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  地震地磁观测与研究  2021, Vol. 42 Issue (3): 264-275  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2021.03.032
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引用本文  

钱晓东, 李滔, 罗庭珠. 2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震现场震情跟踪及思考[J]. 地震地磁观测与研究, 2021, 42(3): 264-275. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2021.03.032.
QIAN Xiaodong, LI Tao, LUO Tingzhu. Earthquake situation tracking and reflection on the site of Yangbi MS 6.4 earthquake in Yunnan on May 21, 2021[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2021, 42(3): 264-275. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2021.03.032.

基金项目

上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站开放基金(项目编号:SSOP202101)

作者简介

钱晓东(1965-), 男, 副研究员, 主要从事地震预测预报工作。E-mail: qxd13@163.com

文章历史

本文收到日期:2021-06-08
2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震现场震情跟踪及思考
钱晓东 1,2, 李滔 3, 罗庭珠 4     
1. 中国昆明 650224 云南省地震局;
2. 中国上海 200062 上海佘山地球物理国家野外科学观测研究站;
3. 中国云南 671000 大理州地震局;
4. 中国云南 672500 漾濞县地震局
摘要:2021年5月21日漾濞MS 6.4地震发生前3天,云南省地震局向震区派出联合工作组强化震情跟踪工作,笔者分别以震前研判和到地震现场的震后序列跟踪视角进行分析,结果表明:①此次漾濞MS 6.4地震序列为前震—主震—余震型序列,震源浅,为城市直下型地震,余震丰富,震感强烈;②漾濞MS 6.4地震发生在NW向维西—乔后断裂,该断裂2013年以来曾出现3组4、5级震群活动;③无震前宏观异常,在震中100 km范围内,出现3项地球物理异常,其中洱源水温异常较突出;④前震序列bh值出现异常,b值偏小,h值归一化频度呈非线性增长。为缓解震中附近地区群众的高度紧张情绪,针对公众关注热点问题,利用荗木清夫公式定量估算余震结束时间,并结合地震现场实际工作,针对地震谣言、地震云、超级月亮等现象,给出相应合理解释。
关键词漾濞MS 6.4地震    地震现场    震情跟踪    
Earthquake situation tracking and reflection on the site of Yangbi MS 6.4 earthquake in Yunnan on May 21, 2021
QIAN Xiaodong 1,2, LI Tao 3, LUO Tingzhu 4     
1. Yunnan Earthquake Agency, Kunming 650224, China;
2. Shanghai Sheshan National Geophysical Observatory, Shanghai 200062, China;
3. Dali Prefecture Earthquake Agency, Yunnan Province 671000, China;
4. Yangbi County Earthquake Agency, Yunnan Province 672500, China
Abstract: Three days before the Yangbi MS 6.4 earthquake that occurred on May 21, 2021, the Yunnan Earthquake Agency sent a joint working group to the earthquake area to strengthen the tracking of the earthquake situation. From the perspective of the earthquake site, the author analyzes the study and judgment of the earthquake situation before the earthquake and the tracking of the sequence after the earthquake, the results show that: ①The Yangbi MS 6.4 earthquake sequence is a foreshock-mainshock-aftershock type sequence, the focal depth of the earthquake is shallow, which is a direct urban earthquake with abundant aftershocks and strong tremors; ②The Yangbi MS 6.4 earthquake occurred on the Weixi-Qiaohou fault in the NW trend, since 2013, there have been three groups of magnitude 4 and 5 swarm activities in this fault; ③There was no macro anomaly before the earthquake. Within 100 km of the epicenter, three geophysical anomalies appeared, among which the water temperature anomaly in Eryuan was prominent; ④The b and h values of the foreshock sequence are abnormal, the b value is small, and the normalized frequency of the h value increases nonlinearly.In order to ease the high tension of the people near the epicenter, in response to hot issues of public concern, the author quantitatively estimated the end time of aftershocks by using the formula of Mogi. Combined with the actual work on the earthquake site, the author gives corresponding reasonable explanations for earthquake rumors, earthquake clouds, super moons, and other phenomena.
Key words: Yangbi MS 6.4 earthquake    earthquake site    earthquake situation tracking    
0 引言

