錢(qián)曉東，蘇有錦，付 虹，李 瓊

(云南省地震局，云南昆明650224)

2011年云南盈江5.8級(jí)地震及震前短臨跟蹤預(yù)測(cè)*

錢(qián)曉東，蘇有錦，付 虹，李 瓊

(云南省地震局，云南昆明650224)

系統(tǒng)收集了2011年云南盈江5.8級(jí)地震前后的地震學(xué)基礎(chǔ)資料，對(duì)盈江地震的地震地質(zhì)背景、地震序列基本特征、地震烈度、發(fā)震斷裂和區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了詳細(xì)分析。在此次盈江地震發(fā)生前，運(yùn)用地震力標(biāo)度、環(huán)境剪應(yīng)力、地震序列h值、破裂時(shí)間法、能量釋放方法，對(duì)該地震做了短臨跟蹤和預(yù)測(cè)。結(jié)果顯示，盈江5.8級(jí)地震的發(fā)震斷裂很可能是NE向的大盈江左旋走滑斷裂，盈江地震前出現(xiàn)了諸多地學(xué)參數(shù)異常，這些異常對(duì)未來(lái)強(qiáng)震發(fā)生的時(shí)間和地點(diǎn)均有短臨指示意義。

盈江地震;震源機(jī)制;地震學(xué)參數(shù);短臨預(yù)測(cè)

0 前言

云南省盈江縣位于云南西部，屬于德宏州下轄的一個(gè)縣，德宏與周邊的保山、六庫(kù)統(tǒng)稱為小滇西地區(qū) (23.8°～25.6°N，97.3°～99.7°E)。盈江縣境內(nèi)歷史上共發(fā)生5級(jí)以上地震7次，2011年3月10日，盈江縣發(fā)生MS5.8地震。2008年連續(xù)發(fā)生了3次5級(jí)以上地震，即3月21日5.0級(jí)，8月20、21日5.0、5.9級(jí)，其中5.9級(jí)地震是歷史上的最大地震。另外3次地震是1933年11月5.5級(jí)、1981年7、8月5.4、5.1級(jí)。其中，2008年3月5.0級(jí)地震發(fā)生于盈江縣城以西，其余地震均發(fā)生在縣城以北。本次5.8級(jí)地震是該地區(qū)5.0級(jí)以上地震中較強(qiáng)的一次，距離縣城僅3 km，為城市直下型地震，震源較淺，對(duì)人民群眾財(cái)產(chǎn)和人員造成的損失比2008年5.9級(jí)地震大得多。因此，有必要對(duì)本次地震的發(fā)震機(jī)理、地震地質(zhì)構(gòu)造、地震序列特征等進(jìn)行認(rèn)真研究。另外，從地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的角度出發(fā)，該次地震前，地震學(xué)參數(shù)是否出現(xiàn)異常變化?哪些異常對(duì)該次地震的發(fā)生具有指示作用?如何把握這些異?，F(xiàn)象并做出正確決斷?在地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)仍處探索階段的今天，對(duì)這些異常進(jìn)行總結(jié)和研究，具有較大的意義。筆者將以在震前做出過(guò)預(yù)測(cè)的2011年盈江5.8級(jí)地震為例，重點(diǎn)探討該地震短臨跟蹤階段地震學(xué)指標(biāo)的異常變化過(guò)程。

1 盈江5.8級(jí)地震基本特征分析

1.1 地震基本參數(shù)和地震地質(zhì)背景

2011年盈江5.8級(jí)地震的基本參數(shù)如表1所示。該地震震中周?chē)?00 km范圍內(nèi)有13個(gè)數(shù)字測(cè)震臺(tái)，100 km范圍內(nèi)有9個(gè)，101～200 km有4個(gè)。其中7個(gè)固定臺(tái)，3個(gè)騰沖火山臺(tái) (包括箐口臺(tái)、熱海臺(tái)和新華臺(tái))，3個(gè)流動(dòng)臺(tái) (銅壁關(guān)臺(tái)、平原臺(tái)和勐弄臺(tái))。由于震中以西地區(qū)無(wú)地震臺(tái)站，震后地震應(yīng)急人員在震中周?chē)茉O(shè)了銅壁關(guān)臺(tái)和勐弄臺(tái)2個(gè)流動(dòng)臺(tái)站，使得云南省測(cè)震臺(tái)網(wǎng)基本能監(jiān)控震區(qū)ML1.3以上地震 (圖1a)。

在區(qū)域構(gòu)造上，盈江位于三江褶皺帶西部，出露的主要地層是新元古界高黎貢群變質(zhì)石英砂巖，局部出露古生界奧陶系、志留系、泥盆系和石炭系地層 (云南省地質(zhì)礦產(chǎn)局，1990)，大盈江及其支流兩岸還廣泛發(fā)育有第四紀(jì)沖積物和沖洪積物。盈江縣東北邊，緊鄰騰沖現(xiàn)代火山群。通過(guò)對(duì)2008年3月21日、8月20～21日幾次5級(jí)以上地震實(shí)地考察，并結(jié)合有關(guān)研究成果分析得知，這幾次地震的宏觀震中均位于巖漿巖區(qū) (張加桂等，2009)，其中3月21日5.0級(jí)地震震中位于花崗巖體內(nèi)，8月21日5.9級(jí)地震震中位于新生代玄武巖內(nèi)，說(shuō)明地震與深部巖漿巖或巖漿活動(dòng)有關(guān)。

