2021年云南漾濞MS6.4地震序列特征及强余震判定

赵小艳 王光明 张潜 贺素歌 樊文杰 刘自凤

摘要：利用云南地震台网观测资料，对2021年漾濞MS6.4地震序列的时空演化特征进行分析，结果表明：漾濞地震序列的空间展布可分為4段，且余震活动衰减非常迅速。通过分析历史地震序列类型、h值、等待时间法、累计频次曲线、初动方向等，判断漾濞MS6.4地震序列为前震-主震-余震型。利用云南地区6级地震最大余震发震时间统计和震级差分布特征分析，认为漾濞MS6.4地震最大余震已经发生。最后讨论了漾濞地震序列4级余震偏多的现象及可能的原因。

关键词：漾濞MS6.4地震;地震序列;强余震

中图分类号：P315.72   文献标识码：A   文章编号：1000-0666（2021）03-0309-11

0 引言

2021年5月21日21时48分在云南省大理州漾濞县（25.67°N，99.87°E）发生MS6.4地震，震源深度8 km。在漾濞MS6.4地震前，5月18、19日漾濞地区接连发生2次ML≥4.0地震，并伴随发生一些ML<4.0小震活动。尤其是在5月21日晚上，接连发生ML4.7（20时56分）、MS5.6（21时21分）、MS6.4（21时48分）地震。根据地震序列类型定义（蒋海昆等，2015），漾濞MS6.4地震序列为典型的前震-主震-余震型地震。但是对于震前的4级震群，目前还没有一个科学手段可以前瞻性地区分其为普通震群还是前震震群（Trugman，Ross，2019）。蒋海昆和周少辉（2016，2020）对比了不同前震定义条件下前震序列的共性特征，对几种主要的前震机理及主要的前震识别方法进行了简要综述，认为尽管前震的比例可能比我们已知或预想的要多，针对前震已开展了许多研究，但迄今为止尚无有效的前震识别方法 。

漾濞地震序列4级前震震群发生后，序列最大地震震级快速升级，MS6.4地震后，震区是否会有更大地震发生或震区后续地震趋势将如何发展，引人关注。本文介绍了2021年漾濞MS6.4地震的基本参数、序列时空展布特征，并根据《震后趋势判定参考指南》（蒋海昆等，2015），基于构造及历史地震活动类比、地震目录、序列活动特征和数字地震波形数据等，对地震序列类型及其强余震活动特征进行分析。根据震级定义，面波震级MS是用基式中长周期地震仪器记录的两水平向地震面波质点运动最大值测定，并将该面波震级作为对外发布的震级，因此本文对于ML≥4.5地震，采用MS。但由于历史地震序列中绝大部分地震震级较小，地震目录给出的震级为地方性震级ML，因此为了对比分析的一致性，对于ML≤4.5地震，采用ML。

1 漾濞MS6.4地震序列基本概况

1.1 地震序列概况

漾濞MS6.4地震是滇西北丽江、大理地区自1996年丽江7.0级地震之后截至目前发生的最大地震。大理地区监测能力相对较强，漾濞地震震中50 km范围内有3个测震台，100 km范围内有9个测震台。据云南地震台提供的全省监控能力分布情况，震区基本可保证ML≥1.2地震的完整性。为了改善余震监测与定位能力，漾濞MS6.4地震后，云南省地震局和中国地震局第一监测中心在漾濞地震序列周边增设了5个流动测震台（图1），并于5月23日相继投入运行。

根据云南地震台网定位结果，漾濞MS6.4地震序列从2021年5月18日21时39分的ML4.7地震开始，截至6月30日，共发生ML≥4.0地震31次（表1），其中ML4.0～4.9地震26次，MS5.0～5.9地震4次，MS≥6.0地震1次。MS6.4主震后，共发生ML≥4.0余震23次，余震次数较多。漾濞MS6.4地震的前震序列最大强度为MS5.6，截至6月30日最大强余震为MS5.2，与主震震级差为1.2。