2021年5月21日21时48分,云南省大理州漾濞县发生MS 6.4地震,震源深度8 km,地震波及范围广,云南多地震感强烈。此为大理州自1925年大理MS 7.0地震后发生的最大地震,也是58年来首次MS≥6.0地震。漾濞MS 6.4地震震中附近断裂纵横交汇,地质构造复杂,为地震发生提供了构造条件。自2021年5月18日至6月6日,云南测震台网共记录MS≥0地震4 450次,其中2—2.9级地震114次,3—3.9级地震30次,4—4.9级地震13次,5次4.0—4.9级地震、1次5.0级以上地震(MS 5.6),主震后发生9次4.0—4.9级地震、2次5.0—5.9级地震,地震烈度Ⅷ度,极震区位于漾濞县城,属城市直下型地震,且震源相对较浅,2级左右余震就能发出巨大声响且震感强烈,在造成较大经济损失的同时,也造成了一定社会恐慌。面对高频度有感地震,如何有效开展地震现场震情跟踪工作,值得认真思考。

1 主震前4级震群活动

漾濞MS 6.4地震前发生6次MS≥4.0地震,形成震群活动,应为该地震序列的前震活动(表 1),但仅5月18日MS 4.2和5月19日MS 4.4地震可用于后续地震预测。由表 1可知,4次前震与主震发生在同一天,前后间隔不足1小时,5月21日最大前震MS 5.6地震发生后2 min内接连发生2次4级以上地震,27 min后即发生6.4级主震,间隔时间较短,未能及时进行分析进而作出后续地震趋势判断。

表 1 漾濞MS 6.4地震序列前震及主震 Table 1 Foreshock and mainshock of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence

2021年5月18日MS 4.2和5月19日MS 4.4地震发生后,云南省地震局震情会商会认为,4级震群沿维西—乔后断裂呈NW向带状分布。该断裂历史上仅记录1次MS≥6.0地震(1948年6月27日剑川MS 6.3地震),近年来4、5级震群活跃,已发生3次显著震群活动(图 1):①2013年3月3日、4月17日洱源MS 5.5、MS 5.1震群;②2016年2月8日洱源MS 4.5、MS 4.0和2016年5月18日云龙MS 5.0、洱源MS 4.6震群;③2017年3月27日漾濞MS 4.7、MS 5.1、MS 4.1震群。分析发现,2021年5月18日、19日MS 4.2、4.4地震发生后,该序列bh值出现异常(图 2),其中:b = 0.42,数值偏小;h值4小时归一化频度呈非线性增长。

图 1 2013年3月—2021年5月维西—乔后断裂附近MS≥4.0地震 Fig.1 MS≥4.0 earthquakes near the Weixi-Qiaohou fault from March 2013 to May 2021
图 2 2021年5月18、19日MS 4.2、4.4前震及其序列b值和h值异常 (a) MS 4.2次前震异常;(b) MS 4.4前震序列异常 Fig.2 The MS 4.2 and 4.4 foreshocks on May 18 and 19, 2021and anomalies of b and h values of their sequences

云南省地震局专家于5月19日晚赶赴漾濞震区,与大理州地震局、漾濞县地震局组成震情跟踪联合工作组,采取以下措施开展现场工作:①利用流动测震仪对震区测震台进行加密;②与震区亚失稳、主动源、云南区域测震台网实现组网观测,提升震区地震监控能力;③进行省、州、县地震局联合震情会商。

通过震情疏理,发现5月19日漾濞MS 4.4地震周边100 km范围内出现3项定点地球物理异常:洱源水温、云龙洞体应变EW向和弥渡水管倾斜NS向。其中2项形变异常为趋势性异常,而洱源水温测项映震能力较好(图 3),在2016年云龙MS 5.0和2017年漾濞MS 5.1地震前,洱源水温均明显下降,并于转折回升后发震,目前异常大幅度下降后出现转折,异常进入短临阶段,预测震级水平为5级。

