張小濤 苑爭一 姚 麗 田 雷
薛 艷 楊 文 姜祥華 史海霞 解孟雨 鄧世廣
(中國北京100045 中國地震臺(tái)網(wǎng)中心)
據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)測定,2021 年5 月21 日21 時(shí)48 分在云南大理州漾濞縣(25.67°N,99.87°E)發(fā)生MS6.4 地震,震源深度8 km。截至2021 年6 月30 日,記錄MS1.0 以上余震652 次,其中MS1.0—1.9 地震514 次,MS2.0—2.9 地震104 次,MS3.0—3.9 地震25次,MS4.0—4.9 地震7 次,MS5.0—5.9 地震2 次,最大余震為5 月21 日22 時(shí)31 分MS5.2 地震。此次地震發(fā)生在川滇菱形塊體西邊界帶附近,最近斷裂為維西—喬后斷裂,距離約14 km。震源機(jī)制結(jié)果顯示,此次漾濞地震為一次走滑型破裂事件,與周邊斷裂構(gòu)造性質(zhì)較為一致(臧陽,2014;常祖峰等,2016a,b;中國地震臺(tái)網(wǎng)中心,2021)。
漾濞MS6.4 地震發(fā)生在2021 年度地震重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū),與年度預(yù)測結(jié)果相符。針對此次漾濞地震前震中及附近地區(qū)出現(xiàn)的各項(xiàng)相關(guān)異常分析發(fā)現(xiàn),在地震活動(dòng)方面,云南地區(qū)存在6 級(jí)地震顯著平靜、5 級(jí)地震叢集活躍、4 級(jí)地震條帶、Benioff 應(yīng)變比等中長期異常,滇西北4 級(jí)地震平靜被打破、滇西北至川滇交界東部快速形成的3 級(jí)地震條帶、滇西北地震發(fā)生率指數(shù)高值等中短期異常;地球物理觀測方面,震前形變、電磁和流體學(xué)科存在一定數(shù)量的趨勢或短期異常測項(xiàng),比如:楚雄垂直擺NS 向、楚雄基線、彌渡水管NS 向、龍陵水氡、龍陵水溫、龍陵流量、洱源水溫、紅格地電阻率等。
本文將從構(gòu)造背景、歷史地震、震源物理參數(shù)、余震序列跟蹤、震前震中附近存在的異常等角度,對2021 年漾濞MS6.4 地震進(jìn)行系統(tǒng)回顧和總結(jié),并重點(diǎn)分析此次地震前地震活動(dòng)異常的時(shí)間、空間及強(qiáng)度的預(yù)測意義,以及形變、電磁和流體等地球物理觀測異?,F(xiàn)象,以期為云南地區(qū)6 級(jí)以上地震分析積累震例資料,并為具有減災(zāi)實(shí)效的震前預(yù)報(bào)提供基礎(chǔ)實(shí)踐數(shù)據(jù)。
維西—喬后斷裂位于漾濞MS6.4 地震震中附近,走向NNW,長約280 km,南與紅河斷裂相連,北與金沙江斷裂相接,連接川滇菱形塊體西緣南、北2 條活動(dòng)斷裂(圖1)。維西—喬后斷裂對晚新生代盆地具有明顯的控制作用,右旋走滑特征明顯,沿線山脊和河流表現(xiàn)為同步右旋位錯(cuò)。根據(jù)洪積扇、沖溝和河流階地位錯(cuò)量估算,該斷裂晚更新世晚期以來右旋水平滑動(dòng)速率為1.8—2.4 mm/a,垂直滑動(dòng)速率為0.30—0.35 mm/a(常祖峰等,2016a)。新生代以來,該斷裂具有與紅河斷裂和金沙江斷裂相似的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征、相同的地質(zhì)演化歷史和構(gòu)造變形機(jī)制,是紅河活動(dòng)斷裂的北延部分(常祖峰等,2016b)。
圖1 漾濞MS 6.4 地震周邊發(fā)震構(gòu)造(臧陽,2014)Fig.1 Tectonic map of Yangbi MS 6.4 earthquake(Zang,2014)
此次漾濞地震發(fā)生在上地殼淺部脆性層內(nèi),其余震區(qū)長軸呈NW—SE 向展布,短軸剖面所揭示的SW 向陡傾斷層面及震源機(jī)制解反映的右旋走滑錯(cuò)動(dòng)方式與鄰近近似平行的維西—喬后斷裂基本一致,可初步判定該地震序列的主發(fā)震構(gòu)造為維西—喬后斷裂的平行伴生構(gòu)造(臧陽,2014;龍鋒等,2021)。
1900 年以來,漾濞MS6.4 地震震中200 km 范圍內(nèi)共發(fā)生29 次6 級(jí)以上地震,其中6.0—6.9 級(jí)地震25 次,7.0—7.9 級(jí)地震4 次(圖2)。這些地震中,1976 年5 月29 日云南龍陵7.4級(jí)地震震級(jí)最大,距此次漾濞MS6.4 地震震中約167 km;2009 年7 月9 日云南姚安MS6.0地震與此次漾濞地震發(fā)生時(shí)間最近,震中相距約124 km;1963 年4 月23 日云南大理云龍6.0級(jí)地震與此次漾濞地震空間距離最近,相距約40 km(圖2)。