1.2 最小完整性震级MC

根据h值计算要求（蒋海昆等，2015），大震后第一个24 h内发生地震的最小完备性震级MC的确定最为重要。因此取5月21日21时48分MS6.4地震后24 h内的地震计算MC。计算方法采用最大似然法计算得到G-R关系的震级-频度分布（FMD），以0.1级为震级间隔，统计不同震级档的地震频次N。使用Zmap程序（Wiemer，2001;Woessner，Wiemer，2005）中内置的GFT方法（Wiemer，Wyss，2000）计算得到主震发生后24 h内的MC为1.2（图2），与云南地震台网提供的全省监控能力分布情况相符。

从图3中MC随时间变化可以看出，在主震发生后的数小时内，由于余震的丛集造成波形的叠加，MC处于相对不稳定状态，直至5月23日，由于震区5个流动测震台的相继加入台网定位后，MC大幅下降。5月26日以后，MC相对稳定在0.45，之后略有下降，6月以后相对稳定在0.43左右，且其误差范围大幅缩小（图3）。

2 漾濞MS6.4地震序列时空统计特征

2.1 空间展布特征

漾濞地震序列位于维西—乔后断裂的SW侧，重定位后整体呈北西—东南向展布，长轴走向约为135°，全长约25 km。但从西北往东南，震中分布呈现西北端窄、东南端宽的扫帚状展布，最窄处约3 km，最宽处约8 km（图4）。从几个较大地震的震中分布看，MS5.6前震位于整个地震序列的中部，MS6.4主震位于序列的北西端，而随后的2个主要余震都先后发生在主震东南侧，MS5.0余震位于MS5.6前震位置附近，MS5.2余震距离主震最远，位于整个地震序列靠东南端。主震之后绝大多数ML≥3.5余震都发生在整个序列的东南端。因此，漾濞地震的主震震源破裂具有主要从北西端向东南方向单侧扩展的破裂特征。

以MS6.4主震、MS5.6前震和MS5.2余震位置为界，可将整个漾濞地震序列的空间分布划分为特征明显不同的4段（图4）：①MS6.4主震西北侧的段落长约9 km，以主震发生后的零散余震为主，地震活动强度不高，称为零散余震段;②MS6.4主震和MS5.6前震之间的地震序列长约7.5 km，是地震数量相对多且分布最为集中的段落，主要集中在走向约135°的北西—东南向条带上，5月18日至MS5.6前震及同震阶段的地震都主要分布在该段，为此次地震序列发震断层能量集中释放的段落，震源机制显示为走滑运动为主，称为前震集中段;③MS5.6前震和MS5.2余震之间的地

震序列段落长约7 km，主要出现在同震与震后阶段，地震由北西向东南扩展，可能是发震断层进一步向东南破裂的反映，震中在该段出现了向南的分支和发散现象，震源机制显示出兼具明显正断层成分的走滑性质，称为余震集中段;④MS5.2余震东南侧的地震序列长约7 km，主要出现在同震与震后阶段，同样具有向南和东南发散的特点，称为余震发散区。值得注意的是，在主震后6～7 d，主震北东侧偏离序列主活跃区约7 km的位置，还发生一组长轴走向约190°相对独立的余震序列，最大地震为5月27日ML4.6地震。

2.2 时间分布特征

漾濞MS6.4地震前有明显的前震活动，其前震序列活动大致可以分为3个阶段（图5a）：I阶段从5月18日21时MS4.2地震开始，持续时间约6 h，表现为地震相对稀疏;II阶段从5月19日20时MS4.4地震开始，持续约30 h，地震次数相比Ⅰ阶段明显增多;III 阶段从5月21日20时MS4.4地震开始，到主震发生，共计约52 min，时间短，震级上升，累计频度呈近似垂线上升（图5b）。

