2012年9月7日彝良5.7、5.6级地震的近场异常*

何德强，李亚芳，佘如昌，梁 冰，曾子明，申 玻

0 前言

云南是中国大陆地区地震发生最为频繁的省份之一，对震前出现的异常进行归纳、总结，一直是地震工作者较为重视的一项工作。 《中国震例》(1965—2002)就1965年以来云南地区36个M≥5地震震例进行了总结 (张肇成等，1990，1999，2000;陈棋福等，2002a，2002b，2003，2008)，这些总结都是选取以震中为圆心，半径R≥200 km内进行的前兆异常分析。目前还没有州(市)地震局 (防震减灾局)根据自己观测的资料，对本区发生的地震且震前观测到的异常进行总结的相关研究。彝良5.7、5.6级地震前滇东北地区地震活动和前兆观测均出现了显著的异常，特别是昭通市、县两级防震减灾局的前兆观测资料，长、中、短临异常都较为显著。本文以昭通市前兆观测资料为主，结合地震活动性异常，对彝良5.7、5.6级地震的异常现象及时空演化特征进行归纳、总结。

1 地震参数

据云南省地震台网测定，北京时间2012年9月7日云南省昭通市彝良县洛泽河一带发生了5.7、5.6级地震，地震参数如表1所示。

表1 2012年“9·7”彝良5.7、5.6级地震参数Tab.1 Parameters of Yiliang M5.7，5.6 earthquakes on Sep.，7，2012

2 昭通及邻区地震活动异常

2.1 M≥5地震活动规律

统计1900年以来地震活动，昭通市辖区及周边40 km范围内M≥5地震活动有“活跃—平静”的周期性特征，在每一活跃期内，又可再分为“弱幕”和“强幕”阶段。即活跃期开始3～5 a，地震活动以5级为主，之后经历3～5 a的中强地震平静，“强幕”地震开始活动，最后以1次6级以上地震为标志，活跃期结束，如图1所示。

该区域从2003年11月15日鲁甸5.1级地震开始，进入了新一轮M≥5地震活跃期，至2006年8月25日盐津5.1级地震，不到3 a的时间里共发生了6次5级地震，此时段为活跃期的“弱幕”期。之后为M≥5地震平静时段，至2012年8月已平静6 a，达到历史“弱幕”与“强幕”的最长平静间隔，彝良5.7、5.6级地震的发生标志“强幕”活动段的开始，这一活动格局符合昭通及邻区M≥5地震活动韵律特征。

图1 昭通及邻区5级以上地震M-T图Fig.1 M-T diagram of M≥5 earthquakes in Zhaotong and its adjacent region

2.2 小震活动异常

2.2.1 4级地震活动增强

2010年8月29日巧家4.8级地震后，昭通及邻区4级地震活动较为频繁，先后发生了2010年10月6日四川长宁4.3级、10月18日盐津4.6级、12月3日巧家4.3级、2011年2月12日巧家4.4级、4月15日四川会东、云南巧家间4.5级、12月6日巧家4.0级、2012年6月12日盐津4.2级等多次4级地震。云南地震活动具有层次性，4级地震的频繁活动有利于更大地震的发生 (付虹等，2002)。统计昭通及邻区1965年以来4.0～4.9级地震年频度 (图2)，可见滇东北及周边以(27.5°N，103.8°E)为中心，300 km半径范围发生5.5级以上地震前1～2 a，昭通及邻区4级地震活动频次有增高表现 (N≥2)。

图2 昭通及邻区4级地震年频度图Fig.2 Annual frequency diagram of M4.0 earthquakes in Zhaotong and its adjacent region

2.2.2 2级以上地震活动异常

云南省数字化地震台网经过“十五”升级改造，共有45个台站，选用24位数采宽 (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提升，可控制云南大部分地区的ML1.8地震、边缘及邻区ML2.2地震。再加上昭通市有由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。

图3 滇东北地区2011年10月以来2级以上地震震中分布图Fig.3 Epicenter distribution of M≥2 earthquakes in northeastern Yunnan since Oct.，2011

图4 2000年以来马边—盐津地震带昭通“闭锁”段2.6级以上地震(a)M-T图;(b)地震时间间隔曲线图Fig.4 M≥2.6 earthquakes occurred on the locked segment in Zhaotong of the Mabian-Yanjin seismic belt since 2000(a)M-T diagram;(b)the time interval curve of earthquakes

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 (图3)。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—永善段上只在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，呈现出“闭锁”状态。选取该闭锁段2000年以来2.6级以上地震，当该区域2.6级以上地震出现390 d以上的平静时，其后8个月内在闭锁段附近有5级以上地震发生 (图4)。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 d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来解释 (陈立德，2000)。

2.2.3 孕震早期的“信号震”和临震前的“逼近地震”

