS地震目录[7] ，按照壳下地震活动的动态与规律，于2012年4月19日向有关地震部门提交了3年期全球主要地震柱活动试验预测的卡片，简称0419卡。截止2015年4月19日卡片预测期满，作者遂在自己的科学网博客中公开了该卡片的内容[8] 。
0419卡片包括2个附件：一个是《全球主要地震柱未来3年活动趋势估计》，一个是《全球主要地震柱未来3年活动地点估计》。这两个附件给予了地震预测和火山预测一套全新的思路与方法，因此总结其试验预测的效能很有必要。
2. 0419卡关于全球主要地震柱活动趋势预测的检验
在0419卡片的预测期内，即2012.4.20~2015.4.20，全球共发生M6.0及以上地震425次。其中，发生在全球24个地震柱之内的387次，占总数的91.1%；发生在24个地震柱之外的38次，占总数的8.9% (图1)。地震柱以外地震基本上都发生在大洋之中，对人类无害。因此，关注地震柱内的地震与火山活动，才是地震预测和火山预测的根本出发点。
表1为0419卡附件1关于19个主要地震柱活动趋势预测及预测检验的简表，省略了原件中的“历史活动时序图”。由表1可见，19个地震柱的活动各有强弱。3年来的实践表明，0419卡对各个地震柱活动趋势的预测基本正确，大凡预测有壳内强震和火山活动的地震柱内均有6级或6.5级以上地震活动以及相应的火山活动。欠缺的是：意大利火山未能预测，鄂霍次克海、白令海、南/北马里亚纳、台湾及琉球、马尼拉等5个地震柱的壳内强震震级估计偏高0.5级。
3. 0419卡关于全球主要地震柱活动地点预测的检验
3.1. 全球主要地震柱构造的活动地点预测图
附件2中0419卡关于全球主要地震柱的未来3年活动地点预测如图2所示。图2中蓝色虚线圆圈表
Table 1. Estimation and inspection of the activity trend on the main seismic cones in the past 3 years* (Simply)
表1. 全球主要地震柱活动趋势估计及3年实况的检验*(简表)
*表中地震为壳内强震，M为震级，N为频次，Mmax为最大震级，h为最大地震的震源深度。
Figure 1. Distribution of global earthquake M6+ during the forecast period in 0419 card (According to the ANSS earthquake catalog, M ≥ 6, between 2012.4.20 and 2015.4.20). The number and name of Seismic cones: 01 Southern Chile, 02 North Chile, 03 Guatemala, 04 Haiti, 05 Bering Sea, 06 Okhotsk, 07 Japan, 08 China Hunchun, 09 Northern Mariana, 10 Southern Mariana, 11 Taiwan & Ryukyu, 12 Philippines, 13 Solomon, 14 West Tonga, 15 East Tonga, 16 Indonesia, 17 Burma, 18 Hindu Kush, 19 Mediterranean, 20 West Mediterranean, 21 South Sandwich, F1 Manila, F2 Andaman, F3 North America
图1. 0419卡预测期内全球6级以上地震分布(据ANSS地震目录，M ≥ 6，2012.4.20~2015.4.20)。地震柱编号及名称：01南智利，02北智利，03危地马拉，04海地，05白令海，06鄂霍次克海，07日本，08中国珲春，09北马里亚纳，10南马里亚纳，11台湾及琉球，12菲律宾，13所罗门，14西汤加，15东汤加，16印尼，17缅甸，18兴都库什，19地中海，20地中海西口，21南桑威奇，F1马尼拉，F2安达曼，F3北美洲
Figure 2. Forecast chart of active locations within the world’s major seismic cones in 3 years (2012.4.20-2015.4.20)
图2. 全球主要地震柱内活动地点的3年预测图(2012.4.20~2015.4.20)
示壳内强震的可能活动地点，图中称为“强震危险区”，附件文字中则称为“可能地震区”；红色虚线圆圈表示火山的可能活动地点，图中称为“火山危险区”，附件文字中则称为“可能火山区”。
图2中的热机带，是由图1中的24个地震柱组成的全球壳内强震与火山活动带。地震柱构造由各个中深源地震活动的柱体中心(倒立的圆锥体)加上其影响区定义，是壳内强震与火山活动的主体构造与统计单元。由于壳内强震与火山活动的前兆特征难以准确划分，故附件2加注了说明：“可能火山区”和“可能地震区”指可能地点，不代表地震或火山个数，而且“可能火山区”和“可能地震区”有可能性质互换。
为了清晰对比，以下的检验图改变了地图的底色，预测地点遵从原始预测图不变。
3.2. 壳内强震地点预测的检验