从上述序列完整性分析可知，在分析该地震序列时至少采用ML≥1.2地震才能客观刻画序列的时空特征，因此采用云南地震台网（含流动测震台）获得的漾濞地震序列 ML≥1.2地震序列目录。由图6可见，漾濞地震的余震活动衰减非常迅速，2次MS≥5.0余震集中发生在主震后1 h内，其中最大余震MS5.2发生在主震后43 min。绝大多数ML≥4.0余震发生在主震后2 d内。

5月23—26日，以ML≤4.0地震活动为主，小震活动频度依然较高，维持在80～100次。ML≥4.0地震平静约5 d后，在5月27日在月潮调制期内（秦保燕等，1986），发生了3次ML≥4.0地震，之后震级及频度迅速降低，ML≥4.0地震零星发生（图6）。

3 地震序列类型、强余震的早期趋势判断

3.1 地震序列类型判定

地震序列类型判定是震后趋势预测的重要内容和基础性工作，根据蒋海昆等（2015）提出的序列类型判断方法，本文从构造及历史地震活动类比、地震目录、序列活动特征和数字地震波形资料等方面，对漾濞地震序列进行研判。

3.1.1 构造及历史地震活动类比

地震序列类型可能与区域构造运动形式和深部介质环境有关，其空间分布往往具有一定的区域稳定性，因而历史地震活动类比是确定序列类型的重要方法之一。漾濞MS6.4地震发生在中甸—大理地震带，从1965年至今该地震带共发生23组31次5级以上地震，其中主震-余震型18次，占78%;多震型5组10次，占22%。从不同地震序列类型的空间分布看，以26°N为界，其南北地震序列类型完全不同，北段均为主震-余震型，南段为维西—乔后断裂和红河断裂北段，地震序列类型较为复杂，多震型序列较多。

1965年以来维西—乔后断裂和红河断裂北段附近共发生7组5级以上地震，可分为两个时间丛：1975—1978年和2013—2021年，地震序列类型非常复杂，主震—余震型地震仅有1次，多震型有5组，7组地震中有2组地震有前震序列。该构造的地震序列类型随时间几乎没有发生改变。类比该构造的历史地震序列，给漾濞MS6.4地震序列类型判断带来了巨大的挑战。但整体而言，整个中甸—大理地震带、维西—乔后断裂和红河断裂北段附近没有6级多震型历史地震序列。

3.1.2 基于地震目录的序列类型判定

地震序列类型判定更多的是从序列自身及其频次或能量演化特征入手，进行定性或半定量的判定。主要方法有h值、等待时间法、蠕变曲线、显著地震频次随时间变化等。

（1）h值。根据余震频度衰减呈指数函数的大森公式，计算衰减系数h值是大于1、等于、或小于1，据此判断地震序列是余震序列还是前震序列，前者还可进一步计算后续最大强余震震级（刘正荣等，1979，1984）。采用漾濞MS6.4地震后24 h内地震的最小完整性震级ML≥1.2，计算余震h值。震后3 d由于资料长度有限，以数小时为最小时间单位计算h值，再将其折算到以“日” 为单位的h值。图8计算结果显示：震后3 d h值为1.70，4～9 d h值为1.87，其后略有下降，12～18 d h值稳定在1.72，之后一直为1.67。MS6.4地震发生后37 d的h值结果显示，其波动特征与中国大陆75次地震序列“前几天波动较大，一般4～8天之后趋于稳定”的特征一致（蒋海昆，周少辉，2020），但总体变化不大，h值相对稳定。根据h值定义，第一天的频度对其计算结果起决定作用，表明MS6.4地震后第一天的小震频度足够高，较大余震均在震后当天发生。根据不同时段平均h值的序列类型分类判据表（蒋海昆等，2015），可判断漾濞MS6.4地震序列为主震-余震型。