“信号震”是指直接发生在长期平静 (缺震)状态的历史强震区或活断裂近代缺震地段的显著地震，它的发生标志着该区、段的中强以上地震重新复活开始 (黄圣睦，董瑞英，1998)。2009年9月10日，在1965年以来从未有过4级以上地震活动的昭通市大关县玉碗镇一带发生一次4.2级地震 (图5中a处)，此次地震震中距“9·7”彝良5.7级地震震中仅有20.9 km。此后，滇东北地区巧家、盐津和四川会东、兴文、长宁一带又多次发生4级地震。可见，大关玉碗4.2级地震符合“信号震”的判别标准，可认为是彝良5.7级地震的早期“信号震”。

图5 滇东北地区1965～2012年4级以上地震震中分布图(a)2009年9月10日大关4.2级地震;(b)2012年6月12日盐津4.2级地震Fig.5 Epicenter distribution of M≥4 earthquakes in northeastern Yunnan from 1965 to 2012(a)Daguan M4.2 earthquake on Sep.10，2009;(b)Yanjin M4.2 earthquake on Jun.12，2012

2010～2011年滇东北地区出现4级地震丛集活动。而云南省内却从2011年12月6日昭通市巧家、鲁甸、昭阳交界处发生4.0级地震开始，出现4级地震的长期平静，至2012年6月12日盐津4.2级地震 (图5中b处)打破这一平静状态，平静时长为189 d。打破平静的盐津4.2级地震发生在彝良地震前滇东北地区出现的2级地震活动空段边缘 (图3中闭锁段)。按照逼近地震的定义，即:孕震空区边缘发生的一个或一组较为引人注目的地震 (陆远忠等，1982)，则“6·12”盐津4.2级地震属彝良地震前的“逼近”地震。

3 前兆异常分析

昭通市、县两级防震减灾局现有模拟前兆观测点15个:其中水氡观测点7个、水化学观测点3个 (15测项)、断层气CO2观测点5个;数字化前兆观测点21个:其中形变观测点8个 (石英水平摆3个、垂直摆倾斜1个、四分量钻孔应变4个)、电磁波观测点3个、数字化水位和水温观测点7个、数字化逸出气体观测点3个。

彝良地震前，先后有13个观测台站的24项前兆测项出现了异常 (图6)，笔者根据异常出现的时间先后顺序分类，对异常的时空进程进行分析。

3.1 中期异常

图6 彝良地震前兆异常台站分布图Fig.6 Distribution of precursory anomalies stations before Yiliang M5.7，5.6 earthquakes

统计彝良地震前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7)，形变类1个测项 (图8)。巧家台水氡 (Δ=127 km)2011年出现了破年变异常 (正常年变形态为“冬高夏低”)，永善台水氡 (Δ=88.5 km)2011年7月开始出现低值异常，盐津台水氡 (Δ=68.1 km，低值趋势性异常)和鲁甸台氟离子 (Δ=56.3 km，高值趋势性异常，且日变速率大)均于2011年9月开始出现异常，鲁甸台电导率于2011年10月底开始出现低值异常。形变类异常为水富台石英水平摆 (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，2012年4～5月份开始转折向西的变化规律完全背离。

图7 彝良地震中期流体测项异常(a)巧家台水氡;(b)永善台水氡;(c)盐津台水氡;(d)鲁甸台氟离子;(e)鲁甸台电导Fig.7 Abnormities of medium-term fluid items of Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)water radon recorded by Qiaojia Station;(b)water radon recorded by Yongshan Station;(c)water radon recorded by Yanjin Station;(d)fluorinion recorded by Ludian Station;(e)conduction recorded by Ludian Station

图8 水富台形变矢量图Fig.8 Deformation vectorgraph recorded by Shuifu Station

3.2 短期异常

在“9·7”彝良地震前3个月至震前10天，滇东北地区出现9项前兆异常，其中流体类6项(图9)。四川布拖台 (Δ=118.2 km)和普格台(Δ=143.4 km)二氧化碳测值从6月初开始出现加速上升异常，盐津台水氡在低值背景中于6月中旬再次出现阶降。大关台 (Δ=30.6 km)二氧化碳7月开始出现高值上升异常，8～9月达观测以来最高值，且测值不稳定;鲁甸茨院台 (Δ=49.4km)地温测值于8月17～20日开始加速上升，21日突降，昭阳区一中台 (Δ=30.7 km)地温测值于8月中旬开始出现上升速率加大异常。

图9 彝良地震短期流体测项异常(a)四川普格台二氧化碳;(b)四川布拖台二氧化碳;(c)盐津台水氡;(d)大关台二氧化碳;(e)鲁甸茨院台地温;(f)昭阳区一中台地温Fig.9 Abnormities of fluid items in short-term of Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)Carbon dioxide recorded by Puge Station in Sichuan;(b)Carbon dioxide recorded by Butuo Station in Sichuan;(c)water radon recorded by Yanjin Station;(d)Carbon dioxide recorded by Daguan Station;(e)ground temperature recorded by Ciyuan Station in Ludian;(f)ground temperature recorded by Zhaoyang Station

