云南彝良“9·7地震”前的异常及特点

孙宗强，师娅芳，卢双苓，赖爱京，余晓红，朱荣欢，王斌，高华宴

(1.水富县防震减灾局，云南 水富 657800；2.贵阳基准地震台，贵州 贵阳 550018；3.泰安基准地震台，山东 泰安 271000； 4.新疆阿克苏中心地震台，新疆 阿克苏 843000；5.大姚县地震局，云南 大姚 675400；6.昆明市防震减灾局，云南 昆明 650500；7.江苏省盐城地震台，江苏 盐城 224005；8.禄丰县地震局，云南 禄丰 651200）

0 前言

2012年9月7日11时19分在云南省昭通市彝良县、贵州省毕节市威宁彝族回族苗族自治县交界附近发生5.7级地震，震中经纬度（104°E，27.5°N），震源深度14 km。紧接着于12时16分，云南彝良县又发生5.6级地震，震中经纬度（104°E，27.6°N），震源深度10 km。两次连发中强震造成81人死亡。

1 历史地震情况

本次地震发生在西鱼河-昭通断裂带附近 (距最近无名断层距离小于12 km)（图1），有历史记录以来记载最早的地震是1216年3月24日四川雷波马湖7.0级地震，距当前地震102 km；时间最近的地震是2006年8月25日云南盐津5.1级地震，距当前地震59 km；距离最近的地震是1948年10月9日彝良5.8级地震，距离11.1 km；震级最大的地震是1974年5月11日云南大关7.1级地震，距当前地震79 km。有历史记录以来震中附近110 km范围内共发生MS5.0级以上地震28次[1～3]。

图1 9月7日彝良5.7级地震附近活动断裂分布图Fig 1 The distribution map of activity fault of the earthquake in YiLiang on September 7

2 震区历史序列情况

该区域地震活动类型以主余型及震群型为主，但2000年以来大多数5级以上地震均为震群型活动，例如2003～2004年在其西南部鲁甸发生5.1、5.0、5.6级震群，2006年在其北部发生盐津5.1、5.1、4.7级震群（图2），总体上5级地震活动持续时间约为1个月左右。

3 滇东北地震活动异常特点分析

3.1 滇东北地区M≥5级以上地震特点分析

1900 年以来， 昭通及邻区 （26.5°-29°N， 102.5°-105.5°E）5 级以上地震有“活跃－平静”的周期性特征，1900年以来可以分为5个活跃期（图3），目前，处于第五个活跃期，从前四个活跃期看，最短9.2年，最长16年，前四个活跃期最后以1次以6.5级以上地震为标志，结束活跃期。

20世纪，5级以上地震频度55次，其中6.5级以上地震频度4次，最大强度是1974年5月11日永善、大关7.1级地震，能量大量释放，并具有活跃期中地震强度逐渐增强的特征，以发生5.8级以上地震作为活跃期的结束。进入21世纪以来，从2003年11月15日鲁甸5.1级地震进入第5个地震活跃期至今已10年，5级以上地震频度7次，最大强度是2012年9月7日彝良5.7级地震。由于20世纪地震能量得以充分释放，以至第4个平静期长达28.7年后才进入第5个活跃期。

图2 鲁甸、盐津、彝良地震序列M-T图Fig 2 The seismic sequence M-T map in LuDian，YanJin，YiLiang

图3 昭通及邻区5级以上地震M-T图Fig.3 The seismic M-T map of the earthquake（ML＞5）in ZhaoTong

3.2 滇东北地区4≤M＜5级地震活动特点分析

为分析该区域4级地震活动频度预测指标，统计昭通及邻区1965年以来4.0～4.9级地震年频度，当该区域4级地震活动年频次N≥4次后（图4），未来1～2年滇东北区域内（N25.6°～29.8°， E101.6°～106.4°)发生 5.4级以上地震的概率为 75%， 2011年度统计值为 6次，到2012年8月也已达4次，达到预报阈值。2012年9月发生了彝良5.6级地震。

图4 昭通及邻区4级地震年频度图Fig 4 The year-frequency map of the earthquake （M＞4）in ZhaoTong

3.3 马边－盐津地震带4级地震的平静

自有小震记录的1965年以来，马边－盐津地震带的4级以上地震活动具有“平静－活跃”的韵律周期（图 5 a）， 前 2次完整活跃周期（1：1970-07～1978-03；2：1987-11～1996-11）平均活动时长为8.5年左右，平均发生4级以上地震12次。2006年盐津2次5.1级地震开启了这一区域新一轮4级以上地震活动周期，至2011年5年时间只发生了5次4级以上地震，地震活动频次明显不足。并且，马边－盐津地震带在昭通境内从1975年3月8日盐津5.2级地震至2011年的36年间，仅于2006年7月22日和8月25日盐津先后发生2次5.1级地震，这对于一个5级以上地震频繁发生的区域来说（图5 b），地震能量释放明显不足。

