（一）反映地震活动时间序列的统计预报
在统计预报中，把地震看成是一种随机事件。即地震在单位时间内出现的概率分布，要求具有独立性、序列性、平稳性，服从泊松分布：
固体地球物理学概论
其中：f（n）为单位时间内发生n次的概率；λ为单位时间内发生地震的平均次数。例如，温纳早在1937年取1925～1930年的全球地震进行过统计。为保证具有独立性，要去掉大震发生后一个月内的余震，计在2191d内发生2585次独立地震，平均每天发生数λ=2585/2191=1.18（次/日）。代入式（6-8），可得
固体地球物理学概论
将所得f（n）再乘以总天数2191，则得每日发生n次的天数。这就是表6-1中给出的计算天数，同时给出由观测数据分别统计出来的结果。这个表表明，地震是可以作为随机事件处理的。
表6-1 地震频度分布表（1925～1930年）
由于地震时间序列可以作为随机事件处理，所以能运用一些统计规律去推测未来。例如，应用极值理论做中国中长期地震预报，应用相关性做全球地震与中国大陆地震的相关性分析，以及大陆地震重现周期和量级分布律的研究等。
统计预报只能对较大地区和较长时间做出粗略估计。由于这种预测是在一定概率意义下给出的，不具有确定性，所以，概率虽高而实际并未发震的情况并不少见。
（二）反映地震大小比例失调的b值预报
古登堡、里克特最早发现地震震级M与地震次数n（M）的指数衰减关系：
lgn（M）=a—bM
由此不难写出b值的表达式：
固体地球物理学概论
b表示某一震级的次数与高一级的地震次数之比的量级值，即通常所说的大小地震比例关系。如果b值严重偏离正常值，即大小比例失调，当b值偏低时，则可能发生大震。
我国地震工作者对b值进行了大量研究和资料整理。图6-1是海城、龙陵、唐山、松潘四次地震前震中附近的b值变化。这是将每个月的b值点出来的逐月变化图。
图6-1 几次较大地震前的b值逐年变化曲线
反映大小地震比例关系的b值在时间和空间上的变化，属于一种能量分配的变化。保持一定的能量分配，是固体介质的固有要求和固有属性。对于b值的监测，正是追踪能量分配是否失去平衡的一种有效手段。
（三）反映地震频度衰减的h值预报
在一个不太长的时间和不太大的地区内，发生一组地震。取其中最大地震为起点，最大地震之后的地震频度随时间的变化，一般可以写成
n（）t=n1t—h （6-10）
茂木称式（6-10）为余震衰减公式，刘正荣在1979年利用该式分析云南地区的地震资料，得出：h≤1，地震群是前震型；h≥1，地震群是余震型。并且结合b值大小进行预报。图6-2是根据一组地震的h、b值对未来地震进行预报的h—b示意图。如果是落在A区内，将发生比该组最大地震还要大的主震；落在B区内，将发生低于该组最大地震的强余震；而落在C区和D区，相对来说较为安全。当然，不同地区的余震衰减情况相差较大，不可等同视之。
图6-2 h-b空间图
（四）反映地震震源断层面总面积的∑值预报
用地震频度和地震能量虽可分别表示地震活动强弱，但由于小震数目远大于大震数目，故频度变化实际反映的是小震活动。而由于一次大震的能量远大于一次小震或数次小震能量，故能量变化实际反映的主要是大震活动，因此单用频度和能量不足以表征地震活动的全体，从而引入一个兼顾两者的量∑，它定义为
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式中：N（K）为时间t至t+∆t间隔内，能级为K的地震数目，K=lgE（当然，所谓能级为K是指从K—
（1）L=1，
（2）L=10，
（3）L=4.5，
为了说明第三种情况，可做以下分析：因为地震波能量E正比于地震释放能量E0，即E∞E0，而E0又正比于震源体积V，或者说，正比于震源断层面S的3/2次方，即E0∞S3/2，因此有以下关系：