表1 盈江5.8級(jí)地震基本參數(shù)Tab.1 Basic parameters of the Yingjiang MS5.8 earthquake

圖1b給出了盈江震區(qū)地質(zhì)構(gòu)造。從圖1b中可以看到，震區(qū)附近分布有一系列NE向斷裂:大盈江斷裂、龍川江斷裂、龍陵—瑞麗斷裂，此外還有一條近NS向的蘇典—盈江斷裂與大盈江斷裂交匯于盈江，本次地震就發(fā)生于大盈江斷裂西部。大盈江斷裂屬于撣幫高原北部的局部構(gòu)造，位于中緬山脈北部，中緬山脈向北與地球上最活躍的3大構(gòu)造帶之一的喜馬拉雅弧形構(gòu)造帶相連，以西則是印度板塊向北推擠與歐亞大陸碰撞的“阿薩姆角”(錢(qián)曉東，秦嘉政，2007)，它是構(gòu)造活動(dòng)的“增生楔”。

圖1 盈江地震震區(qū)臺(tái)站分布 (a)和歷史地震地質(zhì)構(gòu)造圖 (b)Fig.1 Historical strong earthquakes and seismic stations(a)and geological structure(b)in Yingjiang MS5.8 earthquake region

大盈江斷裂北端始于騰沖以西，沿梁河盆地、盈江盆地邊緣延伸，止于八莫盆地，全長(zhǎng)約140 km。斷裂走向 NE40°～75°，傾向 NW 或 SE，傾角較陡。斷裂呈左旋水平滑動(dòng)，滑動(dòng)速率為1.2～2.2 mm/a。斷裂早期具擠壓性質(zhì)，第四紀(jì)以來(lái)表現(xiàn)為左旋滑動(dòng)，斷裂地貌清晰，衛(wèi)片線性特征明顯，為晚更新世活動(dòng)斷裂 (安曉文等，2009)。

從圖1b可看出，2011年盈江5.8級(jí)地震震區(qū)及鄰近地區(qū)，有史以來(lái)發(fā)生15次5級(jí)以上地震，最大地震為2008年8月21日5.9級(jí)地震，發(fā)生過(guò)3次5.8級(jí)地震，即1939年6月20日緬甸5.8級(jí)、2000年10月6日緬甸5.8級(jí)以及本次5.8級(jí)地震。

1.2 地震序列基本特征

1.2.1 地震序列參數(shù)

截止到2011年4月11日，盈江5.8級(jí)地震震區(qū)共發(fā)生地震1 145次，其中1.0～1.9級(jí)地震951次，2.0～2.9級(jí)地震166次，3.0～3.9級(jí)地震20次，4.0～4.9級(jí)地震7次，5.0～5.9級(jí)地震1次。盈江5.8級(jí)地震序列能量釋放迅速，主震后7 min內(nèi)連續(xù)發(fā)生3次4級(jí)以上余震，最大震級(jí)4.7級(jí)，震后第1天發(fā)生5次4級(jí)以上地震 (2次4.5級(jí)，1次4.7級(jí))，可見(jiàn)地震第1天能量有較大釋放。主震前震區(qū)3～4級(jí)地震活動(dòng)頻繁:2011年1～2月，震區(qū)發(fā)生了1 183次1級(jí)以上地震，其中1月1、2日分別發(fā)生了4.6、4.8級(jí)地震，2月1日又發(fā)生了4.8級(jí)地震 (圖2a)。

圖2 盈江MS5.8級(jí)地震序列時(shí)空分布圖(a) 震區(qū)M－t圖 (2011－01－01～2011－04－10);(b)震中分布 (黑色圓圈表示ML≥1.0地震，白色圓圈表示ML≥3.0地震)Fig.2 Temporal and spatial distribution of the Yingjiang MS5.8 earthquake sequence(a)M－t diagram(2011－01－01～2011－04－10);(b)Distribution of the epicenters

云南臺(tái)網(wǎng)記錄到的盈江5.8級(jí)地震序列最小控制震級(jí)為1.3級(jí)，因此筆者選取1.3級(jí)以上地震計(jì)算地震系列參數(shù)。地震序列釋放的總能量為3.36×1013J，其中主震能量為3.16×1013J，約占整個(gè)序列總能量的94%。地震序列的日頻度衰減很快，序列的b值為0.75，高于震區(qū)周?chē)谋尘癰值 (0.71)，h值為1.1，大于1，P值為1.2，都顯示了該序列具有主震—余震型特征。

從圖2b給出的盈江5.8級(jí)地震序列空間分布可以看到，1級(jí)以上地震 (圖2b中黑色圓圈)集中分布在半徑約14 km的近似圓形的區(qū)域內(nèi)，方向性不明顯。但3級(jí)以上較大地震 (圖2b中白色圓圈)則集中在長(zhǎng)約13 km、寬約8 km的NE向。此外，從研究地震序列震源深度可知，5.8級(jí)主震深度為10 km，震源深度未隨時(shí)間推移加深，反而在震后23天以后出現(xiàn)變淺現(xiàn)象。筆者對(duì)震源深度統(tǒng)計(jì)后發(fā)現(xiàn)，84%的地震發(fā)生于7～13 km的深度，其中7～9 km的震源深度占整個(gè)序列震源深度的51%。