图5 马边－盐津地震带1965～2012年4级以上地震和马边－盐津地震带昭通段1900～2012年5级以上地震M－T图Fig 5 The M-T diagram of earthquakes with M＞4 in Yanjin earthquake zone from 1965 to 2012 and earthquakes with M＞5 of Zhaotong segment in the Yanjin earthquake zone from1900 to2012

3.4 滇东北地区M≥2级地震活动异常分析

昭通地震监测台网由11个子台，1个台网中心组成的，能监测本区域1级以上地震，每个测震台均采用的DS-4A数字化测震仪。

云南省数字化地震台网经过“十五”的升级改造，共有45个台站，选用24位数采和宽（甚宽）频带地震计（60 s以上）。台站数量的增加和观测设备的升级，使得云南数字测震台网的监测能力得到提升，能监测云南大部分地区的ML1.8级、边缘及邻区ML2.2级地震。加上昭通市级有7个短周期数字测震台组成的测震台网，昭通及邻区的地震监测能力可完全记录2级以上地震。

2011年10月至2012年9月，滇东北地区的2级以上地震活动主要分布在北东向的莲峰断裂和昭通-鲁甸断裂两端，在巧家－鲁甸－昭阳一带和盐津－绥江－四川长宁－兴文一带，形成一南一北两个小震活动的密集区。在此期间，滇东北地区另一主构造马边－盐津断裂带的彝良－大关－永善段上却只有2012年5月5日彝良县洛泽河镇发生过一次2.2级地震，表现出显著的平静异常，呈现为“闭锁”状态(图6)。

图6 滇东北地区2011年10月以来2级以上地震震中分布图（红圈为彝良地震）Fig.6 The distribution map of earthquake epicenter with M＞2 in the northeastern Yunnan since October 2011(red circle for the Yiliang earthquake)

选取该闭锁段2000年以来2.6级以上地震，从地震间隔时间ΔT－T图 （图7）中可见，当该区域2.6级以上地震出现390天以上平静视为异常，其后8月内在闭锁段附近有5级以上地震发生，2011年7月15日大关3.0级地震至2012年9月6日，再次出现了419天的2.6级地震平静异常。这一震源区的平静异常现象可以用震源硬化模型给予解释[4]。

图7 马边－盐津地震带昭通“闭锁”段2000年以来2.6级以上地震M－T图和地震时间间隔图Fig.7 The M－T diagram and seismic interval graph of earthquakes with M＞2.6 of Zhaotong locked segment in the Yanjin earthquake zone since 2000

4 前兆观测资料异常分析

4.1 前兆台网情况

昭通地震前兆观测台网，由10台FD-125测氡仪；7台数字石英水平摆倾斜仪；4台数字电磁波仪；3台轴向应变仪；2台四分量钻孔应变仪；4台垂直摆数字倾斜仪；3套数字化氦气观测仪；3套数字化地下流体（水位、地温）综合观测仪组成，还有6个二氧化碳观测点。

目前，基本形成一个以水氡、水位、水汞、地温、水质、二氧化碳等36个测项的地下流体监测网，巩固和拓展了二十多年的观测成果；一个以8台数字地震仪为主2台DD-2地震仪为辅的区域测震台网初步形成，定位更精确；一个由8台数字化形（应）变仪组成的区域形变观测网初具规模，获取了大量非常有研究价值的临震信息资料；一个在全省率先使用的电磁波观测项目获取了大量典型的震前信息。为地震预报和探索研究提供了科学、详实、可靠的观测资料。

4.2 中期异常

彝良地震前3个月出现的中期前兆异常，共计6个测项，包括流体类5个测项（图8），形变类1个测项。巧家水氡（Δ＝127 km）2011年出现了破年变异常 （正常年变形态为 “冬高夏低”），永善水氡（Δ＝88.5 km）2011年7月开始出现低值异常，盐津水氡（Δ＝68.1 km，低值趋势性异常）和鲁甸氟离子（Δ＝56.3 km，高值趋势性异常，且日变速率大）均于2011年9月起出现异常，鲁甸电导率于2011年10月底开始出现低值异常；形变类异常为水富石英水平摆（Δ＝132.5 km）矢量方向大幅向北东方向偏离，与观测以来矢量方向年初向正北倾斜，4～5月份开始转向西北的变化规律完全背离。从异常台站的空间分布看，点位较为离散，未出现沿断裂分布现象。