（2）等待时间法。设每组中的强余震震级按发震先后为M1、M2、…、Mn，其相应发震时间为t1、t2、…、tn。计算Δti=t（i+1）-ti，在双对数坐标（lgt，lgΔt）中给出各强余震位置，通過最小二乘法计算其线性拟合，如果数据点大体上呈直线分布，则地震序列类型为主震-余震型;如果双对数坐标图上的点分布紊乱，很难甚至不可能成直线分布，则应注意后续存在发生另一次或几次大震的可能（谷继成等，1979，1987）。

利用漾濞MS6.4地震后ML≥4.0地震，根据发震时间及其时间间隔，得到如图9所示结果，  数据点大体上呈直线分布，表明漾濞MS6.4地震后ML≥4.0地震时间间隔正常，序列为主震-余震型。

（3）显著地震频次随时间变化。序列中显著地震的累计频次∑N随时间t的变化大致可分为3种形态：幂函数、指数函数及线性函数。若%∑N-t为幂函数和线性函数，则序列可能为主震-余震型;若%∑N-t为指数函数，则序列可能为多震型（刁守中等，1995）。由于5月29日以后序列3级以上余震时间间隔越来越长（图10），因此选取5月21—28日ML≥3.0地震累计频次曲线，结果显示其为幂函数，表明漾濞MS6.4地震序列为主震-余震型。

3.1.3 基于数字地震波形资料的序列类型判定

数字地震波方法能直接获得震源信息，近年来数字地震学用于序列类型判断的震例和经验越来越多（Wiemer，2001;崔子健等，2012;黄浩，付虹，2014），最简单而有效的方法是持续考察某个或某几个地震台记录的地震波垂直向初动方向是否一致。初动方向反映了一个区域小震应力场的特征，一般无明显规律。但随着大震前应力的集中，会出现小震应力场有规律的分布，初动方向趋于一致。大震过后，小震应力场的规律性消失，初动呈现紊乱状态（陈鶞，1978）。 因此，利用初动矛盾符号一致性，可以作为判定序列后面是否还有较大地震的指标。

利用2021年5月18日以来全国编目网观测报告，分析了位于漾濞MS6.4地震序列东南侧的岔河台（CHT，距离主震23 km）和东侧的团山台（TUS，距离主震40 km）记录的垂直向波形的初动和到时（图11）。结果显示：地震前，2个台站记录的初动方向一致，岔河台均向下，团山台均向上;地震后，2个台站记录的初动一致性变差，表明序列发生更大地震的可能性不大，序列类型为主震-余震型。

3.2 地震最大余震判定

一般而言，序列最大余震震级M1与主震震级M0大致成正比。根据巴特定律（Bath，1965），序列主震震级M0与最大余震震级M1的震级差ΔM=M0-M1为一个常数，即ΔM=1.2，但ΔM有一定的区域差异。苏有锦和赵小艳（2008）对全球8级地震序列ΔM研究结果认为，板内地震ΔM高于板缘地震。如果已知一个地区地震序列的ΔM，当该区发生主震震级为M0，可用ΔM值对该序列的最大余震震级作出基本估计。

表3给出1966年以来云南地区23次6.0～6.9级地震序列最大余震及其发生时间，结果显示，ΔM波动范围较大，在0.7～2.4，ΔM=1.34±0.27，但区域特征并不明确。61%的最大余震发生在主震后1 d内、1～7 d、7～30 d和超过30天时间段内的概率相等，均为13%（图12），可见最大余震发生在主震当天的概率最高。MS6.4地震后至6月30日，序列最大MS5.2，余震为发生在主震后47 min，震级差ΔM为1.2。根据历史震例类比和序列自身活动特征，分析认为漾濞MS6.4地震最大余震已经发生，即为5月21日22时31分的MS5.2地震。

4 讨论

漾濞MS6.4地震序列在主震后发生ML≥4.0余震22次，余震次数较多。吕晓健等（2010）年对中国大陆7.0～7.9级地震序列强余震频次进行研究时，定义MS≥ 5.0余震为强余震。漾濞地震主震震级为MS6.4，因此定义其强余震为ML≥4.0地震。