圖2 漾濞MS 6.4 地震周邊歷史地震Fig.2 The epicenter distribution of historical earthquakes around the Yangbi MS 6.4 earthquake
2021 年漾濞MS6.4 地震發(fā)生后,中國地震臺(tái)網(wǎng)中心(CENC)及國外多家科研機(jī)構(gòu)分別確定了此次地震的震源位置(初始破裂位置)和發(fā)震時(shí)刻(北京時(shí)間),其中,各機(jī)構(gòu)測定的主震震源深度集中在8—10 km;矩震級(jí)相差不大,CENC 測定結(jié)果為MW6.0,美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)和英國地質(zhì)調(diào)查局(BGS)確定為MW6.1,德國地學(xué)中心(GFZ)確定為MW6.0(表1)。
表1 不同機(jī)構(gòu)給出的漾濞MS 6.4 地震震源參數(shù)Table 1 Focal parameters of Yangbi MS 6.4 earthquake by different institutions
此外,CENC、中國地震局地震預(yù)測研究所(IEF)、USGS、GFZ 分別公布了快速地震矩張量反演結(jié)果(表2),結(jié)合圖3 所示矩張量反演結(jié)果,初步判定節(jié)面Ⅰ為本次漾濞地震的破裂面,綜合4 家科研機(jī)構(gòu)的反演結(jié)果,分析認(rèn)為,漾濞地震為一次走滑型破裂。
表2 不同機(jī)構(gòu)給出的漾濞MS 6.4 地震斷層面解Table 2 Fault plane solutions of Yangbi MS 6.4 earthquake
圖3 漾濞MS 6.4 地震震源機(jī)制解(a) CENC 計(jì)算結(jié)果;(b) IEF 計(jì)算結(jié)果;(c) USGS 計(jì)算結(jié)果;(d) GFZ 計(jì)算結(jié)果Fig.3 The focal mechanism solution graphs for Yangbi MS 6.4 earthquake
基于漾濞MS6.4 地震后余震區(qū)地震目錄,利用ZMAP 軟件中最小完整性震級(jí)Mc的計(jì)算方法(Wyss et al,1999;Wiemer et al,2000;Mignan et al,2012),即結(jié)合優(yōu)度測試(GFT)和最大曲率法(MAXC),計(jì)算2021 年5 月21 日MS6.4 地震發(fā)生后至6 月30 日余震序列最小完整性震級(jí),結(jié)果見圖4。由圖4 可見,余震序列最小完整性震級(jí)為Mc=0.9±0.1,表明區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測能力較好。下文研究將選取ML1.0 為余震序列最小完整性震級(jí)。
圖4 漾濞地震序列最小完整性震級(jí)Fig.4 The minimum magnitude of completeness of the Yangbi earthquake sequence
漾濞MS6.4 地震序列是一次典型的前震—主震—余震型序列。在2021 年5 月18 日至6 月30 日,云南地震臺(tái)網(wǎng)共記錄ML1.0 以上地震2 502 次,其中ML1.0—1.9 地震1 947 次,ML2.0—2.9 地震447 次,ML3.0—3.9 地震83 次,ML4.0—4.9 地震20 次,ML5.0—5.9地震4 次,ML6.0—6.9 地震1 次。
此次漾濞地震序列中,于5 月18 日21 時(shí)39 分35 秒發(fā)生第1 次顯著前震事件——ML4.6(MS4.2)地震,5 月19 日20 時(shí)5 分56 秒發(fā)生第2 次顯著前震事件——ML4.9(MS4.4)地震;隨后,地震強(qiáng)度進(jìn)一步升級(jí),于5月21日21時(shí)21分25秒發(fā)生此次序列震級(jí)最高的前震——MS5.6 地震,27 min 后即發(fā)生序列主震——MS6.4 地震,當(dāng)日22 時(shí)31 分10 秒發(fā)生序列最大余震——MS5.2 地震,隨后余震強(qiáng)度逐漸減弱,5 月29 日以后序列強(qiáng)度低于ML4.0(圖5)。
圖5 漾濞MS 6.4 地震序列M—t 圖Fig.5 The M-t diagram of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence
