張華英，楊建文，高 瓊

（中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)大理中心，云南 大理 671000）

0 引言

根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北京時(shí)間2021年5月21日21時(shí)48分，云南大理白族自治州漾濞縣發(fā)生6.4級(jí)地震，震中位置25.67°N、99.87°E，震源深度8 km，并發(fā)生多次余震，云南省內(nèi)多地州震感強(qiáng)烈。此次地震打破了云南地區(qū)6級(jí)地震6年零7個(gè)月平靜，滇西地區(qū)6級(jí)地震9年零7個(gè)月平靜。

地震前的異常表現(xiàn)十分復(fù)雜，不僅表現(xiàn)為單一的指標(biāo)或臺(tái)站出現(xiàn)異常，而且表現(xiàn)為不同觀測(cè)手段和前兆異常的群體活動(dòng)化[1-3]。例如，2017年四川九寨溝7.0地震前1到6個(gè)月內(nèi)，甘東南地區(qū)部分傾斜和應(yīng)變觀測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)了中短期地震前兆異常變化[4]。2020年新疆于田6.4級(jí)地震前于田垂直擺傾斜EW分量破年變異常，和田、于田GNSS觀測(cè)EW方向均顯示了西向運(yùn)動(dòng)異?；痆5]。

中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)大理中心現(xiàn)有地震觀測(cè)項(xiàng)目涵蓋地下流體、形變，漾濞地震發(fā)生前震區(qū)周圍諸多觀測(cè)資料均出現(xiàn)了不同程度的異常，中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)大理中心捕捉到了震前異常，并向云南省地震局填報(bào)了地震預(yù)報(bào)卡，三要素正確。本文通過(guò)漾濞6.4級(jí)地震的前兆觀測(cè)資料異常分析，并結(jié)合基于背景噪聲的云南地區(qū)波速測(cè)量結(jié)果，探索用傳統(tǒng)前兆觀測(cè)資料與背景噪聲相結(jié)合的方法，為今后滇西特別是滇西北地區(qū)的短臨預(yù)報(bào)提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

1 前兆觀測(cè)資料異常分析

云南省前兆臺(tái)網(wǎng)現(xiàn)有專業(yè)臺(tái)站13個(gè)，滇西地區(qū)就占了7個(gè)（滇西北有6個(gè)，另一個(gè)是騰沖臺(tái)）。滇西地區(qū)專業(yè)臺(tái)站分別是：下關(guān)、洱源、云龍、彌渡、麗江、永勝、騰沖。漾濞6.4級(jí)地震前滇西地區(qū)除下關(guān)臺(tái)和麗江臺(tái)以外，其余臺(tái)站均出現(xiàn)不同程度異常，異常臺(tái)站占比高達(dá)71%。本文選取異常臺(tái)站記錄到的10條典型異常作為分析研究，主要觀測(cè)資料為地下流和形變異常，所選臺(tái)站包含五個(gè)省局專業(yè)臺(tái)站和一個(gè)縣局觀測(cè)站龍陵，均分布在滇西地區(qū)。震中與異常臺(tái)站分布如圖1所示。

圖1 震中與異常臺(tái)站分布圖Fig.1 Distribution map of epicenter and abnormal stations

漾濞地震發(fā)生前洱源、龍陵、彌渡、騰沖、永勝、云龍的水位、水溫、水氡、水汞以及形變等測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)資料在短期或中期內(nèi)均出現(xiàn)了不同程度的異常，詳見表1。

表1 漾濞6.4級(jí)地震前兆異常特征Table 1 Precursory anomaly characteristics of the Yangbi MS6.4 earthquake

臺(tái)鉆 觀測(cè)項(xiàng) 異常開始時(shí)間/（年-月-日） 異常特征描述 異常開始（或結(jié)束）至發(fā)震間隔動(dòng)水位 2021-04-20 水位持續(xù)上升 30 d水管傾斜NS分量 2019-12-09 持續(xù)南傾 162 d水管傾斜EW分量 2019-12-02 持續(xù)向東傾 169 d騰沖 疊水河碳酸泉汞 2021-05-20 臨震前1天開始高值突跳 1 d永勝 水管傾斜NS分量 2020-08-24 破年變 273 d云龍 洞體應(yīng)變EW分量 2021-01-02 破年變 139 d彌渡