图 3 震前洱源水温 Fig.3 Water temperature of Eryuan before the earthquakes

此外,漾濞县布设5个宏观观测点,主要观测鱼、鸡、巴马香猪等动物异常和冷泉等地球物理异常现象,但震前均无异常现象发生。

2 漾濞MS 6.4地震序列判定 2.1 震源机制

漾濞地震震区位于唐古拉—昌都—兰坪—思茅褶皱系,震中东侧为维西—乔后断裂、红河断裂(图 4)。红河断裂是云南地区著名的全新世活动断裂,规模宏大,作为川滇菱形块体西部边界断裂,沿断裂历史上发生2次MS≥7.0地震,即1652年7月13日弥渡MS 7.0和1925年3月16日大理M 7.0地震。维西—乔后断裂总体走向NW,倾向NE或SW,倾角50°—70°,早期活动以挤压为主,晚第四纪以来则以右旋走滑为主兼张性正断,控制了维西、马登、乔后等第四纪盆地的发育,为晚更新世—全新世活动断裂,历史地震活动水平不高,1900年以来以5、6级地震活动为主,最大地震为1948年剑川MS 6.3地震。

图 4 2021年5月18日—6月9日漾濞MS 6.4地震序列空间分布(ML≥1.0) Fig.4 Spatial distribution of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence from May 18 to June 9, 2021(ML≥1.0)

(1)空间分布。由漾濞MS 6.4地震序列空间分布(图 4)可见,此次地震序列沿维西—乔后断裂分布,且ML≥3.0地震呈长约20 km、宽约8 km的NW向带状分布;余震主要发生在主震SE方向。由漾濞MS 6.4地震烈度图(图 5)可见,极震区椭圆长轴展布方向N35°W,与余震分布方向一致。

图 5 漾濞MS 6.4地震烈度 Fig.5 Isoseismal map of the Yangbi MS 6.4 earthquake

(2)震源机制解。此次漾濞MS 6.4地震发生后,云南现场震情监视组利用云南区域数字化地震台网记录,采用CAP方法反演震源机制,该方法基于Zhao等(1994)Zhu等(1996)提出的将宽频带数字地震记录分为体波部分(Pnl)和面波部分,分别计算其合成波形与真实记录的误差函数,在相关参数空间中搜索最佳矩张量解。美国地质调查局(USGS)也于第一时间在网站上发布了相关信息和研究成果。2个机构结果见表 2图 6。由表 2图 6可知,工作组给出的结果与USGS结果较为一致,均指出此次地震错断类型为走滑型,节面Ⅰ走向NW,节面Ⅱ走向NE。结合余震分布(图 4)、震区构造和烈度图(图 5)进行分析,认为节面Ⅰ应为此次漾濞MS 6.4地震的发震断层。也就是说,此次地震是NW向维西—乔后断裂在近NS向构造应力作用下,右旋走滑活动的结果。

https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000e532/moment-tensor

表 2 漾濞MS 6.4地震震源机制解 Table 2 Focal mechanism solutions of the Yangbi MS 6.4 earthquake
图 6 漾濞MS 6.4地震震源机制解 (a)现震情监视场组;(b)USGS Fig.6 Focal mechanism solutions of the Yangbi MS 6.4 earthquake

绘制2021年5月18日至6月3日漾濞MS 6.4地震序列MS≥3.0显著前震、主震、余震震源机制解,见图 7(文中仅给出部分代表性震源机制解图件)。由图 7可见:主震前9次地震,震源机制解一致性程度较高,均为走滑型地震;主震以后,震源机制解一致性程度明显减弱,表明主震后震区局部应力场强度降低。

图 7 漾濞地震序列震源机制解 (a)前震;(b)主震;(c)余震 Fig.7 Focal mechanism solutions of the Yangbi earthquake sequence