漾濞地震序列的余震整體呈NNW 向展布,長約25 km,寬約10 km,與6 級(jí)地震的理論破裂尺度較為吻合(鄧起東等,1992);5 月21 日21 時(shí)21 分漾濞MS5.6 最大前震位于余震區(qū)中北部,5 月21 日21 時(shí)48 分MS6.4 主震位于余震區(qū)西北端,二者相距約6.5 km;5 月21 日22 時(shí)31 分MS5.2 最大余震位于余震區(qū)東南端,距主震約13.5 km(圖6)。
圖6 漾濞MS 6.4 地震序列余震空間分布Fig.6 The spatial distribution of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence
王月等(2021)對此次漾濞地震序列進(jìn)行了重新定位(圖7),結(jié)果顯示:5 月18 日21:39至5 月19 日15:00,地震活動(dòng)空間分布集中;5 月19 日20:05 至5 月21 日18:00,地震活動(dòng)空間分布具有沿NW 向擴(kuò)展趨勢(與第一階段相比);5 月21 日20:55 至21:48,在30 min 以內(nèi)共記錄ML1.0—1.9 地震23 次,ML2.0—2.9 地震26 次,ML3.0—3.9 地震6次,ML4.0—4.9 地震3 次,ML5.0—5.9 地震1 次,最大地震為5 月21 日21 時(shí)21 分ML5.7(MS5.6)地震,震中集中分布在初始破裂位置SE 方向;隨后,MS6.4 主震發(fā)生在震源區(qū)北西端,余震活動(dòng)主要沿NW—SE 向展布。
圖7 漾濞MS 6.4 地震序列重定位結(jié)果(王月等,2021)Fig.7 The earthquake relocation of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence(Wang et al,2021)
在震后趨勢判定中,可用序列G-R 關(guān)系統(tǒng)計(jì)結(jié)果外推最大余震震級(jí),并可用b值和h值的計(jì)算結(jié)果判定地震序列類型(孫其政,1997)。b值為余震序列某震級(jí)以上累計(jì)地震次數(shù)對數(shù)(縱軸)與震級(jí)(橫軸)擬合曲線與橫軸的截距(Gutenberg et al,1944)。h值為修正后的大森公式(劉正榮等,1979;劉正榮,1984)中地震頻度隨時(shí)間的衰減系數(shù)。
通過計(jì)算漾濞地震序列主震發(fā)生至6 月30 日每日b值,發(fā)現(xiàn)序列b值變化較為穩(wěn)定,維持在0.7 左右,未出現(xiàn)大的波動(dòng),見圖8(a)。該結(jié)果與區(qū)域b值的背景值較為接近,在一定程度上表明,主震發(fā)生后,區(qū)域應(yīng)力經(jīng)過調(diào)整逐漸穩(wěn)定,發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性降低(段夢喬等,2021)。此外,序列G-R 關(guān)系的最大外推震級(jí)為ML5.8,與實(shí)際最大余震震級(jí)ML5.7 基本一致。由5 月21 日主震發(fā)生后至6 月30 日每日h值結(jié)果[ 圖8(b)]可知,h值由2.1 下降到1.8,但始終大于1,據(jù)劉正榮等(1986)的研究,判定該地震序列不會(huì)發(fā)生更大地震。
圖8 漾濞地震序列b 值(a)和h 值(b)動(dòng)態(tài)跟蹤曲線Fig.8 The dynamic tracking curve of b value (a) and h value (b) of the Yangbi earthquake sequence
2021 年漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,震中及附近地區(qū)先后出現(xiàn)一定數(shù)量、不同時(shí)間尺度的地震活動(dòng)異常,包括平靜、活躍、條帶等常規(guī)地震活動(dòng)異常,以及地震發(fā)生率指數(shù)、調(diào)制比、Benioff 應(yīng)變比等地震參數(shù)異常。異??臻g位置集中在滇西北及周邊地區(qū),預(yù)測震級(jí)水平多為6 級(jí)左右。
(1)云南地區(qū)6 級(jí)地震顯著平靜。姜祥華等(2020)從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度提出確定地震顯著平靜閾值的方法,估算云南地區(qū)MS≥6.0 地震顯著平靜閾值的95%置信區(qū)間,發(fā)現(xiàn)其閾值范圍為3.5—5.5 年。據(jù)統(tǒng)計(jì),從2014 年10 月7 日景谷MS6.6 地震發(fā)生至2020 年3 月29 日,云南地區(qū)已達(dá)到6 級(jí)地震平靜閾值上限5.5 年,平靜異常突出,表明云南地區(qū)發(fā)生6 級(jí)地震的可能性逐步增大。截至此次漾濞地震發(fā)生,云南地區(qū)6 級(jí)地震平靜時(shí)長達(dá)2 417 天,明顯超過該閾值范圍。