形变类短期异常有3个测项 (图10)。彝良台(Δ=14.8 km)垂直摆倾斜仪矢量方向6月起大幅向北东方向倾斜;永善台 (Δ=88.5 km)石英水平摆矢量方向也在6月出现转折，8月底曲线打结、绕圈;彝良台 (Δ=14.8 km)四分量钻孔应变8月中旬开始出现转折，表现为向东受压。加上中期异常中所列出的水富台石英水平摆异常，以上4条形变测项的矢量曲线，在滇东北地区有震和无震年份，年变形态均表现出明显的差异性。

3.3 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”异常出现的时间为9月1日，有形变类异常4项和流体类异常2项，形变异常有:大关台四分量钻孔应变 (Δ=26.8 km)、彝良台四分量钻孔应变 (Δ=14.8 km)，渔洞台四分量钻孔应变(Δ=32.8 km)、彝良台倾斜 (图11);流体异常有:昭阳区乐居台地温 (Δ=37.4 km)和威信台氦气 (Δ=114.4 km)(图12)。3个钻孔应变的异常表现为出现应变阶跃，2项流体异常表现为高值突升异常。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=127 km)在同一时间点上出现高频异常信号 (图13)。此类多台站不同测项出现“准同步”异常，是昭通市近几年来加大监测投入，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10 彝良地震短期形变测项异常(a)彝良台倾斜矢量图;(b)永善台石英水平摆矢量图;(c)彝良台四分量钻孔应变矢量图Fig.10 Abnormities of short-term deformation items of Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)tilt vectorgraph recorded by Yiliang Station;(b)quartz horizontal pendulum vectorgraph recorded by Yongshan Station;(c)borehole strain vectorgraph in four component recorded by Yiliang Station

3.4 彝良地震前兆异常的时空进程演化

从彝良地震前前兆异常的时空演化进程可明显看出，在孕震初期 (3个月以上)，前兆异常主要以地下流体测项为主，分布于震源外围地区;在孕震中期 (1～3个月)，前兆异常除地下流体外，以四分量钻孔应变为主的形变类异常开始出现，震中地区开始出现异常，但异常点位仍表现为离散状态;到临震阶段 (1个月以内)，流体、形变、电磁三大前兆测项均出现异常，且震中地区异常显著增加，在9月1日和5日2个时间点上出现多项前兆测项异常“准同步”暴发特征，可判定孕震期进入临震阶段的标志。彝良地震是昭通市近年来新增四分量钻孔应变和电磁波测项后第一次在近场区记录到的破坏性地震，总结此次地震前的异常特征，对今后震情跟踪和预报工作是有益的。

图13 彝良地震前临震电磁波整点值异常(a)渔洞台;(b)巧家台Fig.13 Impending earthquakes electromagnetic whole point anomalies curve before Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)Yudong Station;(b)Qiaojia Station

图11 彝良地震前临震形变异常(a)彝良台钻孔应变;(b)渔洞台钻孔应变;(c)大关台钻孔应变;(d)威信台钻孔应变;(e)彝良台倾斜Fig.11 Impending earthquake deformation anomalies before Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)borehole strain recorded by Yiliang Station;(b)borehole strain recorded by Yudong Station;(c)borehole strain recorded by Daguan Station;(d)borehole strain recorded by Weixin Station;(e)tilt recorded by Yiliang Station

图12 彝良地震前临震流体异常(a)昭阳区乐居台地温整点值曲线图;(b)威信台氦气整点值曲线图Fig.12 Impending earthquake fluid anomalies before Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)whole point graph of ground temperature recorded by Leju Station in Zhaoyang;(b)whole point graph of helium recorded by Weixin Station

4 认识和讨论

滇东北地区 (26°～29.1°N，102°～106°E)的M≥5地震活动具有“活跃—平静”的韵律特征，且活跃期内又可再分为“弱幕”和“强幕”阶段。2003年“11·15”昭鲁间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M≥5地震呈连发态势。2006年“8·25”盐津5.1级地震后至2011年，出现了5 a的5级地震平静，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M≥5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幕活动开始。

图14 彝良地震前兆异常台站分布图(a)中期异常;(b)短期异常;(c)临震异常Fig.14 Station distribution of precursory anomalies before Yiliang M5.7，5.6 earthquakes(a)mid-term anomaly;(b)short-term anomaly;(c)impending earthquake anomaly

2010年以来，滇东北地区4级地震丛集，区域释放速率加大，是彝良5.7、5.6级地震近场区最显著的地震活动特征;震前震源区附近小震活动出现显著的空区 (段)，但震前2年震中附近曾出现了4级显著地震活动。

彝良地震前，昭通市内的前兆观测出现了较多的前兆观测异常。中期异常主要开始于震前1年，如巧家、永善、盐津台水氡，鲁甸台氟离子和电导率的异常都开始于2011年8、9月，异常测项以流体观测为主，形变类只有水富石英水平摆出现异常;短期异常有从外围向震中迁移的特征，临震异常在9月1日和5日两个时间点表现出多测项准同步现象。

感谢中国地震台网中心刘杰研究员和云南省地震局付虹研究员在文章修改过程中给予的意见和建议。

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