(3)震源参数。此次漾濞MS 6.4地震微观震中位于漾濞县城苍山西镇,距县城仅8 km,且震源较浅,破裂面几乎贯穿整个县城,造成了较大破坏。利用秦嘉政等(2005)提出的震源参数快速测定方法,计算得到漾濞MS 6.4地震的震源参数:地震矩M0 = 1.58×1018 N·m,与USGS给出的M0 = 1.74×1018 N·m较为接近;断层破裂面积S = 93 km2;断层错距D = 63 cm;断层破裂长度L = 16.5 km。结合震源参数结果分析,漾濞地震序列破裂面沿断层向SE扩展(图 1),瞬间错动约60 cm,断层破裂长度达16 km。

2.2 地震类型

(1)发震概率。统计发现,1905年以来,云南地区(20.8°—29°N,97.2°—106°E)共发生90次MS≥6.0地震,其中在首次地震后3个月内有震的有22组,无震的有39次,即云南地区6级地震3个月内连发比率为36%(22/61)。在22组地震中,原地再次发生地震的有11次(表 3),其中有5次地震当日即发生第2次地震,间隔时间较短,如1976年龙陵MS 7.3、MS 7.4地震、1988年澜沧、耿马MS 7.4、MS 7.2地震等。在原地发生的11组地震中仅有1976年四川盐源MS 6.7、MS 6.4地震位于滇西北地区。由此可见,云南地区发生MS≥6.0地震后,3日内若无同等量级的地震发生,其后3个月内再次发生大震的概率较低。

表 3 云南地区时间间隔在3个月内的MS≥6.0地震 Table 3 MS≥6.0 earthquakes with time interval less than 3 months in Yunnan area

(2)序列类型。图 8(a)给出漾濞MS 6.4地震序列ML≥2.0地震Mt图,该序列以5月21日漾濞MS 4.2地震为首次地震,至6月6日,序列累积频度pbh值为1.67、0.64、1.7(图 8),序列b值稍低于该区背景b值,但是远高于前震b值(图 2);h值显示震区后续发生更大地震的可能性较小(刘正荣等,1979);p值稍大于Utsu等(1995)对全球200个地震序列分析得到的平均值p =1.1,因此认为漾濞地震序列属于正常衰减。MS 6.4主震后连续发生MS 5.0、MS 4.9、MS 5.2、MS 4.5这4个较强余震,推测漾濞MS 6.4地震序列最大余震可能已经发生。总之,上述均表明本次漾濞地震序列具有前震—主震—余震型序列的特征,是主震—余震型序列的一种(蒋海昆等,2015)。

图 8 漾濞MS 6.4地震序列ML≥2.0地震Mt图及余震序列参数 (a)Mt图;(b)衰减系数p值;(c)lgNM图;(d)h Fig.8 M-t diagram of MS 6.4 Yangbi earthquake sequence ML≥2.0 earthquakes and aftershock sequence parameters
3 漾濞地震前后公众关注热点分析 3.1 滇西地区“小震闹、大震到”现象

在2021年5月21日漾濞MS 6.4地震发生前,震区ML≥3.0地震于5月18日—19日密集发生,次数多达8次构成ML 4震群,其中最大震级为ML 4.8,次大震级为ML 4.7。震群震感强烈,公众尤其关注后续是否发生更大地震。

根据震群定义(国家地震局科技监测司,1990),震群判定需满足2个条件:①在震中20 km范围内,地震序列最大日频度≥3,总频度≥6;②最大与次大震级差ΔML≤1.1。按照以上规则,筛选滇西地区1968—2021年发生的ML 3、ML 4震群,共得到56次震群。统计发现,震群发生后,3个月内漾濞及周边地区发生MS≥5.5地震概率为25%(漾濞本地为14%),发生MS≥6.0地震概率为11%(本地仅4%)。由此可见,“小震闹、大震到”(马泰泉,2014蒋越等,2015)的现象在滇西地区出现概率较低,此次4级震群在本地升级为5、6级震群是小概率事件。

3.2 余震持续时间

漾濞地震序列震源浅,且与漾濞县城距离较近,2级左右地震即可造成较强烈的震感,加之余震丰富,造成一定社会恐慌,余震结束时间成为震区群众关注的热点。

荗木清夫(1967)认为,余震衰减符合下述公式

$ N(t) = {N_1}{t^{ - p}} $ (1)