1.1 地下流體異常

洱源水化站距離漾濞6.4級(jí)地震震中76 km，震前洱源水化站的中層水溫和靜水位兩個(gè)測(cè)項(xiàng)的觀測(cè)資料均出現(xiàn)了明顯的短臨異常。中層水溫自2015年10月更換儀器后，觀測(cè)環(huán)境良好，資料連續(xù)可靠。2015年11月12日至2016年4月5日洱源中層水溫持續(xù)下降，2016年5月18日發(fā)生了云龍5.0級(jí)地震；2016年12月13日至2017年3月18日洱源水化站中層水溫持續(xù)下降，2017年3月27日發(fā)生漾濞5.1級(jí)地震。結(jié)合以往震例，洱源中層水溫出現(xiàn)低值后，兩個(gè)月內(nèi)滇西北地區(qū)發(fā)生5級(jí)以上地震的概率高。此次漾濞6.4級(jí)地震前，洱源中層水溫明顯低值異常（圖2），再次驗(yàn)證了該條指標(biāo)對(duì)滇西北地區(qū)5級(jí)以上地震的短臨指示意義。

圖2 洱源水化站中層水溫異常圖Fig.2 Water temperature Anomaly in the middle layer of Eryuan hydration station

洱源臺(tái)靜水位2021年5月10起挑頭且快速上升，也表現(xiàn)出明顯的短臨特征（圖3）。

圖3 洱源水化站靜水位異常圖Fig.3 Static water level anomaly of Eryuan hydration station

龍陵邦臘掌一號(hào)泉水溫自2018年9月起持續(xù)升高、水氡自2020年8月起一直低值異常。統(tǒng)計(jì)1978年以來(lái)的數(shù)據(jù)資料，包括此次漾濞地震在內(nèi)，邦臘掌一號(hào)泉水溫持續(xù)上升一共出現(xiàn)過(guò)五組，持續(xù)時(shí)間最短3年，最長(zhǎng)5年，滇西地區(qū)發(fā)生5級(jí)以上地震的概率為100%（見圖4）。

圖4 龍陵邦臘掌一號(hào)泉水溫異常圖Fig.4 Water temperature anomaly of Banglazhang No.1 spring in Longling

統(tǒng)計(jì)1985年以來(lái)的數(shù)據(jù)資料，包括此次漾濞地震在內(nèi)，每當(dāng)一號(hào)泉水氡出現(xiàn)低值異常，隨后滇西地區(qū)出現(xiàn)5級(jí)以上概率為100%（見圖5）。

圖5 龍陵邦臘掌一號(hào)泉水氡異常圖Fig.5 Radon anomaly of Banglazhang No.1 spring in Longling

此外，從流體方面來(lái)看，彌渡水化站動(dòng)水位從2021年4月20起，地震發(fā)生前的一個(gè)月內(nèi)測(cè)值快速上升（圖6）。騰沖疊水河碳酸泉汞臨震前一天大幅升高，測(cè)值從4.4 ng/L突升至20 ng/L，測(cè)值升高了將近4倍，是較為明顯的臨震前異常（圖7）。

圖6 彌渡動(dòng)水位Fig.6 Midu dynamic water level

圖7 騰沖疊水河碳酸泉汞Fig.7 Mercury in carbonated spring of Dieshuihe in Tengchong

1.2 形變異常

形變方面，彌渡臺(tái)水管傾斜的北南向分量和東西向分量于2019年的12月初同步出現(xiàn)異常，表現(xiàn)為北南分量持續(xù)向北傾（圖8），東西分量持續(xù)向西傾（圖9）。結(jié)合震例來(lái)看，彌渡臺(tái)的水管傾斜東西向分量異常對(duì)半年內(nèi)滇西地區(qū)5級(jí)以上地震具有良好的指示意義。

圖8 彌渡臺(tái)水管傾斜NS向Fig.8 Water pipe inclines in NS direction at Midu Station

圖9 彌渡臺(tái)水管傾斜EW向Fig.9 Water pipe inclines in EW direction at Midu Station

此外，永勝臺(tái)水管傾斜北南向自2020年8月起出現(xiàn)了明顯的破年變現(xiàn)象（圖10），而云龍臺(tái)洞體應(yīng)變量東西向則是在漾濞地震前以往的年變現(xiàn)象消失了（圖11）。

圖10 永勝臺(tái)水管傾斜NS向Fig.10 Water pipe inclines in EW direction at Yongsheng Station

圖11 云龍洞體應(yīng)變量EW向Fig.11 Cave strain in EW direction in Yunlong

2 基于背景噪聲的云南地區(qū)波速測(cè)量結(jié)果

地下介質(zhì)速度變化研究是背景噪聲地震學(xué)的主要應(yīng)用方向之一。背景噪聲波速測(cè)量主要依托于臺(tái)站記錄的連續(xù)波形資料，波形資料連續(xù)、實(shí)時(shí)記錄的特點(diǎn)，決定了背景噪聲波速測(cè)量結(jié)果應(yīng)該具有捕捉強(qiáng)震發(fā)生前短臨異常的能力。