目前关于余震趋势跟踪，其研究重点在序列類型判定、强余震发生时间预测、地点判定和震级估计等4个方面，关于强余震频度的研究主要集中在余震随时间的衰减规律，即修正的大森公式。对余震频度的研究及其解释相对较少，缺乏一定的震例积累。

已有研究结果表明，余震活动水平具有区域差异，如果主震震级相同，板间地震的余震比板内地震的多得多，余震发生的可能性也高，衰减速度可能受震源区细微条件的影响，而活动度的高低则受宏观应变积累速率大小的影响（松浦律子，1995）。

余震频度与主震震源深度有一定关系，浅源地震的强余震频度比中、深源地震的显著偏多（苏有锦等，2014）。Persh 和Houstion（2004）研究认为余震发生率与主震深度存在明显的依赖关系，在350～550 km深度上主震的余震发生率特别低。但由于云南地震均发生在上地壳，震源深度对余震频度的影响研究意义不大。

余震频度和强度与余震区的展布特征有一定关系。苏有锦等（2014）分析全球7级地震时认为，余震分布很规则、余震区长轴方向很明显、余震区长宽比值L/W较大，即余震区或震源破裂区线性度较高，其余震活动频度和最大余震水平较低，反之，余震分布很不规则、余震区长轴方向不明显、余震区长宽比值L/W比值较小，其余震活动频度和最大余震水平较高。李保昆等（2009）对比研究1970年通海地震序列与1976年唐山地震序列的余震强度和频度，认为余震分布区域的长宽比越大，则震源体越接近于一个面，余震的衰减比较快，强余震比较少而小。

本文利用云南地区地震目录粗略估算了部分地震序列余震区的长宽比（表3），20世纪七八十年代由于单台无经纬度地震较多，无法计算其长宽比，2003年以后的地震余震区的长宽比根据已发表文献精定位的结果进行估算。结果表明，云南6级地震序列余震区的长宽比最小为1.3（1984年孟连西6.3级、1995年武定6.5级地震），2014年盈江、鲁甸6.5级地震序列余震区的长宽比也比较小，但主要由余震呈共轭分布所致（赵小艳等，2014，徐甫坤等，2015）。余震区的长宽比较小的1984年孟连西6.3级、1995年武定6.5级地震序列，强余震频次较高，与李保昆等（2009）、苏有锦等（2014）的研究结果一致。重定位后漾濞地震序列震中整体余震相对集中的段落长约20 km、最宽约8 km，长宽比约为2.5，相比云南大多数地震序列，余震区长宽比值较小。这可能是漾濞地震强余震频度较高的可能原因之一。

吕晓健等（2010）对中国大陆7级地震及其强余震频次研究结果显示，强余震频次与地震类型有关，与走滑型地震相比非走滑型的强余震偏多。表3中给出了16次地震的震源机制错动类型，13次地震为右旋走滑，仅有3次为左旋走滑（1984孟连西6.3级、1995武定6.5级和2014鲁甸6.5级地震），统计样本偏少。这可能是由云南特殊的构造应力场造成的，云南地区67%的地震为走滑型地震（孙业君等，2017）。3次左旋走滑地震中，1984孟连西6.3级和1995武定6.5级地震强余震明显偏多，但云南余震频次较多是否与主震错断类型有关，尚待更多震例积累以进一步研究。

对于苏有锦等（2014）研究全球7级地震余震频次发现，浅源主震-余震型序列有较高强余震频次的序列只占少数（不到20%）。云南地区24个6级地震序列中有3个序列强余震频次较高，占12.5%，比例不高，可能与强余震的定义有一定的关系。

在日常短临跟踪过程中，有地震预报工作者认为余震次数偏多可能是区域应力较高的表现之一，对区域后续强震预测有一定指示意义。如1995年10月24日武定6.5级地震后，5级以上余震多达10次，3个月后发生了1997年丽江7.0级地震。针对漾濞MS6.4地震序列较大震级余震偏多的问题，可能需要结合地震错断类型、區域应力场、地震静态及动态库仑破裂应力随时间变化特征等综合分析。