固体地球物理学概论
即是说，式（6-11）中的LK以4.5K代替，则得
∑（t）=∑ N（K）S（K） （6-12）
它表明∑（t）为不同能级的断层面面积之和，这就是∑（t）的物理意义。
实际工作表明，在一定地震带∑（t）曲线的峰值与其后发生的强震往往有一定对应峰值越大，峰到强震的时间间隔越长，则地震的震级越大。关系。一般说来，∑（t）
（五）根据波速变化进行预报
当地震波通过未来震源区时，由于震源区的结构（断层分布等）和物理状态（弹性模量等）的变化，其传播速度应当发生相应变化。大致采用以下几种办法进行研究：
1.近震的和达清夫作图法
令K=vP/vS，则有
固体地球物理学概论
式中：
2.双台远震视速度法
同样利用K=vP/vS，可得
（S—P）2—（S—P）1= （K—1）（P2—P1） （6-14）
式中1，2为两个台序号。条件是两个台要在同一震中方向上，P、S为直达纵波和横波到时。
3.远震残差法
在测定地震基本参数时，总得到一个P波走时的残差平均值：
固体地球物理学概论
式中：
4.定点爆破法
固定爆破点和接收点，定期进行爆破，以取得爆破点与接收点之间的可靠走时，距离与走时相除得行进速度。
前面两种是利用波速比值K，后面两种利用波速vP，曾用K值在一些地区进行过预报尝试或发震后对可能的前兆进行分析。图6-3是北京地区的K值典型曲线：它先是下降，到达最低点又回升，这个时间称为异常持续时间（T），从异常结束到发震称为发震延迟时间（∆t）。一般认为，异常持续时间与震级有关。
图6-3 K值曲线示意图
利用波速变化预报地震，曾给人们带来希望，然而，随着震例的增加，这种方法没有完全经得住考验，是观测精度有问题，还是物理模型有问题，抑或两者兼有，目前还没能给出确切结论。
（六）根据地面形变进行预报
日本是最早研究地形变与地震关系的国家。一般认为，地震形变从开始积累到最后释放共有三个阶段，分别标以α、β和γ。α：危险地区的地壳在长期缓慢形变的基础上出现异常；β：危险地区的地壳形变速度剧增且发生方向改变；γ：最后破裂，以弹性回跳方式大量释放能量，幅度最大，方向相反。图6-4是其地形异常变化示意图。
图6-4 地形异常变化示意图
地形变测量，一般使用包括三角测量和水准测量在内的大地测量。但大地测量只能发现α形变，不宜于监视β变形。β变形的时间短变化急，只有用连续记录才能奏效。因为β变形是弹性形变的累积从稳定过程变为不稳定过程的临震异常阶段，尤其引人注意。
国际上公认的地形变可以预报地震或可以显示地震前兆的例子，是日本1964年的新潟地震（M=7.5）和苏联塔什干1965年（M=6）地震。有人认为，海城地震之前，金县站的短水准地形变资料有一定程度的显示。
（七）根据地磁和地电变化进行预报
地磁预报曾吸引了许多地球物理学家和地震预报工作者，因为它既有可靠的科学基础（压磁效应），又有精确的测量仪器（理论上计算震源区岩石受压所产生的附加磁场可达5nT，而仪器可以测量到10—1～10—3nT）。一时间，研究者颇多，但都没有获得预期结果。最为著名的是美国布兰纳在圣安德列斯断层一段120km长的实验基地上，进行精度为10—3nT的地磁测量。在试验期间，试验区及附近发生许多地震（较大的M=4），却没有发现预想的地磁场变化。1980年，我国祁贵仲根据模型计算和部分震例，得出分量测量等效于空间加密测点的概念，提出并论证震磁观测中总强度测量的有效性，在这个思想指导下，在我国重点地震区布置了以观测总强度为主的流动测网。
因为岩石压电效应和压磁效应是同样明显的。为了测量地下岩石的电阻率变化，各国都布设了大量地电观测台，并取得一些数据。有人认为地光也是压电效应形成的。地光就是地震时在当地天空出现的异常光焰，有关地光的历史记载和现在的观察很多。如1975年辽宁海城地震前，当地居民普遍看到各种颜色地光，而且范围很广。由于地光与震电关系的内在联系还不清楚，因而目前还难以引入预报实践。