鑒于此，在日常的工作中，我們主要基于云南數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)22個(gè)臺(tái)站記錄的2018年以來(lái)的寬頻帶垂直分量連續(xù)波形數(shù)據(jù)（圖12），采用背景噪聲互相關(guān)及傅立葉變換等方法，獲取了28臺(tái)站對(duì)間的瑞利波走時(shí)偏移，并以±1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差作為異常閾值，動(dòng)態(tài)跟蹤了云南地區(qū)波速異常變化特征。并將波速測(cè)量結(jié)果應(yīng)用到了云南地區(qū)M≥5.0破壞性地震的日常跟蹤及分析預(yù)測(cè)工作中。

圖中紅色表示波速異常一直在持續(xù)的臺(tái)站對(duì)，綠色表示現(xiàn)已恢復(fù)，但3個(gè)月內(nèi)仍有指示意義的臺(tái)站對(duì)。

由圖12可知，在2021年5月21日漾濞6.4級(jí)地震前，異常臺(tái)站對(duì)主要分布于滇西北、滇南和川滇菱形塊體內(nèi)部，且滇西北的異常臺(tái)站對(duì)主要集中分布于漾濞6.4級(jí)地震震中附近。圖13為震中附近TUS-DAY臺(tái)站對(duì)的瑞利波走時(shí)偏移時(shí)間序列。

圖12 2021年5月21日漾濞6.4級(jí)地震前云南地區(qū)異常臺(tái)站對(duì)分布Fig.12 Distribution of abnormal station pairs in Yunnan before the Yangbi MS6.4 earthquake

圖13 TUS-DAY臺(tái)站對(duì)的瑞利波走時(shí)偏移時(shí)間序列Fig.13 Rayleigh wave travel time migration time series of TUS-DAY station pairs

由圖13可知，對(duì)TUS-DAY臺(tái)站對(duì)的瑞利波走時(shí)偏移時(shí)間序列劃定±1.5倍標(biāo)準(zhǔn)差作為異常閾值后，該臺(tái)站對(duì)的超指標(biāo)異常3個(gè)月內(nèi)對(duì)云南地區(qū)的M≥5.0地震的發(fā)震時(shí)刻具有一定的指示意義。另外，從2021年4月21日開始，該臺(tái)站對(duì)的瑞利波走時(shí)偏移出現(xiàn)了明顯的超指標(biāo)異常，31天后發(fā)生了漾濞6.4級(jí)地震，且該超指標(biāo)異常一直在持續(xù)中。

3 結(jié)論與討論

漾濞6.4級(jí)地震前滇西地區(qū)的前兆觀測(cè)資料出現(xiàn)不同程度的異常，其中地下流體和形變異常最為明顯。洱源水化站水溫、水位，彌渡動(dòng)水位，騰沖疊水河碳酸泉汞等地下流體觀測(cè)資料在此次漾濞地震前大幅變化，是較為明顯的短期異常，而形變資料在震前則更多表現(xiàn)為破年變異常。結(jié)合歷史震例，洱源中層水溫低值異常對(duì)滇西北地區(qū)尤其大理境內(nèi)的5級(jí)以上地震有較強(qiáng)短臨指示意義。龍陵邦臘掌一號(hào)泉水溫和水氡對(duì)滇西地區(qū)5級(jí)以上地震有較強(qiáng)指示意義，且截止到本文發(fā)稿前龍陵邦臘掌一號(hào)泉水溫、水氡異常仍然持續(xù)，是否意味著漾濞6.4級(jí)地震后滇西地區(qū)仍存在發(fā)生5級(jí)以上地震危險(xiǎn)性？

此外，漾濞地震前云南地區(qū)背景噪聲也出現(xiàn)異常，且滇西北的異常臺(tái)站對(duì)主要集中分布于漾濞6.4級(jí)地震震中附近?？蓢L試用背景噪聲來(lái)判定短臨地震的地點(diǎn)，且將此新方法更廣泛應(yīng)用到地震短臨預(yù)報(bào)工作中。

以往滇西北地區(qū)發(fā)生5級(jí)以上地震前，洱源水化站水汞，下關(guān)水化站水汞、水氡在震前往往都會(huì)有明顯異常變化，但是此次漾濞6.4級(jí)地震，這幾條指標(biāo)均沒(méi)有出現(xiàn)異常，分析原因，可能是從震源機(jī)制解上看此次漾濞地震是走滑型地震，因而沒(méi)有表現(xiàn)出明顯的拉張或壓縮。