5 结论

（1）本文对漾濞MS6.4地震后序列24 h地震完整性震级的评估结果显示，余震序列的最小完整性震级为ML1.2，随着震区5个流动测震台的相继加入台网定位后，MC大幅的下降。

（2）重定位后漾濞地震序列震中整体呈北西—东南向展布，长轴走向约为135°，全长约25 km。从西北往东南，震中分布呈现西北端窄、东南端宽的扫帚状展布，将其空间分布划分为特征明显不同的4段：零散余震段、前震集中段、余震集中段和余震发散区。

（3）漾濞MS6.4地震前震序列活动持续3 d，但余震活动衰减非常迅速，2次M≥5.0余震集中活动在震后1 h，绝大多数ML≥4.0余震发生在主震后2 d。主震7 d后，震群小震频度即衰减到10次以下。

（4）基于构造及历史地震活动类比、地震目录、序列活动特征和数字地震波形资料，对漾濞MS6.4地震序列类型进行了分析判断。结果显示，中甸—大理地震带以及维西—乔后断裂和红河断裂北段地震序列类型非常复杂，以多震型地震序列为主，但并没有6级多震型历史震例;漾濞MS6.4地震后h值≥1且相对稳定，整体波动不大，表明MS6.4地震后第一天的小震频度足够高;等待时间法显示漾濞MS6.4地震后ML≥4.0地震发震时间和时间间隔呈直线分布，表明漾濞MS6.4地震后ML≥4.0地震时间间隔正常，为主震-余震型;漾濞MS6.4地震后ML≥3.0地震累计频次曲线显示其为幂函数;震中附近岔河台和团山台记录的垂直向波形的初动显示漾濞MS6.4地震后，初动一致性变差，表明序列发生更大地震的可能性不大，以上分析均表明漾濞MS6.4地震的序列类型为主震-余震型。

（5）根据云南地区6级地震最大余震发生时间统计和震级差分布特征，分析认为漾濞MS6.4地震最大余震已经发生，即为5月21日22时31分MS5.2地震。

本文主要图件和绘图程序来自Zmap程序包，地震重定位使用了拉蒙特-多尔蒂地球观测站Felix Waldhuaser教授的双差定位程序。中国地震局测震预报学科组、中国地震台网中心孟令媛研究员、张小涛高级工程师、四川省地震局龙锋高级工程师以及中国地震台网中心预报部对本次地震序列跟踪研判及后续序列趋势分析的帮助和指导，在此一并表示衷心感谢。

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Characteristics of the 2021 Yangbi，Yunnan MS6.4 Earthquake Sequence and Prediction of Its Strong Aftershocks

ZHAO Xiaoyan，WANG Guangming，ZHANG Qian，HE Suge，FAN Wenjie，LIU Zifeng

（Yunnan Earthquake Agency，Kunming 650224，Yunnan，China）

Abstract

On the basis of the data of the 2021 Yangbi MS6.4 earthquake sequence recorded by the Yunnan Earthquake Observation Network，we analyze the temporal and spatial evolution characteristics of the sequence.The spatial distribution of the sequence can be divided into 4 sections and the aftershock-activity attenuate rapidly.Through the analysis of the type of the historical earthquake sequences in this area，the method of h-value，the method of dt-t，the method of the cumulative frequency，and first-motion signs of the earthquake wave，we determine that the Yangbi MS6.4 earthquake sequence belongs to foreshock-mainshock-aftershock type.According to the statistics of the original time of the historical strongest aftershocks in Yunnan，and the distribution characteristics of the magnitude differences，we conclude that the strongest aftershock of the Yangbi MS6.4 earthquake has occurred.Finally we discuss the high frequency of ML≥4.0 aftershocks in the sequence and the possible reasons.

Keywords：the Yangbi MS6.4 earthquake;seismic sequences;strong aftershocks