(2)云南地區(qū)5 級(jí)以上地震平靜超過300 天。據(jù)統(tǒng)計(jì),1930 年以來,云南地區(qū)5 級(jí)以上地震平靜時(shí)間超過300 天的有25 組,在平靜時(shí)間300—390 天發(fā)震的有16 組,占比16/25=64%(表3)。從2020 年5 月18 日巧家5.0 級(jí)地震開始至2021 年3 月14 日,云南地區(qū)達(dá)到5 級(jí)地震平靜300 天的閾值,據(jù)以往震例,未來3 個(gè)月左右該區(qū)5 級(jí)以上地震發(fā)生的可能性較大。2021 年5 月21 日漾濞MS6.4 地震的發(fā)生打破了云南地區(qū)達(dá)368 天的5級(jí)地震平靜。
表3 云南地區(qū)MS 5.0 以上地震長時(shí)間平靜統(tǒng)計(jì)Table 3 The statistics of seismic quiescence of MS ≥5.0 earthquakes in Yunnan
(3)滇西北地區(qū)5 級(jí)地震叢集活躍。滇西北地區(qū)5 級(jí)以上地震存在活動(dòng)—平靜的韻律特征,歷史上曾出現(xiàn)3 次超過9 年的5 級(jí)地震平靜期,隨后即進(jìn)入8—26 年的地震活躍時(shí)段,且活躍時(shí)段均有6 級(jí)以上地震發(fā)生。2012 年云南寧蒗MS5.7 地震開啟了新的活躍時(shí)段,2021 年漾濞MS6.4 地震即發(fā)生在該叢活躍地震中(圖9)。
圖9 滇西北地區(qū)MS 5.0 以上地震Fig.9 The M-t diagram of MS ≥5.0 earthquakes in the northwest of Yunnan Province
(4)川滇菱形塊體ML4.0 以上地震平靜被打破。1970 年1 月至2020 年1 月川滇菱形塊體ML≥4.0 地震平靜超過170 天的有3 組,其中2 組于平靜被打破后3 個(gè)月內(nèi)在平靜區(qū)內(nèi)發(fā)生了6 級(jí)左右地震(表4),分別對應(yīng)1982 年甘孜MS6.0 和2003 年大姚MS6.2 地震。2020 年9 月9 日以來ML≥4.0 地震的長期平靜被2021 年3 月1 日云南洱源ML4.3 地震打破,結(jié)合以上2 次6 級(jí)震例,認(rèn)為平靜被打破后短期內(nèi)川滇菱形塊體存在發(fā)生6 級(jí)左右地震的可能,2021 年漾濞MS6.4 地震即發(fā)生在平靜被打破后第81 天。
表4 川滇菱形塊體ML 4.0 以上地震平靜超過170 天統(tǒng)計(jì)Table 4 The statistics of Sichuan-Yunnan rhombic block ML ≥4.0 earthquake quiescence for more than 170 days
(5)滇西北地區(qū)ML4.0 以上地震平靜打破。1995 年1 月至2019 年1 月,滇西北地區(qū)ML≥4.0 地震平靜超過235 天的有11 組,其中有5 組在平靜被打破后90 天內(nèi)發(fā)生5.5 級(jí)以上地震。以滇西北ML4.0 以上地震平靜超過235 天被打破為異常指標(biāo),預(yù)測隨后該區(qū)短期內(nèi)會(huì)發(fā)生5.5 級(jí)以上地震(表5)。2019 年11 月25 日洱源ML4.8 地震發(fā)生后,滇西北地區(qū)ML4.0 以上地震平靜時(shí)間達(dá)462 天,于2021 年3 月1 日被洱源ML4.3 地震打破,隨后即發(fā)生漾濞MS6.4 地震。
表5 滇西北ML 4.0 以上地震長期平靜被打破后與周邊MS 5.5 以上地震的對應(yīng)關(guān)系Table 5 The correspondence between the break of the long-term quiescence of ML ≥4.0 earthquakes in northwest Yunnan and surrounding MS ≥5.5 earthquakes
(6)滇緬交界至四川木里ML4.0 以上地震條帶。地震條帶一般是指大震前區(qū)域地震活動(dòng)由凌亂、分散的分布轉(zhuǎn)為集中成帶的現(xiàn)象(中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司,2020a)。劉蒲雄等(1989)認(rèn)為,地震條帶可能反映斷裂帶發(fā)生了幅度較大的定向運(yùn)動(dòng)或整體變形,這種異?;顒?dòng)可能與大震的孕育相關(guān)。2019 年7 月至2020 年11 月,滇緬交界至四川木里形成走向NE 的ML4.0 以上地震條帶,半年后即在條帶上發(fā)生漾濞MS6.4 地震(圖10)。