1.2.2 前震序列和主震序列空間分布特征

圖3a給出了盈江5.8級(jí)主震序列和4.6，4.8，4.8級(jí)前震序列的空間分布，可以看到，前震和主震序列幾乎重疊，圖3a中矩形框?yàn)檎饏^(qū)局部放大圖。從圖3a中可以看到，2011年1月1日4.6級(jí)地震、1月2日4.8級(jí)地震與5.8級(jí)主震發(fā)生在同一位置，均位于盈江縣城西北2 km處，而2月1日4.8級(jí)地震則發(fā)生在縣城東北3 km處，二者僅相距3 km，余震區(qū)重疊在一起。從震源深度隨時(shí)間的分布來(lái)看 (圖3b)，主震前，震源深度小于10 km的地震少，大于10 km的地震多，主震后則相反。進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)得知 (表2)，前震序列優(yōu)勢(shì)震源分布深度為11～13 km，占總數(shù)的74%，而主震序列震源深度為7～9 km，占總數(shù)的50%，前震序列震源深度大于13 km的比例為15%，而主震序列僅為8%，可見(jiàn)雖然前震序列和主震序列在地表上的分布上無(wú)明顯差別，但前震序列震源深度較深。

表2 前震、主震序列震源深度h統(tǒng)計(jì)百分比Tab.2 Percentage of the focal depth h of the foreshocks and the main shock

圖3 盈江地震序列空間分布(a)前震和主震序列空間分布 (ML≥2.0)(實(shí)心圓:前震序列;空心方框:主震序列;左下方框?yàn)檎饏^(qū)局部放大圖);(b)震源深度隨時(shí)間分布 (ML≥2.0)(實(shí)心大圓:4級(jí)以上地震)Fig.3 Spatial distribution of the Yingjiang MS5.8 earthquake sequence(a)Distribution of the fore－shocks and the main shock;(b)Epicenters(ML≥2.0)

1.3 發(fā)震機(jī)制分析

圖4為中國(guó)地震局震災(zāi)應(yīng)急救援司 (2011)公布的云南省地震局的專家對(duì)災(zāi)區(qū)進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查后繪制的地震烈度分布圖。盈江5.8級(jí)地震宏觀震中位于盈江縣城—盈江農(nóng)場(chǎng)一帶，極震區(qū)烈度為Ⅷ度，等震線形狀呈橢圓形，長(zhǎng)軸走向?yàn)楸睎|向。地震造成25人死亡，134人重傷，180人輕傷，直接經(jīng)濟(jì)總損失236 680萬(wàn)元。

圖4 盈江MS5.8級(jí)地震烈度等震線圖Fig.4 Isoseism of the intensity of theYingjiang MS5.8 earthquake

盈江5.8級(jí)地震發(fā)生后，中國(guó)地震局地球物理研究所 (中國(guó)地震網(wǎng)，2011)、美國(guó)USGS(2011)第一時(shí)間各自發(fā)布了相關(guān)信息和研究結(jié)果。筆者也利用云南區(qū)域數(shù)字化地震臺(tái)網(wǎng)記錄，用P波初動(dòng)符號(hào)圖解斷層面法求得該地震的震源機(jī)制解，得到矛盾比為0.045(表3，圖5)。從表3和圖5可看到，本文結(jié)果與地球所的結(jié)果較為一致。這次地震的等震線長(zhǎng)軸方向?yàn)榻麼E向，與節(jié)面Ⅰ走向一致。斷層傾角76°，近似直立，上盤(pán)位于斷層面的NW方向。從地震序列3級(jí)以上地震震中分布也能看到近NE向帶狀分布較為明顯，與節(jié)面Ⅰ走向一致。距離本次5.8級(jí)地震最近的大盈江斷裂走向?yàn)镹E向，因此大盈江斷裂是5.8級(jí)地震的發(fā)震斷裂的可能性較大。筆者認(rèn)為，此次5.8級(jí)地震是大盈江斷裂在水平NNE向壓應(yīng)力作用下，破裂面產(chǎn)生直立走滑左旋錯(cuò)動(dòng)的結(jié)果。

筆者利用秦嘉政等 (2005)根據(jù)地震標(biāo)定律給出的快速測(cè)定震源參數(shù)公式，計(jì)算了此次5.8級(jí)地震的震源參數(shù)，得到地震矩 M0=1.99×1017N·m，矩震級(jí)MW=5.5，美國(guó)USGS得出M0=1.96×1017N·m，MW=5.5，二者計(jì)算結(jié)果較為接近;斷層破裂面積S=23 km2;斷層錯(cuò)距D=32 cm;斷層破裂長(zhǎng)度L=8.3 km。

表3 震源機(jī)制解Tab.3 Focal mechanism solution

圖5 盈江MS5.8級(jí)地震震源機(jī)制解(a)本文的結(jié)果;(b)中國(guó)地震局地球物理研究所的結(jié)果;(c)美國(guó)USGS的結(jié)果Fig.5 Focal mechanism solution of the Yingjiang MS5.8 earthquake(a)Got by author;(b)Referred from the institute of Geophysics，CEA;(c)Referred from USGS