式中,N(t)为主震后第t天地震数,N1为第一天地震数,p为余震频度随时间t的衰减系数。

周蕙兰(1982)对余震持续时间的定义:当指定震级下限Mmin以上的余震按式(1)衰减到1天只发生1次时,相应时间为余震持续时间Tc。据式(1),有:lgN =A-plgt,其中A为常数,p为直线lgt — lgN的斜率,当n=1时有

$ {T_{\rm{c}}} = {10^{A/p}} $ (2)

式中Tcp值密切相关,TcMmint而变化,地震初期(如震后3天),p值变化剧烈,Tc极不稳定,通常要到震后1周左右,随着p值变化幅度的减小,才逐渐趋于稳定。图 9为漾濞MS 6.4地震1周后Mmin = 2级(2级以上地震)的p值,计算得到2级地震衰减到1天1次需要28天的时间。

图 9 漾濞MS 6.4地震序列频度衰减系数p值图 Fig.9 p-value diagram of the frequency attenuation coefficient of Yangbi MS 6.4 earthquake sequence
3.3 地震云

2021年5月30日,震区天空出现放射状云(图 10),且大理市下关镇也可见,社会传言此为地震云,引起漾濞县、大理市民众高度关注。

图 10 地震后天空中出现的放射状云 Fig.10 The radial clouds that appeared in the sky after the earthquake

一些学者对奇异云(地震云)与地震的关系进行了研究(吕大炯等,1978郭广猛等,2005刘冠杰,2014),其主要观点认为,在地震发生前会观测到地震云;也有学者试图从机理上解释地震云产生的原因(王杰等,2013);还有学者认为,地震云假说经不起科学验证(许晏,2009),地震云仅是一种气象现象,二者之间的对应关系并不成立(范秀丽,2004)。

要确定某种形状的云是否与地震有关,必须对一定区域的云进行持续观测,科学评定某一形状云出现的次数及对应地震数,但至今仍未见科学报道。“放射云”“排骨云”“鱼鳞云”等为常见云,在气象学上有其合理解释,中国气象局也曾表示,无充分事实证明地震与天气之间具有内在关联性。

3.4 超级月亮与应力触发

漾濞MS 6.4地震后,2021年5月26日晚出现超级月亮、红月亮和月全食组合的罕见现象,但漾濞地区当日未发生显著地震。

日月引潮力不仅能引起地球表面的海水产生潮汐,而且能使弹性地球表面和内部发生形变,有可能触发地震。胡辉等(2014)研究全球MS≥7.0大震与月相关系认为,日月引潮力可能是大地震孕育和发生的一个重要天文影响因素,日月引潮力对大地震的作用不是触发而是调制,即参与了大地震的孕育过程,是一种累积效应。并非所有地震都具有潮汐应力触发效应(Tanaka et al,2004Stein,2004吴小平等,2009),地震是否受潮汐应力的触发作用,取决于潮汐应力方向是否适当,只有当潮汐应力与发震断层滑动方向一致时,才存在触发效应,否则可能延迟地震的发生。据统计,云南地区有触发效应的地震占比62%。

漾濞MS 6.4地震前后20—22时均发生了震感较强的显著地震,此现象可用固体潮触发机制能给予一定程度的解释。地震序列余震活动易受潮汐应力触发和抑制的现象已被越来越多科学工作者发现(高伟等,1996李金等, 2011, 2014张涵等,2019李梦圆等,2021)。雷兴林对此次漾濞地震序列发生机制与固体潮相关性进行研究,重点考察序列中MS≥2.0地震的震级及累计数的时间分布,及其与理论固体潮体积应变εV和主震断层面潮汐应力的对应关系。将潮汐应力变化为作用在主震震源断层面(走向137°、倾角75°、滑动角-167°)的应力,见图 11

② 科考简讯. 云南漾濞6.4级地震科学考察地震序列研究工作组. 2021年5月28日,第5期.

