2022年云南宁蒗MS 5.5地震前云南地区异常特征分析

吴艳芳 付 虹 胡小静 王赟辉

1）中国云南674100 云南省丽江市地震局

2）中国昆明650224 云南省地震局

0 引言

地震短临预报至今仍是世界难题，但不断积累资料，可为地震预报研究提供翔实的基础资料并不断积累经验。云南是中国地震多发省份，诸多地震工作者从地震异常到预报过程等，对该省地震综合预报思路和方法进行了总结，如陈立德等（1997，2008）、付虹等（2007，2013，2014），并对流体资料展开分析和应用，如车用太等（1996）、刘耀炜等（2004）、赵慈平（2002）、李琼等（2014）。

2022 年1 月2 日15 时02 分宁蒗县永宁镇发生1 次MS5.5 地震，震源深度10 km。宁蒗彝族自治县是云南省丽江市下辖县（区）之一，俗称小凉山，地处滇西北横断山脉中部丽江市东北部川滇交界处，与四川省盐源、盐边县接壤，北与四川省木里藏族自治县为邻，东西横距90 km，南北纵距250 km，辖区总面积6 025 km2，总人口244 525。据丽江市人民政府新闻办公室通报，此次地震造成30 人受伤，宁蒗县4 个乡镇17 个村委会207 个村民小组6 455 户26 797 人受灾，民房受损8 117 间。地震波及玉龙县，造成2 个乡镇7 个村委会31 个村民小组1 946 人受灾。据初步统计，直接经济损失达12.3 亿元。

文中在参考前人文献的基础上，对此次宁蒗MS5.5 地震发生前云南省地震、地球物理观测资料，即震前跟踪实践过程中出现的地震活动、形变、流体、宏观等观测数据进行异常分析，总结并认识此次宁蒗MS5.5 地震过程中出现的异常特征，以期为该区域未来地震的预测预报提供参考。

1 宁蒗MS 5.5 地震概况

1.1 地震地质背景及历史地震活动

2022 年1 月2 日宁蒗MS5.5 地震发生在川滇菱形块体中北部[图1(a)]，震中地处扬子准地台丽江台缘褶皱带、永宁—永胜台褶束与松潘—甘孜褶皱系的中甸褶皱带、三坝褶皱束的交界地区（云南省地质矿产局区域地质调查队，1990）。震区地质构造复杂，由多组NE、NW 向断裂交错控制。宁蒗—盐源地区是云南破坏性地震发生频度较高地区之一，1954 年以来发生MS≥5.0 地震24 次，其中6.0—6.9 级地震3 次，最大地震为1976年11 月7 日、12 月13 日盐源MS6.7、MS6.4 双震。该区多数地震发生于NE 向小金河断裂以东，占比75%（18/24），地震类型有震群型和主余型2 种；小金河断裂以西发生地震6 次，占比25%（6/24），地震类型均为主余型，本次宁蒗县永宁镇MS5.5 地震即发生在小金河断裂西侧[图1(b)]。

图1 宁蒗地质构造及历史地震分布(a)川滇菱形块体地质构造；(b)宁蒗地区历史地震及断裂分布Fig.1 Distribution of geological structures and historical earthquakes in Ninglang

1.2 震中附近地球物理观测统计

在2022 年宁蒗MS5.5 地震震中300 km 范围内，云南省内共有35 个地球物理测点81个测项（含地下流体和定点形变测项）分布（图2）。收集整理81 个测项在此次MS5.5 地震发生前的观测数据，总结震前异常特征，为异常识别提供参考。统计发现，震前水位、水温、形变共计20 个测项出现异常。

图2 地球物理观测台项和异常台项空间分布示意Fig.2 Spatial distribution of geophysical observation items and anomaly items

2 宁蒗MS 5.5 地震异常分析

2.1 地震活动异常

2022 年1 月2 日宁蒗MS5.5 地震发生在宁蒗—盐源地区MS≥5.0 地震平静近10 年背景下，2015 年以来，震中50 km 范围内ML≥3.0 地震出现平静—活跃—平静—发震的特征，2021 年震中附近形成ML≥3.0 地震空区。