從上述分析可以得知，盈江5.8級(jí)地震微觀震中距離縣城僅3 km，震源較淺。震源破裂沿?cái)鄬酉騼蓚?cè)擴(kuò)展 (圖2)，瞬間錯(cuò)動(dòng)約30 cm，使得斷層破裂達(dá)8 km左右，幾乎貫穿整個(gè)盈江縣城，可見(jiàn)地震對(duì)縣城造成的破壞是較大的。

1.4 區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)分析

筆者利用美國(guó)USGS(2011)給出的全球震源機(jī)制資料，獲得了盈江及其周邊地區(qū) (23.4°～27.2°N，96°～99.5°E)MW≥4.0共30次地震的震源機(jī)制解，其中MW6.0～6.9地震4次，最大地震為1991年1月5日緬甸MW6.9(云南地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定為MS7.2)，其它較大地震分別為1992年6月15日緬甸MW6.3(云南地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定為MS6.9)、1994年1月11日緬甸MW6.1(云南地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定為MS6.7)、2000年6月7日緬甸MW6.3(云南地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定為MS7.0)。圖6、圖7a顯示，盈江地區(qū)主要受來(lái)自于緬甸NE向應(yīng)力的作用，其根源在于印度板塊向東對(duì)緬甸造成強(qiáng)烈的側(cè)向擠壓，應(yīng)力經(jīng)緬甸傳至云南，盈江地區(qū)的地震受緬甸弧強(qiáng)震影響較大 (錢(qián)曉東等，2011)。從圖7a可以看到，盈江地區(qū)主壓應(yīng)力方向與周邊的緬甸地區(qū)較為接近，NE向優(yōu)勢(shì)方向較為明顯。而地震類型則相對(duì)復(fù)雜 (圖7b)，在緬甸北部，多以逆斷層型地震為主，如2000年6月7日緬甸MW6.3地震，其震源深度達(dá)37 km，T軸仰角達(dá)57°，逆沖現(xiàn)象明顯。這一地區(qū)靠近“阿薩姆角”，發(fā)生過(guò)大量中、深源地震，是印度板塊在安達(dá)曼弧俯沖的結(jié)果。在緬甸中部 (盈江以西)，則存在大量走滑型地震。盈江及邊境一帶，則容易發(fā)生正斷層型地震，如1994年1月11日緬甸MW6.1地震，震源深度為15 km，P軸仰角達(dá)到70°，拉張垂直作用明顯。再如2008年8月20日盈江5.0級(jí)地震，P軸仰角也達(dá)到71°。盈江附近存在較多正斷型地震，這可能與盈江、騰沖一帶地下介質(zhì)與周邊地區(qū)介質(zhì)存在差異有關(guān)。在騰沖、盈江一帶，分布有近70座火山 (姜朝松，1998)，還分布有大大小小的高溫?zé)崛?，有些熱泉溫度達(dá)100℃以上。

圖6 盈江震區(qū)周邊地區(qū)P軸方位角Fig.6 Azimuth of P-axis in Yingjiang and its surrounding area

圖7 盈江震區(qū)周邊地區(qū)壓應(yīng)力 (a)及震源機(jī)制解 (b)Fig.7 Compressive stress(a)and mechanism(b)in Yingjiang and its surrounding area

很早就有學(xué)者研究和探討過(guò)由于火山地殼內(nèi)部巖漿活動(dòng)引起的巖漿沖擊型地震。1961年6月12日騰沖玉壁山5.8級(jí)地震，在震前幾個(gè)月直到震后，極震區(qū)附近居民都能聽(tīng)到來(lái)自地下的“咚咚”地聲，聲音清晰，用P波初動(dòng)符號(hào)求解的震源機(jī)制結(jié)果分析，初動(dòng)分布不具備正交節(jié)面分布，地震可能屬于地殼內(nèi)部巖漿沖擊型地震 (闞榮舉等，1979)。1976年7月21日騰沖東南發(fā)生5.1級(jí)地震，該地震的直達(dá)P波全部為正，而Pn波全部為負(fù)，屬于巖漿沖擊型地震 (晏鳳桐等，1978)。錢(qián)曉東和秦嘉政 (2000)對(duì)騰沖及周邊地震類型作總結(jié)后也發(fā)現(xiàn)該區(qū)較容易發(fā)生以垂直作用為主的地震。

雖然上述分析認(rèn)為小滇西地區(qū)較容易出現(xiàn)傾滑類斷層，但并不意味著該區(qū)傾滑類斷層占多數(shù)，小滇西地區(qū)地震類型仍以走滑型地震為主。據(jù)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)1965年來(lái)4.8級(jí)以上地震走滑型地震所占比例為76%，傾滑型則占24%，高于全省18%的水平。本次盈江5.8級(jí)地震為走滑型，與該區(qū)走滑型地震所占比例較高相一致。此外，從盈江地區(qū)2008年以來(lái)顯著地震的震源機(jī)制解可以得知，2008年3月21日盈江5.0級(jí)地震發(fā)生于盈江縣城以西，距離最近的斷裂為大盈江斷裂，其震源機(jī)制解與2011年1月1日盈江4.6級(jí)地震震源機(jī)制解相似，為走滑型;2008年8月21日盈江5.9級(jí)地震前一天發(fā)生1次5.0級(jí)前震，斷層錯(cuò)動(dòng)類型為正斷型，5.9級(jí)主震就在NS向的蘇典斷裂上 (圖1b)，與震源機(jī)制解的一條節(jié)面相吻合，地震類型為走滑型，本次5.8級(jí)地震的3次4級(jí)前震均為走滑型，與主震一致。