考虑到震源深度的不确定性，壳内强震取震源深度小于50 km的强震。鉴于地震震级标度很复杂，而且各个国家的震级测定也存在差异，因此本文取任意震级标度M ≥ 6.5称为模糊的壳内强震。据ANSS地震目录，2012年4月20日至2015年4月20日，全球共发生壳内强震102个，发生在热机带内94个，热机带外8个，最大震级8.2 (智利)。壳内强震的地理分布如表2和图3所示。图3还包括211个M6.0~6.4的地震。
由图3可见，90%以上的壳内强震均发生在热机带内。热机带以外的强震，除俄罗斯远东2013年的6.6级地震外，其余均发生在大洋之中。
壳内强震的活动，除北美洲由于资料的局限预测不到外，其余均发生在“强震危险区”或者“火山危险区”(含周边)内。兴都库什地区的虚报较多，值得检讨。
3.3. 火山活动地点预测的检验
据史密斯研究所(Smithsonian Institution-Global Volcanism Program)的火山资料统计，2012年4月20日至2015年4月20日，全球共有107座火山喷发，其中最大火山喷发指数VEImax ≥ 2的100座(表3和图4)。图4中，发生在热机带内的火山有97座，冰岛、非洲以及其它非热机带内的10座火山喷发不在0419卡的预测之列。
表2. 全球壳内强震目录(2012.4.20~2015.4.20，剔除余震)
Figure 3. Distribution of global earthquakes M ≥ 6.5 between 2012.4.20 and 2015.4.20
图3. 2012.4.20~2015.4.20全球M ≥ 6.5地震的分布
表3. 全球火山喷发*(2012.4.20~2015.4.20)
*火山资料取自http://www.volcano.si.edu/search_eruption.cfm.
Figure 4. Distribution of global volcanic activity between 2012.4.20 and 2015.4.20
图4. 2012.4.20~2015.4.20全球火山活动的分布
由图4可见，热机带内的火山活动，除意大利西西里岛的埃特纳等2座火山外，其余均发生在“火山危险区”或者“强震危险区”内(含周边)。意大利的Etna火山和Stromboli火山，同在西西里岛上。
值得指出的是，2013年11月20日日本东京湾东南方向出现的火山活动并喷发出新小岛(编号284096)，在作者博客[9] [10] 和表1中均有预测。
4. 0419卡关于全球主要地震柱3年预测效能的评估
根据以上的检验，可以对0419卡的2个附件所涉及到的20个地震柱统计单元的预测效能做出详细评估。地震柱按其规模和活动强度差异，可以划分为超级地震柱和普通地震柱。超级地震柱指柱体内4级以上地震的震源深度达到600 km以上的地震柱。鉴于此，以下对超级地震柱和普通地震柱的壳内强震分别按照6级以上(M6+)和6.5级以上(M6.5+)地震活动水平进行区别评估。“危险区”包括可能地震区和可能火山区，不加区分。评估结果如下：
• 01号，南智利地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，2个危险区无虚报，3个地震、1座火山漏报。
• 02号，北智利地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计偏高0.5级，火山活动估计正确，3个危险区2个虚报，1座火山漏报。
• 03号，危地马拉地震柱：按M6+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，2个危险区无虚报，多个地震和火山漏报。
• 04号，海地地震柱：按M6+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，3个危险区1个虚报，无漏报。
• 05号，白令海地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，2个危险区1个虚报，3座火山漏报。
• 06号，鄂霍茨克地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计偏高0.5级，火山活动估计正确，3个危险区无虚报，多个地震和火山漏报。
• 07号日本和08号珲春地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确。此处刚刚经历9级地震，未划分危险区。
• 09号，北马里亚纳地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计偏高0.5级，火山活动估计正确，4个危险区2个虚报，2座火山漏报。
• 10号，南马里亚纳地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计偏高0.5级，火山活动估计正确，3个危险区2个虚报，无漏报。
• 11号，台湾及琉球地震柱：按M6+评估，地震强度估计偏高0.5级，火山活动估计正确，2个危险区无虚报，无漏报。