圖10 滇緬交界至四川木里ML 4.0 以上地震條帶Fig.10 The ML ≥4.0 seismic belt from the border of Yunnan and Myanmar to Muli,Sichuan
(7)滇西北至川滇交界東部3 級(jí)以上地震條帶。2020 年11 月21 日至2021 年3 月1 日,在滇西北至川滇交界東部形成一條3 級(jí)以上地震條帶(圖11)。據(jù)統(tǒng)計(jì),川滇地區(qū)1970 年以來形成3 級(jí)條帶24 次,其中16 次于條帶形成后1 年內(nèi)在條帶及周邊發(fā)生5.5 級(jí)以上地震,其中5 次地震發(fā)生在條帶形成后3 個(gè)月內(nèi)。2021 年漾濞MS6.4 地震即發(fā)生在滇西北至川滇交界東部3 級(jí)地震條帶形成后3 個(gè)月內(nèi),發(fā)震位置在條帶西南端部。
圖11 云南地區(qū)MS 3.0 以上地震條帶Fig.11 The MS ≥3.0 seismic belt in Yunnan
(8)地震參數(shù)類異常。漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,震中附近區(qū)域存在多項(xiàng)地震參數(shù)異常,如地震發(fā)生率指數(shù)、地震調(diào)制比、波速比及Benioff 應(yīng)變,對后續(xù)地震的發(fā)生地點(diǎn)及強(qiáng)度具有一定預(yù)測意義。
地震發(fā)生率指數(shù)可對地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)與顯著減弱這2 種典型異常同時(shí)進(jìn)行定量識(shí)別(姜祥華,2020;苑爭一等,2021)。漾濞MS6.4地震前6個(gè)月在滇西北出現(xiàn)地震發(fā)生率指數(shù)高值異常,震前80 天該異常遷移至震中地區(qū),隨后持續(xù)發(fā)展,直至漾濞地震發(fā)生[圖12(a)]。
地震調(diào)制比異??捎糜陂g接探測地殼介質(zhì)的強(qiáng)弱分布,尋找高應(yīng)力集中區(qū),是地震預(yù)測研究的常用方法之一(韓顏顏等,2017)。此次漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,震中附近存在固體潮調(diào)制比異常,且在震前3 個(gè)月較顯著[圖12(b)]。
波速比是地震學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向,一些強(qiáng)震前存在不同程度的波速比異常變化(王林瑛等,2014;李艷娥等,2016)。2019 年4 月至2020 年10 月,滇西北地區(qū)出現(xiàn)波速比低值異常,漾濞MS6.4 地震即發(fā)生在波速比正負(fù)異常區(qū)邊界附近[圖12(c)]。
Benioff 應(yīng)變比可作為一個(gè)區(qū)域中滑動(dòng)速率的量度(趙祎喆等,2008)。2020 年7 月,滇西至川滇交界地區(qū)Benioff 應(yīng)變比出現(xiàn)高值異常,據(jù)以往震例(楊文等,2020;盧顯等,2020),高值區(qū)域在異常出現(xiàn)1 年內(nèi)具有5 級(jí)以上地震發(fā)生的可能,漾濞地震即對應(yīng)該異常[圖12(d)]。
圖12 漾濞地震前存在的地震學(xué)參數(shù)異常(a)地震發(fā)生率指數(shù);(b)地震調(diào)制比;(c)地震波速比;(d)Benioff 應(yīng)變比Fig.12 Anomalies of seismological parameters before Yangbi earthquake
2021 年漾濞MS6.4 地震震中300 km范圍內(nèi)共分布地球物理觀測臺(tái)站73 個(gè)(圖13),涉及水位、水溫、地電阻率、地傾斜、基線、水準(zhǔn)等405 個(gè)觀測項(xiàng),其中22個(gè)測項(xiàng)出現(xiàn)地球物理異常(圖13,表6)。據(jù)統(tǒng)計(jì),震中100 km 范圍內(nèi)分布12 個(gè)觀測臺(tái)站112 個(gè)觀測項(xiàng),其中異常測項(xiàng)5 個(gè),異常測項(xiàng)比為5/112(4.5%);震中100—200 km 范圍內(nèi)分布25 個(gè)觀測臺(tái)站175 個(gè)觀測項(xiàng),其中異常測項(xiàng)14 個(gè),異常測項(xiàng)比為14/175(8.0%);震中200—300 km 范圍內(nèi)分布36 個(gè)觀測臺(tái)站119 個(gè)觀測項(xiàng),其中異常測項(xiàng)3 個(gè),異常測項(xiàng)比為3/119(2.5%)。