2 盈江5.8級(jí)地震前短臨跟蹤和預(yù)測(cè)

盈江5.8級(jí)地震發(fā)生前，云南地區(qū)主要的地震活動(dòng)異常是5級(jí)以上地震平靜而3、4級(jí)地震活躍，平靜至何時(shí)會(huì)發(fā)生地震?活躍到何種程度將發(fā)生較大地震?這是非常難以把握的尺度。2011年1月13日，我們果斷地對(duì)盈江地區(qū)作出了3個(gè)月地震短臨預(yù)測(cè)。我們當(dāng)時(shí)是如何考慮的、發(fā)現(xiàn)了什么異常?為了盡量還原當(dāng)時(shí)的真實(shí)情況，我們資料選至2011年1月12日，而不是像常規(guī)震例總結(jié)那樣選用至3月10日地震發(fā)生及其以后的資料，這樣就能有效避免實(shí)際預(yù)測(cè)時(shí)間之后的地震活動(dòng)異常波動(dòng)對(duì)研究人員的判斷帶來(lái)的干擾。此外，我們還增加了盈江5.8級(jí)地震的2次前震序列h值異常，此異常當(dāng)時(shí)未能看到，但由于異常較為顯著故作為經(jīng)驗(yàn)總結(jié)列出。

2.1 云南地區(qū)5級(jí)地震平靜時(shí)間長(zhǎng)

截至2011年1月12日，云南及周邊地區(qū)(21°～29°N，97°～106°E)5級(jí)以上地震發(fā)生的時(shí)間間隔已達(dá)321天 (圖7a)。1925年以來(lái)云南發(fā)生5.0級(jí)以上地震347次 (去除余震)，時(shí)間間隔大于320天的地震僅15次，占總數(shù)的4%，近96%的地震是在平靜時(shí)間小于320天的時(shí)間內(nèi)發(fā)生的。云南地區(qū)5級(jí)以上地震平靜時(shí)間較長(zhǎng)的2組地震是:1955年9月23日永仁6.8級(jí)和1957年6月22日勐海5.5級(jí)地震，中間平靜637天;2001年10月27日永勝6.0級(jí)和2003年7月21日大姚6.2級(jí)地震，中間平靜632天。

統(tǒng)計(jì)時(shí)間間隔大于320天的地震所占的百分比，按30天進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。若進(jìn)行90天預(yù)測(cè) (則平靜時(shí)間將達(dá)410天)，發(fā)生地震的比例在這15次平靜時(shí)間大于320天的地震中達(dá)40%。從圖8a中還可以看到，在5級(jí)以上地震出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的平靜后，較容易發(fā)震的時(shí)間段為350～380天、440～470天、620～650天，比例合計(jì)接近80%。

2.2 云南地區(qū)3、4級(jí)地震能量

取云南及附近地區(qū) (20°～30°N，96°～107°E)3.0～4.9級(jí)地震，去除5級(jí)以上地震的余震，以10天為窗長(zhǎng)、5天為步長(zhǎng)做滑動(dòng)，采用G－R能量公式 (1956)計(jì)算地震能量E:

式中，M為震級(jí)，能量E的單位為焦耳 (J)或牛頓·米 (N·m)。圖8b給出云南地區(qū)3、4級(jí)地震的能量釋放情況，可以看到，若以能量為1 600×1019J為異常值，只要能量大于此異常值，云南地區(qū)3、4級(jí)地震后較短時(shí)間內(nèi)將發(fā)生5、6級(jí)地震。

2.3 地震力標(biāo)度σ值

為了能較好地統(tǒng)一地震頻度和能量，錢(qián)曉東和秦嘉政 (2010)提出一個(gè)具有明確物理含意、表示地震時(shí)震源處斷層平均驅(qū)動(dòng)力、適用于云南地區(qū)中小地震的地震力標(biāo)度σ值指標(biāo)

由于要進(jìn)行5級(jí)以上地震的短期預(yù)測(cè) (3個(gè)月以內(nèi))，筆者利用云南省正式地震目錄，取云南地區(qū) (21°～29°N，97°～106°E)ML2.5～4.9地震，窗長(zhǎng)1個(gè)月、步長(zhǎng)7天進(jìn)行滑動(dòng)，求得地震力標(biāo)度σ的原始值，由于σ曲線中包含有大量高頻成份，僅從原始曲線是很難區(qū)分地震活動(dòng)強(qiáng)弱變化的，必須對(duì)曲線進(jìn)行處理，去除高頻成份突出低頻部份。

