2022年四川泸定 MS6.8 地震前地震活动与地球物理观测异常回顾与讨论

2022-02-03薛艳张小涛晏锐刘杰苑争一吴永加田雷宋治平

中国地震 2022年4期

薛艳张小涛晏锐刘杰苑争一吴永加田雷宋治平

中国地震台网中心，北京 100045

0 引言

据中国地震台网中心测定，2022年9月5日四川泸定发生MS6.8 地震(29.59°N，102.08°E)，震源深度16km。本次地震发生在2022年度全国地震重点危险区内(1)全国地震趋势和重点危险区汇总组，2021年，2022年度全国地震趋势和重点危险区预测研究报告。，且震前作了较好的短期预测。本文将回顾6.8级地震前中期(年度)和短期阶段地震活动和地球物理观测异常，总结经验教训，为地震预测积累震例。

本文主要使用中国历史地震目录(闵子群等，1995；汪素云等，1999)、中国地震台网速报目录(震级标度为MS)与中国地震台网中心整编的统一正式目录(震级标度为ML)。

1 构造背景与历史地震

泸定MS6.8 地震发生在NW走向的鲜水河断裂带南端，震源机制解反演结果为走滑型(Yang et al，2022)，即本次地震是鲜水河断裂带摩西段左旋走滑错动的结果。鲜水河断裂带为川滇活动地块东北边界带，其沿N45°W走向的水平滑动速率约 13mm/a(张培震等，2003)，由于运动强烈，历史地震活动频繁，有记录以来共发生 6级以上地震15次，1725年以来共出现4个活跃时段和4个平静时段，本次泸定MS6.8 地震的发生打破了自1981年四川道孚6.9级地震后长达41.6年的平静，开始了一个新的活跃时段(图1)。

图1 鲜水河断裂带MS≥6地震活动M-t图

从历史地震震源区分布可见，本次泸定地震发生在1786年康定南 7级地震破裂区内部，由于是单侧破裂(Yang et al，2022)，本次地震仅破裂了1786年地震破裂区的中南段，其北段以及1904年道孚7.0级与2014年康定6.3级地震之间仍是未来强震发生的潜在危险区(图2)。

注：1-走滑断层，2-正断层，3-逆断层，4-历史地震破裂区，5-2014年康定6.3级、5.8级地震震中；f1-鲜水河断裂，f2-色拉哈断裂，f3-折多塘断裂，f4-雅拉河断裂，f5-摩西断裂；黄色五角星为本次泸定 MS6.8 地震；据易桂喜等(2015)改编。

2 年度危险区核心判定依据

2.1 地震活动性异常

2019年2月以来川滇藏交界附近形成4级地震空区，至2021年11月已经达到1970年以来最长平静时间。据统计，超过500天的平静共出现6次，其中前5次中虚报1次，其余4次均在空区内部及边缘发生了MS≥6.7地震。其中，1996年云南丽江7.0级地震为直接打破平静的地震，1973年四川炉霍7.6级、1989年四川巴塘6.7级和2010年青海玉树7.1级地震分别发生在空区打破后的10个月、15个月和4个月(图3)。

注：(a)川滇及附近地区MS≥4.0地震分布(2019年2月3日—2021年12月31日)；(b)4级地震空区与对应的6.7级以上地震分布；(c)空区内部(图3(a)中黑色椭圆形区域)MS≥4.0地震时间间隔与平静超过500天后对应的空区内部及边缘6.7级以上地震。

在空区持续期间，空区边缘发生了多次MS≥6.0地震，分别为2019年西藏墨脱6.3级、四川长宁6.0级、2021年西藏比如6.1级、云南漾濞6.4级、青海玛多7.4级和四川泸县6.0级地震(图3(a))，表现出显著的外部活跃、内部平静的特点，这与1976年四川炉霍7.6级和1996年云南丽江7.0级地震前类似。

此外，2019年11月1日至2021年6月24日危险区附近形成ML≥3.5地震空区(图3(a)中红色椭圆)，被2021年6月25日四川昭觉ML3.7地震打破后，三岔口(鲜水河断裂带、安宁河断裂带和龙门山断裂带交汇区，呈“Y”字形分布)至川滇交界东部3级以上地震活跃，与2014年云南鲁甸6.5级地震前类似，泸定MS6.8 地震就发生在该空区内。此外，该区还存在b值、地震视应力等地震学参数异常。

2.2 地球物理观测异常

危险区附近地球物理观测异常数量多，以趋势异常为主(图4)。2021年以来川滇地区跨断层形变异常突出，异常规模与2013年四川芦山7.0级和2014年云南鲁甸6.5级地震前类似。鲜水河断裂带上的老乾宁水准和基线、沟普水平蠕变呈大幅度趋势异常，侏倭、虚墟和榆林跨断层水准出现准同步张性增强变化，龙门山断裂带上耿达和西岭水准呈同步挤压增强变化，显示危险区附近有发生强震的可能。该区存在显著的重力场异常，根据重力学科预测指标，认为该区存在发生7级左右地震的危险。此外，该区还存在红格台地电阻率、GNSS应变场等异常。