圖13 漾濞MS 6.4 地震震中附近地球物理觀測臺(tái)站及異常分布Fig.13 The distribution of geophysical observation stations and anomalies before the Yangbi MS 6.4 earthquake
綜上,漾濞地震前震中附近地球物理觀測異常測項(xiàng)比較低,22 項(xiàng)異常中短期異常6 項(xiàng),趨勢異常16 項(xiàng),震前異常以趨勢異常為主(表6)。
表6 漾濞MS 6.4 地震震中附近地球物理觀測異常信息Table 6 Observed geophysical anomaly information of the Yangbi MS 6.4 earthquake
4.2.1 形變學(xué)科異常。漾濞MS6.4 地震震中100 km 范圍內(nèi)存在形變觀測22 項(xiàng),其中4 項(xiàng)異常;101—200 km 范圍內(nèi)存在形變觀測63 項(xiàng),其中10 項(xiàng)異常;201—300 km 范圍內(nèi)存在形變觀測20 項(xiàng),無異常(圖14)。
圖14 漾濞MS 6.4 地震前震中附近形變觀測異常分布Fig.14 The spatial distribution of deformation observation anomalies before the Yangbi MS 6.4 earthquake
漾濞地震震中200 km 范圍內(nèi)的14 項(xiàng)異常分別為下關(guān)基線/水準(zhǔn)2-1、云龍洞體應(yīng)變EW 分量,彌渡水管傾斜NS 分量、永勝水準(zhǔn)/基線1-2、永勝水管傾斜NS 分量、楚雄水準(zhǔn)/基線1-2、楚雄水準(zhǔn)/基線3-5、楚雄洞體應(yīng)變NS/EW 分量、楚雄垂直擺NS 分量,統(tǒng)計(jì)結(jié)果詳見表6。文中重點(diǎn)就漾濞MS6.4 地震有明確預(yù)測意義的永勝水管傾斜NS 分量、楚雄垂直擺NS 分量和楚雄洞體應(yīng)變NS/EW 分量4 項(xiàng)異常進(jìn)行總結(jié)歸納。
(1)永勝水管傾斜NS 分量。雨季過后,永勝水管NS 分量于2020 年10 月底出現(xiàn)快速南傾下降變化,后于恢復(fù)階段發(fā)生漾濞MS6.4 地震(圖15)。該測項(xiàng)曾于2007 年和2014 年底出現(xiàn)類似現(xiàn)象,其中2007 年在快速南傾異?;謴?fù)后,發(fā)生了2008 年8月30 日四川攀枝花—會(huì)理MS6.1 地震。
圖15 永勝臺(tái)水管傾斜NS 分量異常變化形態(tài)Fig.15 The anomaly characteristics of the NS component of water-tube inclinometer at Yongsheng Seismic Station
(2)楚雄垂直擺NS 分量。在此次漾濞地震前,楚雄垂直擺NS 分量出現(xiàn)加速南傾后轉(zhuǎn)平變化,并于2021 年4 月10 日恢復(fù)正常動(dòng)態(tài),40 天后即發(fā)生漾濞MS6.4 地震(圖16)。楚雄垂直擺NS 分量2020 年曾出現(xiàn)類似變化,加速南傾轉(zhuǎn)平后于2020年5 月18 日發(fā)生巧家MS5.0 地震,2 次地震距離約368 km。
圖16 楚雄垂直擺NS 分量異常變化形態(tài)Fig.16 The anomaly characteristics of the NS component of Chuxiong vertical pendulum tiltmeter
(3)楚雄洞體應(yīng)變NS/EW 分量。楚雄臺(tái)距此次漾濞地震震中約180 km,該臺(tái)洞體應(yīng)變NS/EW 分量震前表現(xiàn)為加速北傾、加速東傾和高值破年變變化,異常變化的突出階段為2020 年6—7 月。楚雄臺(tái)震前出現(xiàn)類似加速變化的顯著震例有2008年8 月30 日四川攀枝花—會(huì)理MS6.1 地震和2009 年7 月9 日云南姚安MS6.0 地震。因此,2020 年楚雄洞體應(yīng)變NS/EW 分量變化應(yīng)為漾濞MS6.4 地震的震前異常(圖17)。