根據(jù)地震力標(biāo)度σ功率譜，可以確定信號(hào)的中低頻優(yōu)勢(shì)成份，去除幅值較小、較平緩的高頻噪聲和干擾。圖8c給出經(jīng)濾波處理后的地震力標(biāo)度σ曲線，上部短豎線代表云南地區(qū)5級(jí)以上地震，與原始曲線相比，由于濾除了高頻成份，曲線變得更加光滑，地震活動(dòng)的平靜—活躍交替出現(xiàn)的現(xiàn)象較為明顯。一般如果地震力標(biāo)度σ曲線超過(guò)均值則認(rèn)為地震活動(dòng)處于較高活動(dòng)狀態(tài)，若在均值的下方則認(rèn)為地震活動(dòng)處于較低活動(dòng)狀態(tài)。根據(jù)我們對(duì)該指標(biāo)的震例總結(jié)，發(fā)生于波峰附近的強(qiáng)震絕大多數(shù)以連發(fā)的形式發(fā)生，而波谷附近則以發(fā)生單個(gè)地震為主。若以σ值曲線從谷底上升1.5個(gè)月為起報(bào)時(shí)間點(diǎn)，則3個(gè)月及其以內(nèi)發(fā)生強(qiáng)震的可能性為78%。從圖8c中可看到，至2011年1月12日，σ值曲線已處于較高水平。

2.4 環(huán)境剪應(yīng)力τ0值

錢(qián)曉東等 (2006)利用1999年以來(lái)云南地區(qū)發(fā)生的1 000多次中小地震約4 000條數(shù)字化波形記錄資料，導(dǎo)出了用峰值速度、地震矩求環(huán)境剪應(yīng)力τ0的關(guān)系

圖8 盈江地震前地震學(xué)參數(shù)時(shí)間異常指標(biāo)(a)時(shí)間間隔Δt(M≥5);(b)能量釋放E(M3.0～4.9);(c)地震力標(biāo)度σ(M2.5～4.9)Fig.8 Anomalous indexes of time the seismological parameters before Yingjiang MS5.8 earthquake(a)Interval:Δt(M≥5);(b)Energy release:E(M3.0～4.9);(c)Seismic force scale σ (M2.5 ～4.9)

式中，震源處峰值速度v的單位為m/s，地震矩M0的單位為N·m，r為震源距。

在日常地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)短臨跟蹤工作中，我們以周為單位實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)云南各個(gè)區(qū)域地殼應(yīng)力狀態(tài)。筆者對(duì)小滇西地區(qū)，包括保山、騰沖、盈江、芒市一帶，選取震級(jí)2.5級(jí)以上地震求出τ0值。圖9給出了該區(qū)環(huán)境剪應(yīng)力τ0值的時(shí)間變化。從圖9中可以看到，每次高值過(guò)程都與小滇西地區(qū)5.0級(jí)以上地震對(duì)應(yīng)，地震發(fā)生在環(huán)境剪應(yīng)力τ0值出現(xiàn)高值的開(kāi)始或結(jié)尾，高值過(guò)程持續(xù)時(shí)間在1年以內(nèi)。至2011年1月12日，小滇西地區(qū)環(huán)境剪應(yīng)力τ0高值已持續(xù)1年，仍然無(wú)5.0級(jí)以上地震發(fā)生，故該區(qū)短期內(nèi)發(fā)生5.0級(jí)以上地震的危險(xiǎn)性較大。

2.5 盈江2次4.8序列h值

繼2011年1月2日盈江發(fā)生4.8級(jí)地震后，2月1日又發(fā)生4.8級(jí)地震。圖10給出了2次4.8級(jí)地震后頻度衰減h值圖，縱坐標(biāo)NC為歸一化累積頻度，為某日的累積頻度除以第1天的頻度。取控制震級(jí)1.3，從圖10中可以看到，2次地震序列頻度都出現(xiàn)明顯增加，而且無(wú)回落跡象，以第2次4.8級(jí)序列為例，計(jì)算的h值為0.9，這是典型的前震型或震群型序列，但目前還未發(fā)現(xiàn)區(qū)分地震類型的有效方法。若序列為前震型，意味著今后還有更大地震發(fā)生，若序列為震群型，則后續(xù)地震的震級(jí)在4.8±0.5范圍內(nèi) (錢(qián)曉東，秦嘉政，2008)，即后續(xù)地震可達(dá)5.3級(jí)。

2.6 破裂時(shí)間法地點(diǎn)搜索

Bufe和Varnes(1993)提出了破裂時(shí)間方程

式中，t是某次地震的時(shí)間;tf為破裂時(shí)間或主震發(fā)生時(shí)間;是t時(shí)刻在某一選定區(qū)域內(nèi)地震釋放的能量平方根的累積值;A、B為常數(shù);m為標(biāo)度常數(shù)，m＜1表示能量加速釋放，m越小，加速特征越明顯，但m→－∞會(huì)導(dǎo)致 (4)式出現(xiàn)物理上的不合理結(jié)果;m=1表示能量均勻釋放;m＞1表示能量減速釋放。使用非線性最小二乘法可以擬合出這些常數(shù) (蔣海昆等，2009)。

將整個(gè)研究區(qū)域劃分為n個(gè)網(wǎng)格，對(duì)于每一個(gè)網(wǎng)格線相交點(diǎn)，利用一系列不同的搜索半徑R挑選地震前兆事件，構(gòu)建每一個(gè)加速序列，確定它們的最小 (Rmin)和最大 (Rmax)搜索半徑值。定義