图4 危险区附近地球物理观测异常分布

3 短期阶段地震活动和地球物理观测异常

3.1 地震活动性异常

3.1.1 川滇藏交界4级地震空区打破—增强—平静—发震

2022年1月2日云南宁蒗MS5.5 地震打破了川滇藏交界4级地震空区，5月后空区内部及边缘地震活动显著增强，先后发生了5月20日四川汉源MS4.8、6月1日芦山MS6.1 地震和6月10日马尔康MS6.0 震群(MS5.8、MS6.0 和MS5.2 地震，图5(a))，其演化特征与1973年2月6日四川炉霍MS7.6 地震前类似(图5)。炉霍地震前4级地震空区被1972年4月8日康定MS5.2 地震打破，随后空区东部边缘的鲜水河—安宁河断裂带上先后发生5月7日西昌MS4.8 地震、9月27日至9月30日康定MS5.7 震群(9月27日MS5.6、9月30日MS5.6 和MS5.7 地震，图5(b))。康定震群发生后，四川及周边大范围ML≥4.0地震平静4个月，直至发生炉霍MS7.6 地震。康定MS5.7 震群后至炉霍MS7.6 地震前，青藏地块内仅发生1次5级以上地震，为1972年12月31日位于羌塘地块的西藏沙里MS5.2 地震(图6(a)、6(b))。2022年6月10日马尔康MS6.0 震群后，四川及邻区大范围ML≥4.0地震平静2.8个月发生泸定MS6.8 地震，期间于8月14日在羌塘地块的青海杂多发生MS5.9 地震(图6(c)、6(d))。泸定MS6.8 地震与1973年炉霍MS7.6 地震前，地震活动演化过程非常相似，即4级空区打破后出现增强活动，增强后期发生强震群，强震群后四川及周边大范围ML≥4.0地震平静直至强震发生。

图5 2022年泸定 MS6.8 地震前(a)与1973年炉霍 MS7.6 地震前(b)川滇藏交界4级地震空区演化图像

注：(a)炉霍地震前(1972年10月1日—1973年2月5日)ML≥4.0地震分布；(b)炉霍地震平静区内4级以上地震M-t图；(c)泸定地震前(2022年6月15日—2022年9月4日)ML≥4.0地震分布；(d)泸定地震前平静区内4级以上地震M-t图。

3.1.2 川滇地区震群与多个余震区准同步活动

震群和余震区活动是区域应力场增强的表现，对强震的发生具有预测意义(Kanamori，1972；张国民等，1985；Evison et al，2000；宋俊高等，1989；薛艳等，1999)。川滇地区(21°N～35°N，97°E～107°E)ML≥3.0震群频次对该区MS≥6.0地震具有短期预测意义，预测时间3个月，预测效能为R=0.45、R0=0.24(许绍燮，1989)。

川滇藏交界4级地震空区被2022年1月2日云南宁蒗MS5.5 地震打破后，川滇地区多个余震区相继出现显著地震活动，包括1996年云南丽江MS7.0、2007年云南普洱MS6.4、2008年四川汶川MS8.0、2021年云南漾濞MS6.4 地震等余震区。余震区活动频次在2022年1月下旬开始出现高值异常(图7(c))。震群频次在2022年4月5日达到异常阈值(图7(b))，在震群和余震区活动频次均处于异常状态背景上发生了2022年6月1日芦山MS6.1、6月10日马尔康MS6.0 震群(图7)。值得注意的是，芦山MS6.1 地震发生在2013年4月20日芦山MS7.0 地震余震区内。

注：(a)2022年6月1日—9月4日泸定地震前；(b)、(c)窗长90天、滑动窗长7天，红色箭头标注川滇地区MS≥6.0地震。

3.1.3 川西显著震群

2022年7月27日以来理塘出现显著震群活动，至泸定地震前共发生ML≥1.0地震275次，其中1级地震172次，2级地震96次，3级地震7次，最大为8月28日ML3.8地震(图7(a))，1级以上地震日频次最高为41次。川西弱震区2020年以来共发生3次显著震群，分别为2021年5月21日漾濞6.4级和5月22日玛多7.4级地震前1个月(2021年4月21日)的白玉ML3.4震群以及2022年芦山6.1级和马尔康6.0级地震前2.5个月(2022年3月15日)的理塘ML3.3震群(2次理塘震群相距约50km)。这3个震群均具有爆发性(即地震日频次高)和高b值的特点，表明震群原地应力水平不高，反映了区域应力场增强，对周边区域发生强震有短期指示意义。