图8 彝良地震前中期异常Fig 8 Medium term anomalies before the Yiliang earthquake

4.3 短期异常

“9.7”彝良地震前3个月至震前10天，滇东北地区前兆异常测项出现9个，其中流体类6个测项（图9），形变类3个测项。6月：彝良（Δ＝14.8 km）垂直摆倾斜仪矢量方向大幅向北东方向倾斜；永善（Δ＝88.5 km）石英水平摆矢量方向出现转折，8月底打结、绕圈；盐津（Δ＝69.1 km）水氡在低值背景中出现阶降；四川布拖（Δ＝118.2 km）二氧化碳出现异常升高，四川普格（Δ＝143.4 km）二氧化碳也表现为高值异常。7月：大关（Δ＝30.6 km）二氧化碳出现高值异常，8-9月达观测以来最高值，且测值不稳定；彝良（Δ＝14.8 km）四分量钻孔应变出现向东压性转折加速现象。8月：鲁甸茨院（Δ＝49.4 km）地温测值8月17～20日缓升，21日突降；昭阳区一中机井（Δ＝30.7 km）地温8月底出现高值异常。以上短期异常的点位在空间分布有震中逐渐向收缩的趋势。

4.4 临震异常

在震前10天内，昭通境内有9项前兆观测手段出现“准同步”异常，包括流体异常2个点，形变类异常5个点，电磁类异常2个点。第一次“准同步”异常出现的时间点是9月1日，有大关四分量钻孔应变 （Δ＝26.8 km）、彝良四分量钻孔应变 （Δ＝14.8 km），渔洞四分量钻孔应变（Δ＝32.8km）、彝良倾斜、昭阳区乐居地温（Δ＝37.4km）和威信氦气（Δ＝114.4km）。3个钻孔应变的异常表现为出现应变阶跃，乐居地温和威信氦气均表现出高值突升异常。第二次“准同步”异常出现在9月5日，渔洞电磁波和巧家电磁波（Δ＝127km）同一时间点上出现高频异常信号。此类多台站不同测项出现“准同步”异常，是昭通市近5年来加大监测投入，新增数字化前兆手段后第一次记录到区域内破坏性地震的前兆异常。

图9 彝良地震前短期异常Fig.9 Short-term anomaly before Yiliang earthquake

5 宏观异常

2012年3月3日，旱季出现地下水上涌，异常点位于昭阳区北部青岗岭乡白沙村苏家沟（N27°28′52.44″， E103°44′13.61″， 海拔 2022.1m）一山脚处。 据当地群众讲述， 这一现象是3月3日晚上出现的，当时还听到有水流声。第二天白天找到该位置，见有水涌出，就用根胶管将水引出使用。据了解，当地今年旱情严重，全乡共有50余处（口）井、泉出现干涸，且近期无降雨。

通过在现场仔细察看了周围地形构造，发现出水点位于一条近垂直的裂隙处，周边有3处溶洞（宽约30～40 cm，人无法进入，未见底），出水口附近岩石为石灰岩，出水口形成一50×40×10 cm3（长×宽×深度）的小水坑塘，底部有石英沙状沉淀物。

6 结语

滇东北地区（26°～29.1°N,102°～106°）的 M≥5 级地震活动具有“活跃－平静”的韵律特征。2003年昭鲁间“11.15”5.1级地震标志着该区域进入新一轮强震活动期，之后滇东北地区5级以上地震呈连发态势。2006年盐津“8.25”5.1级地震后到2011年，出现了5年的5级地震平静，是为这一活跃期内“弱幕”向“强幕”的过渡期。2010年以来，滇东北地区4级地震丛集，表明区域应力水平增强，有利于发生5级以上地震，启动“强幕”地震活动。2012年彝良5.7、5.6级地震发生标志该强震目地震活动的开始

总结彝良地震前小震特征。在小震活动的空区（段）发生的显著地震，对未来的5级以上地震的震中有一定指示意义。

近场区内的前兆异常较为显著。从时间进程上有异常种类以流体类测项为主，转变为物理意义更为明确的形变类异常为主的现象。并且，在临震阶段不同台站同类测项或不同测项的异常会“准同步”出现；从异常的空间分布来看，有从外围离散分布到沿发震构造呈带状分布，最后向震中地区集中的趋势。给出前兆异常时间进程，并以彝良地震为原点，横轴为异常的时间，纵轴为距离，给出不同异常随时间演化

这是地震的预测情况。由于地震孕育过程的复杂性和不确定性，地震预报还是世界性难题，需要我们不断积累、总结经验，追踪孕震过程中各阶段异常变化特征，因此，对震例的总结和科学反思就显得十分必要了。

[1]国家地震局震害防御.中国历史强震目录(公元前23世纪～公元1911年)[M].北京：地震出版社,1995.

[2]中国地震局震害防御司.中国近代地震目录(公元1912年～1990年)[M].北京：中国科学技术出版社，1999.

[3]中国地震年鉴编辑部.中国地震年鉴1991～2005[Z].北京：地震出版社，1991～2005.

[4]陈立德,付虹.地震预报基础与实践[M].北京：地震出版社,2003.

[5]赵洪声，苏有锦，张立，等.云南地震前兆与短临预报[J].地震研究，2000，23(1)：11-20.