NSR稱為歸一化搜索半徑。NSR越大，能量加速曲線越明顯;NSR區(qū)域越大，能量加速系列曲線越多，最大的NSR即確定了即將發(fā)生主震的位置。

對(duì)于云南地區(qū) (21°～29°N，97°～106°E)，以1.0°為單位將研究區(qū)劃分為9×10=90個(gè)節(jié)點(diǎn)，以每一個(gè)節(jié)點(diǎn)為圓心，取一系列不同搜索半徑，根據(jù) (5)式求出最大歸一化搜索半徑NSR，就可得到90個(gè)NSR值，再根據(jù)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)可得到NSR等值線圖。在計(jì)算能量加速曲線時(shí)，假設(shè)主震破裂時(shí)間為2011年1月12日以后3個(gè)月，即2011.4年(十進(jìn)制)，未來(lái)主震震級(jí)為6級(jí)，這樣，在不知道主震發(fā)生的時(shí)間、震級(jí)和位置時(shí)，就可以根據(jù)現(xiàn)有資料對(duì)未來(lái)一定時(shí)間 (3個(gè)月)發(fā)生一定強(qiáng)度地震 (6級(jí))的危險(xiǎn)地點(diǎn)進(jìn)行估計(jì)。

圖9 盈江地震前小滇西剪應(yīng)力τ0值Fig.9 τ0-value in Xiaodianxi region before the Yingjiang MS5.8 earthquake

圖10 1月2日(a)和2月1日(b)盈江4.8級(jí)地震序列h值Fig.10 h0-value of the Yingjiang MS4.8 earthquake sequence on Jan.2(a)and the one on Feb.1(b)

圖11為云南地區(qū)NSR等值線影像圖?？梢钥吹礁逳SR值主要集中在2個(gè)地區(qū)，一個(gè)為小滇西地區(qū)，另一個(gè)為滇西南至中緬交界一帶，盈江5.8級(jí)地震發(fā)生于小滇西地區(qū)。滇西南以南的緬甸地區(qū)也出現(xiàn)高值異常區(qū)，這可能與2011年3月24日緬甸7.2級(jí)地震有關(guān)，該地震發(fā)生于緬甸NSR高值區(qū)以西邊緣。

圖11 NSR等值線影像圖Fig.11 Isolines of NSR

3 討論和結(jié)論

3.1 討論

盈江5.8級(jí)地震是近年來(lái)云南地區(qū)發(fā)生的較為顯著和重要的一次地震事件。首先，它是在云南地區(qū)乃至中國(guó)大陸5級(jí)以上地震經(jīng)歷了較長(zhǎng)時(shí)間平靜的背景下發(fā)生的。事實(shí)上，自2011年1月8日吉林琿春發(fā)生5.6級(jí)深源地震后 (震源深度達(dá)560 km)，中國(guó)大陸就處于5級(jí)地震平靜，61天后發(fā)生盈江地震，2個(gè)月的平靜時(shí)間是較長(zhǎng)的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)大陸近91%的5級(jí)以上地震在平靜時(shí)間不足60天時(shí)就已經(jīng)發(fā)生。長(zhǎng)期平靜后發(fā)生的地震對(duì)社會(huì)公眾來(lái)說(shuō)比同樣大小的地震連發(fā)時(shí)所造成的影響要大。其次，在一些地處大盈江沖積平原區(qū)的地區(qū)，如盈江縣城東南邊的弄璋鎮(zhèn)飛勐村，由于地下沉積有較多的沖積砂層，地下水位淺，會(huì)產(chǎn)生地裂縫、沙土液化、噴砂冒水和地面沉降現(xiàn)象。第三，地震對(duì)當(dāng)?shù)毓娦睦碓斐奢^大影響。在盈江縣及附近，發(fā)生1次3.0級(jí)地震也能使人們感覺(jué)到地面和建筑物的激烈搖動(dòng)，并且在震前非常短的時(shí)間還伴隨有較強(qiáng)的“隆隆聲”、 “嗡嗡聲”、甚至爆裂聲，這樣的地聲在1、2月份出現(xiàn)得多且聲音大，盈江5.8級(jí)地震后相對(duì)較少。從2011年1月初至3月底，盈江震區(qū)共發(fā)生3級(jí)以上地震75次，其中4級(jí)以上地震多達(dá)13次，如此多的地震在短短90多天在人口密集的縣城發(fā)生，對(duì)公眾心理的影響是較大的。