（八）根据地下水位和地下水氡变化进行预报
如前所述，震源处含水是发震的一个重要物质条件，水中所含放射性氡又是鉴别震源区介质和一般地区介质的重要指标。
针对地震预报，我国对地下水位进行了系统观测和研究，是群测群防网监视临震异常的重要内容。地下水位的变化，一般认为是地壳形变引起的。但是季节、天气、灌溉等也会引起水位变化，要区别干扰和地震信息还是很困难的。有些地区专门选取一些对地震敏感的专用井，作为“地震窗口”，进行连续自动记录。
我国对地下水氡的测量和研究，是作为水文地球化学的一部分来进行的。除了放射性氡，还有多种离子（硝酸根离子、氯离子等）可以作为地震前兆参与预报。而且发现7级以上大震（如唐山地震），这些水化前兆反应，不是从震中向外推移，而是具有从外围向震中方向推移的特点。苏联对地下水氡（尤其是深井泉水氡）与地震的关系做了细致探讨。图6-5是在塔什干疗养院所取得的泉水氡含量记录图（单位：Bq/m3），水氡等化学成分的变化，是由于地壳形变造成含水层中气体的运移引起的。
图6-5 苏联塔什干疗养院地下水氡含量随时间变化曲线图
（九）综合预报
上述诸项属于单项预报，更有利的是对各单项进行综合。表6-2给出临震的前兆异常综合表。根据各种前兆反应的时间尺度和控制范围，根据资料的可靠程度，以及它们在震源物理过程中的发展地位，通常按图6-6进行综合中长期和临震预报。其中震情分析是根据测震系统所得地震活动性做出的，可给出整体变化趋势。在此主要标志启示下，对危险地区和危险时段的地球物理场进行深入对比。当尚未进入临震状态时，用更大范围的地形变资料和地质构造背景资料，剖析危险区并估计震级大小。当临近地震时，除继续监视专业测点的测震前兆和地球物理场变化之外，还应注意群测群防点的宏观现象（如动物反常、井水水位和水氡变化等），此时宏观现象更加明显和集中，依此确定震中危险区。还要在整个预报分析中考虑天文因素和气象等因素的影响。
表6-2 几种前兆异常综合表
应当强调指出，地震预报是一种概率性的、经验性的和综合性的灾变预测。与概率性相对的是确定性。由于地震的发生是多方面因素决定的概率性事件，不可能像天象（如日食、月食）那样可以给出唯一确定的预报，只能给出发生地震的可能性大小。与经验性相对的，是理论性的或称模式化的预报。我国海城地震预报成功，在很大程度上依赖邢台地震经验，而四川松潘地震的预报成功，又在一定意义下是借助海城地震经验。由于唐山地震的类型不同于邢台、海城，即无经验可借鉴，以致漏报。出现这种情况，人们又容易走上轻视经验而片面依赖理论的极端。这样，同样会造成严重社会影响。其反例是，美国布雷迪在1980年根据实验室中岩石破裂过程的红外连续摄影照片，按相似法则提供的实验微破裂与实际断层的比例关系，应用于南美的秘鲁等地区的地震预报。曾预言：1981年8月14日那里将发生一次8级地震。其结果，地震没有发生，却造成“公众恐慌和社会混乱”。因此，理论上过于简单和经验上过于片面，都会造成严重社会后果。在这种情况下，采取的预报原则应该是综合性的。这里所说的综合，即包括各种手段的综合，也包括经验与理论的综合。
图6-6 综合预报流程图
国际上公认的具有科学意义的成功预报只有两次：中国海城1975年7.3级地震和苏联帕米尔地区1981年7.0级地震。显然，目前国际上地震预报成功率是很低的，而这两次成功预报又带有一定偶然性。即是说，目前对地震本质的认识，还没有实质性进展，仍然处于积累资料和积累经验的发展阶段。
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