• 12号，菲律宾地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，3个危险区无虚报，2个地震、1座火山漏报。
• 13号，所罗门地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，4个危险区无虚报，1座火山漏报。
• 14号，西汤加地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，4个危险区1个虚报，无漏报。
• 15号，东汤加地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，4个危险区无虚报，2座火山漏报。
• 16号，印尼地震柱：按M6.5+评估，地震强度估计正确，火山活动估计正确，3个危险区1个虚报，1个地震和多座火山漏报。爪哇以西火山均漏报。
• 17号，缅甸地震柱：按M6+评估，地震强度估计基本正确，1个危险区无虚报，地震有漏报。
• 18号，兴都库什地震柱：按M6+评估，地震强度估计正确，5个危险区3个虚报，巴基斯坦7.7级地震漏报。
• 19号，地中海地震柱：按M6+评估，地震强度估计略偏高，2个危险区无虚报，意大利西西里岛2座火山漏报。
• F1号，马尼拉地震柱：按M6+评估，地震强度估计偏高，3个危险区全虚报，1座火山漏报。
• 11号台湾及琉球地震柱台湾分支(台湾地震柱)：按M6+评估，地震强度估计偏高，2个危险区1个虚报，无漏报。
由以上评估结果可以得出如下认识：
1) 各评估单元的地震强度估计与火山估计基本正确。
地震强度估计15个评估单元正确，5个评估单元偏高约0.5级。火山估计15个评估单元正确，1个评估单元漏报。
2) 20个评估单元共计划分了52个危险区，其中17个虚报，约占32.7%。也就是说，预测成功率约占预测地点总数约2/3。
造成虚报的原因可能与虚报地区的地震构造环境以及历史活动水平有关，尚待进一步研究，以甄别虚假异常。18号兴都库什地震柱的虚报较多，大致是由于该地区没有火山喷发，而地震柱柱体出地点附近壳下地震密集区较多而误判。F1号马尼拉地震柱是一个新区，缺乏研究，全部虚报。
3) 漏报的地震或者火山大多数与壳下地震活动的密集区有关，显然是由于判断危险区时的经验不足造成的。也就是说，其中大部分还是可以预测到的。
综上所述，0419卡的预测试验取得了一些经验，是一种大胆的、宝贵的尝试。部分预测的偏离，在当前的科技条件下应该可以容忍。但是，0419卡涉及全球范围，情况复杂，而且预测期过长，不能及时追踪趋势动态，因此不是一种可取的预测方式。
5. 讨论与结论
5.1. 关于地震地热说预测方法的介绍
0419卡的两个附件，是按照地震地热说的预测方法做出的。该方法起源于2012年1月5日对美国洛杉矶研究区“值得严密关注”的提示[11] ，当年4月12日加利福尼亚湾发生6.2和6.9级地震，正是该提示所指地区[12] 。作者迅疾采用同样方法研究全球主要地震柱的活动态势，遂产生了0419预测卡。
地震地热说的预测方法包括如下主要内容：
1) 以作者所定义的全球24个地震柱构造作为预测统计单元
地震柱构造以中、深源地震活动中心为柱体，呈倒立的圆锥体，中、深源地震的活动必然对于比起该柱体大得多的地表构造活动产生极大的影响。也就是说，每个地震柱都具有自己独立的影响区。
比如，2012年危地马拉西海岸的串珠状强震活动，8月27日发生7.4级地震(12.139˚N，88.590˚W)，9月5日在其东南方向发生7.6级地震(10.099˚N，85.308˚W)，9月6日作者按照上述原则预测“如果本地震柱再有壳内强震活动，则不太可能继续往东南方向发展，而可能回头向北西”[13] ，结果于11月7日果然在前2次强震的北西方向(13.963˚N，91.854˚W)发生7.4级地震[14] 。
再比如，按照作者的研究，2011年日本9级地震是由于日本地震柱活动的结果[5] 。最为有力的证据是该地震发生以后196天内周边的地震柱均只有正常的地震活动，不受9级地震的影响(图5)。如果按照人们的假设是板块碰撞的原因造成，则势必殃及周边的地震柱。或许，图5中新燃岳火山(九州)当时的喷发也与9级地震只是巧合。二者相距1000多千米，不属于同一个地震柱。
日本地震柱是全球唯一的多柱体地震柱，即拥有2~3个柱体而只有1个共同熔岩囊和影响区的地震柱(图6)。
2) 以地震柱柱体及其影响区地震震源深度的时序分布，辅以相应时段壳内强震与火山活动的对比研究，可以判断该地震柱的未来活动趋势，并确定其未来活动强度以及大致的活动时段。
地震柱内的中、深源地震活动，呈“自下而上逐层驱动”之势[6] ，并且具有一定的韵律，作者称之为“地幔年代际振荡(MDO)”[15] [16] 。于是，可以由此划分出各地震柱构造的既有活动期，并可以得到以往活动期的活动强度，包括壳内强震与火山的活动强度(图7)。图7为19号地中海地震柱意大利分支的震源深度时序图。意大利分支具有独立地震柱的所有属性，因而可以简称为意大利地震柱。