2.1.1震中地区中强地震平静异常。宁蒗—盐源地区是云南中强地震发生频率较高地区，MS≥5.0 地震具有平静—活动交替现象（钱晓东等，2012）。因该区历史地震记录遗漏较多，选取1954 年以来MS≥5.0 地震资料进行统计，可知该区地震活动共经历6 个活跃期、6 个平静期，其中4 个活跃期有多次MS≥5.0 地震参与（持续时间2—6 年，参与地震2—9 次），2 个活跃期为孤立地震，分别为宁蒗1962年3 月3 日5.1 级、2012 年6 月24 日MS5.7 地震，平静期为6—13 年。本次宁蒗MS5.5地震发生在该区中强地震相对平静时段，与上一次地震间隔近10 年。宁蒗地区1954 年至今MS≥5.0 地震震级—时间分布见图3。

图3 宁蒗地区MS ≥5.0 地震M—T 图Fig.3 M-T diagram of MS ≥5.0 earthquakes in Ninglang area

2.1.2震中区形成ML≥3.0 地震空区异常。2021 年以来ML≥3.0 地震在滇西北地区形成围空（图4），空区长轴180 km，按照曲延军等（2010）给出的川滇地区围空尺度和未来地震震级计算公式：M=2.186lgL＋0.894±0.582，未来地震震级为5.8±0.582，2022 年1 月2 日宁蒗MS5.5 地震震级与计算结果相匹配，且发生在3 级地震空区边缘。2021 年该地震空区外围地震频度比（剔除2021 年5 月21 日漾濞MS6.4 地震序列）的增强过程显著（图5），表明该地震空区信度较高。

图4 2021—2022 年云南地区ML ≥3.0 地震震中分布Fig.4 Epicentral distribution map of earthquakes with ML ≥3.0 in Yunnan region from 2021 to 2022

图5 空区内外地震频度比时间进程曲线Fig.5 Time progression curve of frequency ratio inside and outside the earthquake quiescence area

2.1.3震中50 km 范围内ML≥3.0地震平静异常。自2015 年以来，本次宁蒗MS5.5 地震震中50 km 范围内ML≥3.0 地震出现活跃—平静—活跃—平静的特征，在3 级地震平静背景下，于2021 年10 月26 日在震中东部发生1 次3.3 级地震，距主震12 km，36 天后发生宁蒗MS5.5 地震（图6）。

图6 宁蒗MS 5.5 地震震中50 km 内ML ≥3.0 地震M—T 和时间间隔时间进程Fig.6 M-T and time-interval time progression diagrams of ML ≥3.0 earthquakes within 50 km of the epicenter of Ninglang MS 5.5 earthquake

2.2 地球物理观测异常

此次宁蒗MS5.5 地震发生前，震中300 km 范围内出现多项地球物理异常。异常总体集中在滇西北地区，其中地下流体异常（水位、水温）出现较早，形变异常出现相对较晚。

2.2.1地下流体典型异常分析。（1）震中100 km 范围内，3 个流体测项出现异常。距宁蒗MS5.5 地震震中100 km 范围内地球物理观测台项较少，仅分布迪庆和宁蒗2 个台站共计水位、水温4 个测项，其中迪庆水位、水温和宁蒗水温3 个测项于此次宁蒗地震前7 个月内出现异常[图7(a)、(b)、(c)]，异常台项比为75%。由图可见，迪庆水温、水位于2021年6 月中旬同步加速上升，8 月下旬至10 月加速上升并伴随大幅高值突跳，于10 月中旬转折下降，而宁蒗水温2021 年7 月出现高值，9 月快速下降，3 个测项均于下降过程中发震。

图7 流体典型异常(a)迪庆水温整点值；(b)迪庆水位日值；(c)宁蒗水温日值；(d)丽江井水温整点值；(e)丽江金甲水温日值；(f)永胜水位日值；(g)剑川水温日值；(h)弥渡水位日值；(i)南华水温日值；(j)牟定水温日值Fig.7 Typical fluid anomalies

（2）震中100—200 km 范围内，5 个流体测项出现异常。在此次宁蒗MS5.5 地震震中101—200 km 范围内分布6 个台站12 个测项，其中5 个测项于震前7 个月内出现异常，异常台项比为42%。异常测项分别为丽江井水温[图7(d)]、金甲井水温[图7(e)]、永胜水位[图7(f)]、剑川水温[图7(g)]、剑川水位，其中剑川水温有明显短临异常[图7(g)]，剑川水位有低值破年变异常；丽江井和金甲井水温于2021 年8 月同步出现异常，与距震中80 km 的迪庆水温异常呈准同步变化。由图7(d)、(e)、(f)、(g)可见：①丽江井水温于2021 年8 月下旬开始出现大幅振荡突降，20 天日变化达0.037 ℃，超出地震预报阈值0.007 ℃；②金甲井水温8 月下旬出现高值突跳，9 月中旬恢复；③永胜水位往年一般于11 月中下旬开始转折下降，2021 年10 月中旬开始转折下降，据调查，2020 年年降雨量为478 mm，2021 年年降雨量为594.8 mm，降雨量增加而水位最高值却降低0.49 m，破年变异常可靠；④剑川水温于发震前3 天出现大幅突降，2021 年12 月30 日至31 日水温由59.707 ℃降至59.487 ℃，突降0.22 ℃，后保持低值直至发震。