圖17 楚雄洞體應(yīng)變NS、EW 分量異常變化形態(tài)Fig.17 The anomaly characteristics of the NS and EW components of Chuxiong cave strain
4.2.2 電磁學(xué)科異常。漾濞MS6.4 地震震中300 km 范圍內(nèi)共有電磁測項(xiàng)117 項(xiàng),震前存在2 項(xiàng)異常,分別為紅格臺(tái)地電阻率NS 和EW 測項(xiàng)。
紅格臺(tái)地電阻率NS 和EW 測項(xiàng)自2020 年11 月1 日以來出現(xiàn)初步的破年變異?,F(xiàn)象,曲線走勢與以往幾年相比處于較低水平,幅度則減小一半,異常持續(xù)約7 個(gè)月,據(jù)中國地震局監(jiān)測預(yù)報(bào)司(2020b)出版的《地震電磁分析預(yù)測技術(shù)方法工作手冊》,預(yù)測臺(tái)站周圍300 km 范圍內(nèi)有發(fā)生6 級(jí)左右地震的可能(圖18)。
圖18 紅格臺(tái)地電阻率NS 向、EW 向異常變化Fig.18 The anomaly characteristics of the NS and EW components of apparent resistivity at Hongge Seismic Station
2021 年1 月26 日,四川省地震局對紅格臺(tái)地電阻率異常進(jìn)行現(xiàn)場核實(shí),核實(shí)結(jié)果認(rèn)為,該破年變變化屬于前兆異常。漾濞MS6.4 地震距紅格臺(tái)約227 km,分析認(rèn)為,紅格地電阻率異常應(yīng)為其震前異常。
4.2.3 流體學(xué)科異常。漾濞MS6.4 地震震中300 km 范圍內(nèi)共存在6 項(xiàng)異常,其中距離最近的流體異常測項(xiàng)是洱源水溫,震中距約51 km;震中101—200 km 范圍內(nèi)異常測項(xiàng)為施甸水汞、龍陵流量、水溫和水氡;震中201—300 km 范圍內(nèi)有1 項(xiàng)異常,為會(huì)理水位。以上6 項(xiàng)流體異常中洱源水溫、施甸水汞及龍陵流體異常在漾濞地震前均出現(xiàn)明顯的異常變化(表7)。
表7 漾濞MS 6.4 地震前周邊存在的流體異常Table 7 Fluid anomalies around Yangbi MS 6.4 earthquake
(1)云南洱源水溫異常。2020 年12月1 日起,洱源水溫觀測數(shù)據(jù)曲線呈持續(xù)下降趨勢,至2021 年漾濞MS6.4 地震前,降幅約0.083 4 ℃,下降速率較大。據(jù)震例 統(tǒng) 計(jì),2016 年5 月18 日云龍MS5.0、2017 年3 月27 日漾濞MS5.1 地震前曾出現(xiàn)類似變化,且以上3 次地震前洱源水溫均表現(xiàn)為趨勢下降,震后轉(zhuǎn)為上升趨勢,該前兆異常變化特征較具規(guī)律性(圖19)。
圖19 洱源水溫震前異常變化Fig.19 The anomaly characteristics of Eryuan water temperature before Yangbi MS 6.4 earthquake
(2)云南施甸水汞異常。自2019 年觀測以來,施甸水汞觀測資料背景值較為穩(wěn)定,保持在3 ng/L 左右,2020 年10 月以來波動(dòng)增大,2021 年3 月起測值快速上升,4 月8 日達(dá)最高值,為20.9 ng/L,5 月13 日施甸4.7 級(jí)地震后出現(xiàn)緩慢回落,在回落過程中發(fā)生此次漾濞地震。因此,云南施甸井水汞測項(xiàng)2021 年4 月高值異常可作為此次漾濞地震的前兆異常(圖20)。
圖20 施甸水汞漾濞MS 6.4 地震前異常變化Fig.20 The anomaly characteristics of Shidian mercury before Yangbi MS 6.4 earthquake
(3)云南龍陵流體異常。自2021 年1 月底以來,龍陵井水氡觀測出現(xiàn)高值變化,后于2 月底出現(xiàn)長時(shí)間的低值變化,異常持續(xù)時(shí)間較長。自2020 年8 月起,龍陵井水溫及流量出現(xiàn)高值變化,于2020 年底小幅回落后再次回升,且保持高值波動(dòng)狀態(tài)。該區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力有所增強(qiáng),導(dǎo)致深部物質(zhì)上涌加劇,從而引起水溫及流量的同步上升。
2021 年2 月底,龍陵井水氡與水溫、流量出現(xiàn)同步反向變化,即水氡下降,水溫及流量上升,三者出現(xiàn)同步異常,3 個(gè)月后于5 月21 日發(fā)生此次漾濞MS6.4 地震(圖21)。