通過(guò)對(duì)盈江5.8級(jí)地震進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)和梳理，我們對(duì)盈江地區(qū)的地震地質(zhì)構(gòu)造、地震發(fā)震機(jī)理、火山地區(qū)地震類型特征、小滇西地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特點(diǎn)、城市直下型地震以及地震序列等方面都有了較為深刻的認(rèn)識(shí)，尤其是對(duì)盈江5.8級(jí)地震孕震過(guò)程中所表現(xiàn)出來(lái)的地震學(xué)異常進(jìn)行總結(jié)，對(duì)今后地震預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作具有較大現(xiàn)實(shí)意義。在我們提出的震前地震學(xué)指標(biāo)異常研究的方法中，有些是近年來(lái)才發(fā)展起來(lái)的新方法和新手段。例如，為了尋找強(qiáng)震危險(xiǎn)地點(diǎn)，筆者使用了破裂時(shí)間法，它對(duì)地點(diǎn)具有較好的指示意義，國(guó)內(nèi)相關(guān)研究成果也在逐漸增多 (秦嘉政，錢(qián)曉東，2004;蔣長(zhǎng)勝等，2004;楊文政，馬麗，1999)。為了解決中小地震頻度和釋放能量之間存在的矛盾，我們提出地震力標(biāo)度新指標(biāo)，并且對(duì)地震力標(biāo)度參數(shù)原始值采用濾波方法進(jìn)行加工和處理，結(jié)果對(duì)未來(lái)強(qiáng)震具有明確預(yù)測(cè)指示意義，這種思路可能是今后地震預(yù)測(cè)指標(biāo)研究的發(fā)展方向。為了探索一定區(qū)域的地殼應(yīng)力狀態(tài)，我們利用陳培善和Duda(1993)提出的地震矩與環(huán)境剪應(yīng)力的基本關(guān)系，得到用地面運(yùn)動(dòng)峰值速度和地震矩求解剪應(yīng)力方法，并對(duì)環(huán)境剪應(yīng)力與強(qiáng)震的相關(guān)性進(jìn)行認(rèn)真總結(jié)，才能真正認(rèn)識(shí)到該參數(shù)在哪些地區(qū)達(dá)到多少才是異常，為地震應(yīng)力預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)打下一定基礎(chǔ)。此外，筆者研究異常指標(biāo)的截止時(shí)間統(tǒng)一到盈江5.8級(jí)地震前2個(gè)月，這一時(shí)間點(diǎn)是我們進(jìn)行正式預(yù)測(cè)的起始時(shí)間，隨著時(shí)間向主震發(fā)震時(shí)間推移，可能已有的異常會(huì)發(fā)生變化，也可能會(huì)出現(xiàn)一些新異常，但是為了還原當(dāng)時(shí)的真實(shí)情況，筆者對(duì)起報(bào)時(shí)間后的異常變化沒(méi)有討論，這種方式也許更加科學(xué)合理。

3.2 結(jié)論

(1)2011年3月10日盈江發(fā)生5.8級(jí)地震，是該地區(qū)歷史上較為強(qiáng)烈的地震，該地震是走滑型，發(fā)生于騰沖、盈江火山構(gòu)造區(qū)，屬城市直下型地震，發(fā)震斷裂為北東向的大盈江左旋走滑斷裂，破裂沿北東方向向主震兩側(cè)擴(kuò)展，地震是在北東向接近水平的主壓應(yīng)力作用下，大盈江斷裂內(nèi)部應(yīng)力積累到一定程度引發(fā)破裂使斷層兩側(cè)產(chǎn)生左旋錯(cuò)動(dòng)的結(jié)果。根據(jù)地震定標(biāo)律估算的主震斷層破裂參數(shù)為:地震矩M0=1.99×1017N·m，矩震級(jí)MW=5.5，斷層破裂面積S=23 km2，斷層錯(cuò)距D=32 cm，斷層破裂長(zhǎng)度L=8.3 km。

(2)震前發(fā)現(xiàn)6項(xiàng)地學(xué)參數(shù)異常，其中對(duì)未來(lái)強(qiáng)震時(shí)間和地點(diǎn)具有指示意義的異常有3項(xiàng)，時(shí)間方面的異常有云南地區(qū)5級(jí)地震平靜時(shí)間異常、云南地區(qū)3、4級(jí)地震能量異常和地震力標(biāo)度σ值異常;對(duì)地點(diǎn)有指示作用的異常指標(biāo)有:小滇西地區(qū)剪應(yīng)力τ0值異常、2次4.8級(jí)前震序列h值異常和破裂時(shí)間法歸一化地點(diǎn)搜索半徑NSR值異常。

(3)震后，M≥3.0序列余震沿NE向帶狀分布，長(zhǎng)軸約13 km、短軸約8 km，84%的地震發(fā)生于7～13 km的深度，其中7～9 km深度的地震占整個(gè)序列的51%，整個(gè)余震區(qū)幾乎覆蓋盈江縣城。主震能量約占整個(gè)序列總能量的94%，b值為0.75，h值為1.1，p值為1.2。主震序列震源深度比前震序列深。

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Short-term and Impending Prediction of the Mar.10，2011，MS5.8，Yingjiang，Yunnan Earthquake

QIAN Xiao-dong，SU You-jin，F(xiàn)U Hong，LI Qiong
(Earthquake Administration of Yunnan Province，Kunming 650224，Yunnan，China)

Collecting the firsthand seismic data before and after the MS5.8 Yingjiang earthquake in Yunnan Province in 2010，we systematically analyze the seismo-geological background，the main characteristics of the sequence，the seismic intensity，the seismogenic fault of the Yingjiang earthquake as well as the regional stress field in the earthquake-stricken area.Particularly，by tracking the earthquake force scale，shear stress，h-value of earthquake sequence，time－to－failure and seismic energy，we conduct a short-term and impending earthquake and prediction 3 months before Yingjiang earthquake.The Dayingjiang fault，which is NE-trending，left-lateral and strike-slip，is most likely the seismogenic fault of this earthquake.There appeared a lot of anomalous seismic parameters before the earthquake，which significant to the short-term and impending prediction for the time and location of the future earthquakes in this area.

Yingjiang MS5.8 earthquake;focal mechanism;seismic parameters;short-term and impending prediction

P315.75

A

1000－0666(2011)04－0403－11

2011－06－06.

中國(guó)地震局2011年度震情跟蹤合同制工作項(xiàng)目“全國(guó)地震重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)強(qiáng)震趨勢(shì)與短臨危險(xiǎn)強(qiáng)化跟蹤研究”資助.