（3）震中201—300 km 范围内，7 个流体测项出现异常。在此次宁蒗MS5.5 地震震中201—300 km 范围内分布20 个台站40 个测项，其中7 个测项于震前7 个月内出现异常，异常台项比为18%。弥渡水位[图7(h)]、南华水温[图7(i)]、牟定水温[图7(j)]、大姚水位、永仁水温、下关水温、下关水位先后出现异常，其中：①弥渡水位于2021 年5 月24日漾濞MS6.4 地震前大幅上升，震后仍持续加速上升，10 月30 日达本年度最高值0.645 m，为2020 年度同一时段上升幅值的近3 倍，之后于转折下降过程中发震。据调查，2020 年降雨量为585.5 mm，2021 年降雨量为481 mm，水位上升异常可靠；②南华水温在2021年6 月24 日漾濞6.4 级地震前大幅下降，震后呈持续性加速下降异常，2021 年8 月15 日至10 月22 日转折上升后加速下降，12 月14 日再次转折上升，历经2 次转折上升变化后发震；③牟定水温于2021 年12 月29 日至31 日由26.491 ℃下降至26.489 ℃，下降幅度达0.002 ℃，2022 年1 月1 日恢复，1 月2 日发震。

2.2.2定点形变观测典型异常。云南省定点形变观测资料受雨季（7—9 月）降水影响较大，仅选用旱季（10—12 月）观测数据进行分析，采用NS 向与EW 向幅值相加来描述同一观测资料的变化，发现幅值加大的短期异常较多。

宁蒗MS5.5 地震发生在云南省界附近，震中距100 km 范围内无形变测项。在震中101—200 km 范围内分布3 个台站9 个测项，其中3 个测项出现异常，异常台项比为33%，具体表现在：洱源洞体应变于2021 年10 月出现异常，震前1 天出现临震异常[图8(a)]；丽江水管倾斜于2021 年11 月底出现异常[图8(b)]；永胜水管倾斜于2021 年12 月中旬出现异常[图8(c)]。在震中201—300 km 范围内分布7 个台站11 个测项，其中云龙洞体应变[图8(d)]和水管倾斜2 个测项于震前3 个月内出现异常，异常台项比为27%。

图8 典型形变观测异常(a)洱源洞体应变；(b)丽江水管倾斜；(c)永胜水管倾斜；(d)云龙洞体应变Fig.8 Typical anomalies of deformation observation

2.2.3地下流体和定点形变异常特征分析。按照索波列夫（1991）给出的公式可计算得到此次宁蒗MS5.5 地震的最大应力应变影响范围，公式如下R=100.433M（1）式中，R为最大影响半径，M为地震震级。据式（1）计算得到此次宁蒗MS5.5 地震的最大应力应变影响范围约240 km，由上述分析可知，震前异常主要分布在震中300 km 范围内（图2），可见二者相差不大。

（1）异常台项统计。此次宁蒗MS5.5 地震前云南省共16 个测点20 个台项出现异常，其中6 项水位、9 项水温、5 项形变异常，详细统计结果见表1。

表1 地震前兆异常统计Table 1 Statistics of earthquake precursory anomalies

部分水温和水位测项出现异常相对较早（图9），异常开始时间与震中距无明显相关性，而幅值增大的定点形变异常多出现在震前3 个月内，且震中距小的异常项出现相对晚，异常具有向震中迁移的态势（图10）。

图9 宁蒗地震前流体、形变异常时间进程Fig.9 The time progression diagram of fluid and deformation anomalies before Ninglang earthquake

图10 宁蒗地震前流体、形变异常开始时间和震中距关系示意Fig.10 The relationship between the start time of fluid and deformation anomalies and epicentral distance before Ninglang earthquake