圖21 龍陵流量、水溫及水氡異常曲線Fig.21 Abnormal curves of flow,water temperature and radon at Longling seismic station
前震是地震學(xué)以及地震預(yù)測研究中一個(gè)備受關(guān)注的領(lǐng)域,不同學(xué)者給出的“前震”定義有一定差異,嚴(yán)格的前震應(yīng)是主震之前不長時(shí)間內(nèi),在緊鄰主震破裂起始點(diǎn)區(qū)域發(fā)生的小地震(陳颙,1978;蔣海昆等,2020)。通常情況下,前震具備時(shí)空叢集、震源機(jī)制一致、序列b值偏低等特點(diǎn)(吳開統(tǒng)等,1976;陳颙,1978;Helmstetter et al,2003;薛艷等,2012)。
2021 年5 月18 日至5 月21 日漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,漾濞附近集中發(fā)生多次小震,包含5 月18 日MS4.2、5 月19 日MS4.4 及5 月21 日MS5.6 地震。這些地震具備以下特征:①主震前3天內(nèi)小震活動(dòng)集中在半徑約10 km范圍內(nèi);②序列b值出現(xiàn)顯著低值,約為0.53;③主震前附近TUS 臺(tái)和CHT 臺(tái)記錄的小震P 波初動(dòng)方向具有較高的一致性①據(jù)四川省地震局龍鋒。
全面梳理、系統(tǒng)總結(jié)每一次顯著地震的地震地質(zhì)環(huán)境以及震源參數(shù)、地震序列演化特征,尤其是震前出現(xiàn)并被捕捉的地震活動(dòng)和地球物理觀測異常變化,對于地震預(yù)測的科學(xué)研究具有重要價(jià)值(孟令媛等,2020)。通過對本次地震前地震活動(dòng)及地球物理觀測異常的梳理,得到以下認(rèn)識(shí)。
(1)漾濞MS6.4 地震發(fā)生在維西—喬后斷裂附近,震源機(jī)制解顯示本次地震為一次走滑型破裂,與周邊地質(zhì)構(gòu)造及附近斷裂性質(zhì)較為一致。
(2)漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,原震區(qū)發(fā)生多次顯著地震,如5 月18 日MS4.2、5 月19日MS4.4 和5 月21 日MS5.6 地震;漾濞MS6.4 地震發(fā)生后,于5 月21 日22 時(shí)31 分發(fā)生最大余震,震級(jí)MS5.2。本次序列構(gòu)成一次典型的前震—主震—余震型地震序列。
(3)漾濞區(qū)域地震臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測能力較好,漾濞MS6.4 地震序列最小完整性震級(jí)在ML1.0左右,截至6 月30 日,記錄ML1.0 以上地震超2 500 次,序列余震空間上整體呈NNW 向展布約25 km,與6 級(jí)地震的理論破裂尺度較為吻合,主震后余震衰減較為正常,其中序列b值變化較為穩(wěn)定,h值逐漸變小但始終大于1。
(4)漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,震中及附近區(qū)域年度異常測項(xiàng)較為豐富,預(yù)測地震強(qiáng)度多為6 級(jí)左右,其中:地震活動(dòng)異常主要有云南地區(qū)6 級(jí)以上地震長期平靜、滇西北5 級(jí)以上地震叢集活躍、滇緬交界至四川木里ML4.0 地震條帶等;地球物理觀測異常共計(jì)16項(xiàng),主要有楚雄垂直擺NS 向、彌渡水管NS 向,下關(guān)基線、永勝基線等多項(xiàng)跨斷層異常。
(5)漾濞MS6.4 地震發(fā)生前,震中及附近區(qū)域短期異常相對偏少,其中:地震活動(dòng)異常主要有滇西北4 級(jí)地震平靜被打破、滇西北存在地震發(fā)生率指數(shù)異常等;地球物理觀測異常主要有龍陵水氡、水溫和流量、施甸水汞、洱源水溫、紅格地電阻率等。這些異??臻g上主要分布在滇西至滇西北地區(qū),對此次漾濞地震的發(fā)生位置具有較為明確的指示意義。
本文撰寫得到劉杰研究員的指導(dǎo)和鼓勵(lì),蔣海昆研究員、晏銳研究員、孟令媛研究員、閆偉高級(jí)工程師和余懷忠研究員亦給予幫助,“中國地震臺(tái)網(wǎng)中心國家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心”(http://data.earthquake.cn)提供數(shù)據(jù)支撐,在此對他們及中國地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部同事的辛苦工作,一并表示衷心感謝。