图 11 漾濞地震序列与理论固体潮体积应变和主震断层面潮汐应力的对应关系 Fig.11 The corresponding relationship between Yangbi earthquake sequence and theoretical tidal volume strain and tidal stress on the fault plane of the main earthquake

图 11可见,该地震序列受潮汐调制作用明显,其中5月18日及20日入夜开始的前震以及5月21日晚的主震序列,均出现在潮汐体积应变以及潮汐应力峰值附近。

3.5 地震谣言

5月24日震区出现谣言,谣传当日14—17时发生7级地震,致使许多民众当日上午便在路边避震。对此,及时接受新闻媒体采访予以辟谣,阐明“自漾濞6.4级地震发生以来,地震部门密切关注地震观测资料的变化,从目前掌握的情况来看,整个地震序列衰减正常,无明显异常变化。强震后接着发生一系列有感地震是正常现象,无需恐慌。此次地震震级大,释放能量也较大;此次地震低频成分丰富,波及范围较广。以目前地震预报的科技水平,尚难做到对地震时、空、强的精准预测。需要提醒大家的是,只有政府部门有权发布地震预报信息,其他任何部门、单位或个人均无权发布”。与此同时,大理警方查处一起涉震谣言,该不实消息称“今天下午2—5点有强震,请注意避震”。

https://mp.weixin.qq.com/s/9oy0_IcvXZsiflgxR_tukg

对待地震谣言的正确方法是:不相信、不传播、及时报告,避免谣言造成二次伤害,可从以下方面识别:非省级及以上人民政府正式发布的地震预报皆为谣言,其他任何部门、单位或个人均无权发布;预报内容超过目前地震预报实际水平的均为谣言,所谓精准预测皆不可信。

4 结论与讨论 4.1 结论

针对此次地震现场震情跟踪工作,可以得到以下认识:①此次地震发生于NW向维西—乔后断裂,该断裂2013年来曾出现过3组4、5级震群活动,本次活动地震强度升级到6级;②地震100 km范围内3项地球物理异常中,洱源水温异常较为突出;③震前无宏观异常,前震序列bh值出现异常,b值偏小,h值归一化频度呈非线性增长;④此次地震为前震—主震—余震型,地震序列余震丰富,震源浅,为城市直下型地震,余震震感强烈;⑤针对民众关注的热点问题,利用荗木清夫公式定量求出余震结束时间;⑥结合地震现场,对地震谣言、地震云及超级月亮等现象给出合理解释。

4.2 讨论

(1)强震与宏观异常。云南地区MS 6.0—MS 6.9地震前震中附近地区出现宏观异常较为普遍,约80%的6级地震前出现地下水异常,动物异常和地光、地气雾异常在少数地震前也有出现,磁电干扰和植物异常在6级地震前也曾有报道。大多数宏观异常出现在极震区及其100 km范围内,但本次漾濞MS 6.4地震前无宏观异常。

(2)此次地震强度突破认知。震前滇西北地区中强地震发震背景较强,短期、临震异常仅有德钦—南华4级地震平静打破后3、4级地震增强和洱源水温低值转折上升2项异常较为突出,预测震级为5级;5月18日、19日漾濞4级震群发生后,漾濞地区引起重视,但该区历史地震活动性预测震级从未达到6级,虽然出现地下水宏观异常现象,但类型单一,且主要分布在宾川、腾冲附近,异常空间分布较为分散。

(3)地震预报如何更好为灾区民众服务。漾濞MS 6.4地震发生后,由于漾濞县城大部分民房受损,加之有感余震不断,社会恐慌情绪严重。地震部门及政府需在对震后趋势做出科学研判的同时,勇于担当,注意引导震区社会舆论,稳定社会情绪。笔者在漾濞MS 6.4地震发生后不久,在接受当地政府部门组织的新闻媒体采访中,明确表示“房屋经过评估安全后可以返家入住”,对灾区稳定起到了一定作用。

https://www.ixigua.com/i6965507184520069671/

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