2.3 宏观异常

此次宁蒗地震发生前，出现多次宏观异常现象，如：玉龙县石头乡香椿发芽、云龙县漕涧镇亲新胜村温泉断流、宾川县泉水发浑、鹤庆县洗马池水库水发浑。

2.3.1玉龙县石头乡香椿发芽。2021 年11 月，玉龙县石头乡（距宁蒗MS5.5 地震震中约135 km）香椿大面积发芽，叶子茂盛，可采食。该反季节现象引起关注，判定为地震宏观异常。

2.3.2云龙县漕涧镇亲新胜村温泉断流。云龙县漕涧镇亲新胜村下澡堂温泉（距宁蒗MS5.5地震震中238 km）地处怒江断裂支系，片区中部泉眼（流量恒定，水温65 ℃）于2021 年12月28 日夜间出现断流，其侧面约1 m 处出现新泉眼，流量较小，水温64 ℃。经调查，宏观点周边无爆破、施工等活动，且断流泉眼近20 年来未发生断流和水温大幅变化，排除人为干扰和季节影响，判断为地震宏观异常现象。

2.3.3宾川县泉水发浑。2021 年7 月10 日下午大营镇发生ML3.2 地震，11 日大营镇大营村委会观音箐龙王庙附近（距宁蒗MS5.5地震震中210 km）3 个泉眼的泉水出现发浑现象，25 日恢复正常，8 月7 日再度出现发浑现象，9 月11 日恢复正常，10 月9 日下龙潭水开始发浑。经宾川县地震局实地调查，情况属实。

2.3.4鹤庆县洗马池水库水发浑。鹤庆县洗马池水库位于鹤庆县金墩乡赵屯村（距宁蒗MS5.5 地震148 km），为县属小（一）型水库，由山腰地下水出露后在山脚建坝蓄水而成。2021 年10 月27 日开始，水库水呈土黄色稍偏红，28 日颜色变淡。经鹤庆县地震局检测，水库水质浑浊度为4.76NTU，进水浑浊度为9.49NTU，29 日复测，浑浊度相差不大（平时测定参考值为1.97NTU），初步判断为地震宏观异常现象。

此次宁蒗MS5.5 地震前宏观异常主要出现在距震中135—238 km 的区域，一般出现在震前1—5 个月，最短为震前5 天，与以往震例中宏观异常主要出现在震中且为临震异常的结果不一致，可能与调查地区不同（以往在极震区开展调查）及震中宏观异常未被及时发现并上报等有关。近20 年来，随着云南宏观观测网点的增多，并进行零异常报告制度后，发现大部分宏观异常与微观异常类似，同样具有短期、中期异常，且不仅仅在震中出现（付虹等，2003）。此次宁蒗MS5.5 地震的宏观异常主要出现在震中外围，表明大部分宏观异常具有与微观异常类似的特征。

3 结论

通过对2022 年1 月2 日宁蒗MS5.5 地震发生前震中附近地区的地震学、地下流体、定点形变等观测资料的分析，得到以下几点认识。

宁蒗MS5.5 地震前区域MS≥5.0 地震平静10 年，ML≥3.0 地震形成围空，利用区域空区长轴统计公式，计算得到未来发震震级为5.8±0.5，主震发生在空区边缘，震中附近50 km 范围内ML≥3.0 地震经历了平静—活跃—平静—发震的过程，与宁蒗地区多次MS≥5.0 地震震前异常特征相似，可作为该区MS≥5.0 地震的跟踪异常指标。

地下流体和定点形变观测异常显示，流体异常一般出现在震前7 个月内，定点形变的幅值增大异常多出现在震前3 个月内，二者均可作为短期、中短期异常指标；流体异常台项比在震中0—100 km、101—200 km 和201—300 km 范围内分别为75%、42%和18%，定点形变异常台项比在震中101—200 km 和201—300 km 范围内分别为33%和27%，表明距震中越近，异常测项比例越高。

（3）宁蒗MS5.5 地震前收到4 项宏观异常汇报，异常均出现在震中100 km 以外地区，云龙温泉断流出现最晚，距震中最远（238 km），其他3 项异常有2 项出现在震前3 个月内，但出现时间与震中距线性关系较差，因此宏观异常仅对区域地震短期内发震时间判定有所帮助，不能用于追踪发震地点。

（4）地震学异常出现时间早，且有助于发震地点的判定，而流体和形变异常可用于中短期时间判定，宏观异常增多则为短期指标。因此，用地震学特别是3 级地震活动特征确定发震区域，用区域内流体和定点形变以及宏观异常跟踪发震时间，可作为宁蒗地区中等地震跟踪方法。