由印尼地震与火山的对比研究表明，地震柱内的壳内强震与火山活动如同一对孪生兄弟，可以此消彼长，相互制约，互为补充[17] 。由图4也可见到，16号印尼地震柱在2004年的9级地震之后，依然要靠火山的喷发来释放余热。因此，壳内强震的预测与火山预测，具有同一性。
壳内强震与火山的活动时段，一般处于地震柱构造活动期的后半段甚至是末尾段，由此便可估计地震柱未来强震与火山活动的大致时段。
3) 以地震柱内的壳下地震活动的密集区，判断未来壳内强震与火山活动的大致地点或区域。
所谓壳下地震，原则上指沿海地区50 km深度以下，大陆地区35 km深度以下。对于喜马拉雅地区，实际上是指上地壳以下的地震[18] 。实际操作中，多取一定深度以下，能够避开地表随机地震活动干扰的深度，作为模糊的壳下地震活动深度下限。
壳下地震活动的密集区靠近地震柱柱体出地点的多为火山危险区(图8)。远离出地点的密集区，则应结合地表地震构造活动特征来判断是否属于强震危险区[19] 。图8只漏报一个可能火山区。
由以上讨论可见，0419卡完全遵从地震地热说的预测方法，并取得了比较好的效果。作为强震与火山活动背景以及大趋势的研究，地震地热说的预测方法总体上是可行的。而且，本方法的研究一直处于进行和完善之中[20] -[22] 。
Figure 5. The seismic activity of magnitude 4 and above within 196 days after the earthquake M = 9.0 in Japan
图5. 日本9.0级地震后196天内4级以上的地震活动
Figure 6. The three-dimensional image of Japan seismic cone
图6. 日本地震柱的三维立体图像
Figure 7. The timing diagram of focal depth in Italy cylinder (By ANSS earthquake catalog, M ≥ 4.0, 1963.1.1-2014.3.29)
图7. 意大利地震柱的震源深度时序图(据ANSS地震目录，M ≥ 4.0，1963.1.1~2014.3.22)
Figure 8. The prediction locations and its test of intracrustal strong earthquakes and volcanic activities by 0419 predicted card within 3 year forecast period on the Solomon seismic cone
图8. 0419预测卡片中预测所罗门地震柱的壳内强震和火山活动地点与3年预测期内的实况检验
5.2. 关于地震地热说预测方法的使用说明
1) 地震地热说的预测方法，目前只能作为中短期的预测方法，最后以单个地震柱的方式进行详细研究与预测。
2) 当前地震预测以地表构造活动应变能的积累为模式，然而诸多强震发生之后往往找不到地震前兆，或许因为强震活动的能量并非因地表构造活动应变能的积累，而如同火山活动因深部能量所致，便同样具有突发性[20] 。
3) 当前全球的火山预测，主要以地震台阵监测火山微震和火山震颤、地表变形观测、火山区气体和地温等研究来预测[23] ，具有短临前兆的特征，而对于中短期的趋势预测，只有采用地震地热说的预测方法才能拓展视野。
4) 关于震源深度，人们常常误解，要求绝对深度。绝对深度的测定目前是做不到的。作者以为，只要地震目录所测定的震源深度能够反映震源体深度的相对差异，而且各地区地震目录所测定的震源深度具有可比性(系统偏差大体一致)，就是可用的。
5) 地震地热说预测法完全依赖于地震柱内地震台网的监测能力与地震目录的编制精度。地震资料好的地方，或许6级左右的地震也能预测[24] -[26] 。为此，有必要改善覆盖地震柱的地震台网监测能力，加强对壳下地震活动的监测与研究。
5.3. 结论
本文采用北加利福利亚地震数据中心的ANSS地震目录，按照地震地热说关于壳内强震与火山的预测方法，总结了2012年4月19日关于全球主要地震柱未来3年活动趋势与活动地点预测(0419卡)的实况检验，并对预测方法进行了介绍与讨论，认为该方法对于壳内强震与火山活动背景以及大趋势的中短期预测是可行的，为此应改善覆盖地震柱的地震台网监测能力，加强对壳下地震活动的监测与研究。
本文介绍的是对于全球壳内强震与火山活动进行趋势性预测的一般性方法。这是一次大胆的尝试，并不具有明显的社会效益，只是地震地热说预测方法研究的一个新的起点，尚有诸多不足之处。这个新起点再次证明一个道理：地震是有前兆的，是可以预测、可以预防的。周恩来总理1966年在邢台地震现场这样说过，它也成为地震人(seisman)几十年来的奋斗目标。我们距离终点还有很长的路要走，地震人们会一直坚忍不拔地走下去。
致谢
本文研究所采用的ANSS地震目录来自北加利福利亚地震数据中心(NCEDC), doi:10.7932/NCEDC，火山资料取自Smithsonian Institution的Global Volcanism Program (GVP)网站，谨此一并致谢。
基金项目
中国老科协地震分会老专家基金项目(1年期)资助，编号201229。
湖南省地震局2012年度地震科研课题(3年期)资助，编号201201。