3.2 地球物理观测异常

2022年6月四川连续发生2次6级地震后，仅取消了布拖测点CO2异常(图4中黑色五角星)。7月四川及附近地区新增异常7项，分别为冕宁地电阻率NS、EW、NW测道、云南元谋和祥云地电场优势方位角、中江GNSS、马尔康丹波村CO2；8月新增甘孜地电阻率NE测道、乡城垂直摆倾斜EW、NS向、玉树垂直摆倾斜NS向和玉树水温异常。这些新增异常主要分布在甘孜—玉树断裂(玉树测点)、鲜水河断裂(甘孜测点)、安宁河断裂(冕宁测点)及其东西两侧(图8(a)中的椭圆形区域)。由趋势和短期异常分布(图8(b))可以看出，泸定地震前短期异常集中分布在震中350km范围内(图8(b)中的圆形区域)，主要沿鲜水河断裂带、安宁河断裂带和龙门山断裂带分布。其中地电阻率短期异常突出，包括冕宁、甘孜和江油地电阻率。形变短期异常主要有礼州测距(即基线)、水富垂直摆倾斜、中江GNSS和乡城垂直摆倾斜等。另外，8月26日四川省地震局提出川滇活动地块热红外短期异常(张铁宝等，2021)。

图8 2022年7—8月新增异常(a)与泸定地震前趋势和短期(b)异常空间分布

3.3 宏观异常

四川地区以往宏观异常较少，根据宏观异常报告，2019年共出现3项宏观异常，2020年出现2项，2021年出现2项，而2022年1—8月共出现5项宏观异常。在2022年6月1日芦山MS6.1 和6月10日马尔康MS6.0 地震前共存在4项宏观异常，其中5月新增泸定川63泉水位下降，其余3项持续异常分别出现在2020年12月、2022年2月和3月。芦山MS6.1 和马尔康MS6.0 地震后，乡城52中泉水发浑与巴塘305K温泉冒泡因异常消失而取消。2022年8月新增2项异常，分别为巴塘305K温泉冒泡和乡城川52中泉水位下降，同时还存在2项持续异常，为2022年5月出现的泸定川63泉和2022年2月出现的会东小岔河温泉水位下降，其中泸定宏观异常距MS6.8 地震震中仅约6km(图9(b))。即泸定MS6.8 地震前四川共存在4项宏观异常，与6月2次6级地震前存在的异常数量相当。

注：时间为2019年11月1日—2021年6月24日。

4 地震活动与形变异常综合分析

图10 远场形变曲线与ML≥3.5地震空区内部地震活动M-t图

5 结论与讨论

(1)泸定MS6.8 地震发生在2022年度全国地震重点危险区内部，年度预测正确。三岔口(鲜水河、龙门山和安宁河断裂交汇区)至川滇交界东部由于存在多个强震破裂空段(闻学泽等，2008)、断层闭锁段(赵静等，2015；Zhao et al，2020)、5级地震背景空区，反映应力水平和应力变化的地震学参数异常(吴微微等，2017；高原等，2018)和重力场(祝意青等，2015)异常等，一直是大家重点关注的区域(闻学泽等，2008；易桂喜等，2008；邵志刚等，2022)。2008年汶川MS8.0 地震后该区相继发生了2013年芦山MS7.0、2014年鲁甸MS6.5 和康定MS6.3 地震，2015—2021年虽然每年被确定为全国地震重点危险区，但均未发生预测地震。由此表明，当前有效的强震中期时间预测依据少。

在对年度危险区判定依据的跟踪过程中，川滇藏交界4级地震空区的动态跟踪和震例类比是比较成功的。该空区在2020年6月提出，至泸定MS6.8 地震发生有2年多的时间，为趋势异常，2022年1月2日宁蒗MS5.5 地震打破空区具有中短期指示意义。此外，川滇藏交界4级地震空区预测范围较大，不能明确指示到某一较小区域。但是在2022年6月1日芦山MS6.1 和马尔康MS6.0 震群发生后，通过与1973年炉霍MS7.6 地震的类比，预测地点基本锁定在三岔口附近地区。

(2)短期阶段，地震活动性异常比较突出，包括川滇藏交界4级空区“打破—增强—平静”、川滇地区震群和多个余震区准同步活动、川西显著震群等。值得一提的是，通过震例类比，本次泸定MS6.8 地震与1973年炉霍MS7.6 地震前不同阶段的地震活动演化特征高度相似，这可能与其发震构造相同、震源机制解一致和深部孕震环境相似有关。

地球物理观测方面，2022年6月四川芦山MS6.1 和马尔康MS6.0 地震后，四川及邻区前兆异常无明显减少，反而在7—8月持续增多，且部分趋势异常出现短期变化，如礼州测距在7月后出现加速下降并在泸定地震前转折，水富垂直摆倾斜曲线在经历了加速NE向倾斜后出现明显的转平迹象等。这些可以作为强震后短期仍有可能发生强震的判定依据。

(3)泸定MS6.8 地震发生在鲜水河断裂带南端，位于鲜水河、安宁河和龙门山断裂带的交汇区，震前地球物理观测短期异常主要沿这3条断裂带分布，这也是震前短期阶段地点预测的主要依据之一。