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  地震地磁观测与研究  2022, Vol. 43 Issue (5): 151-168  DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.05.020
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引用本文  

于晨, 周志华, 解孟雨, 等. 2021年6月10日云南双柏MS 5.1和6月12日云南盈江MS 5.0地震总结[J]. 地震地磁观测与研究, 2022, 43(5): 151-168. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.05.020.
YU Chen, ZHOU Zhihua, XIE Mengyu, et al. Summary of Shuangbai MS 5.1 earthquake on June 10, 2021, and Yingjiang MS 5.0 earthquake on June 12, 2021, in Yunnan[J]. Seismological and Geomagnetic Observation and Research, 2022, 43(5): 151-168. DOI: 10.3969/j.issn.1003-3246.2022.05.020.

基金项目

国家重点研发计划(项目编号:2018YFE0109700);中国地震台网中心青年基金(项目编号:QNJJ-202102);国家自然科学基金联合基金(项目编号:U2039205)

作者简介

于晨(1988-), 男, 主要从事地震电磁学研究工作。E-mail: yuchen@seis.ac.cn

文章历史

本文收到日期:2022-08-10
2021年6月10日云南双柏MS 5.1和6月12日云南盈江MS 5.0地震总结
于晨   周志华   解孟雨   张小涛   韩颜颜   苑争一   黎明晓   姚丽   田雷     
中国北京 100045 中国地震台网中心
摘要:2021年6月10日和6月12日,云南地区先后发生双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震,距5月21日云南漾濞MS 6.4地震发生不足1个月,文中系统总结2次地震前出现的地震活动和地球物理观测异常,其中:地震活动方面:震前存在中等调制地震集中、地震条带等中短期异常;地球物理观测方面:2次地震发生前,震中附近存在形变、电磁和流体等多项异常,其中双柏MS 5.1地震以形变学科趋势异常为主,盈江MS 5.0地震以流体异常为主。对2次地震序列跟踪分析,发现双柏MS 5.1地震余震较为丰富,震后半年内共记录ML 3.0以上地震7次,最大震级为ML 4.8,计算得到地震序列活动参数为:h值=1.23,b值=0.85;盈江MS 5.0地震发生后半年内仅记录ML 3.0以上余震4次,最大余震为ML 3.3地震,计算得到地震序列活动参数为:h值=2.45、b值=1.04。综合分析认为,2021年6月云南地区2次5级以上地震与漾濞MS 6.4地震形成5、6级地震连发态势,区域地震活动水平较强,多项具有中短期意义的地球物理观测异常仍在持续。
关键词双柏MS 5.1地震    盈江MS 5.0地震    地震活动性异常    地球物理观测异常    序列跟踪    
Summary of Shuangbai MS 5.1 earthquake on June 10, 2021, and Yingjiang MS 5.0 earthquake on June 12, 2021, in Yunnan
YU Chen   ZHOU Zhihua   XIE Mengyu   ZHANG Xiaotao   HAN Yanyan   YUAN Zhengyi   LI Mingxiao   YAO Li   TIAN Lei     
China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China
Abstract: On June 10 and June 12, 2021, Shuangbai MS 5.1 and Yingjiang MS 5.0 earthquakes occurred successively in Yunnan. It was less than one month after the Yunnan Yangbi MS 6.4 earthquake on May 21. This paper systematically summarizes the seismicity and geophysical observation anomalies before the Shuangbai MS 5.1 and Yingjiang MS 5.0 earthquakes. In terms of seismicity, there are medium and short-term anomalies such as medium modulation earthquake concentration and M 4.0 earthquake belt before the earthquakes. In terms of geophysical observation, there were many anomalies in deformation, electromagnetic, and fluid observations near the epicenter of the two earthquakes before the occurrence. Deformation anomalies were mainly near the epicenter of the Shuangbai MS 5.1 earthquake and fluid anomalies were mainly near the epicenter of the Yingjiang MS 5.0 earthquake. After analyzing the sequence tracking of the two earthquakes, it is found that there are abundant aftershocks after the Shuangbai MS 5.1 earthquake. Seven aftershocks above ML 3.0 have been recorded in half a year, and the maximum magnitude is ML 4.8. The calculated sequence hvalue is 1.23 and b value is 0.85. Four aftershocks above ML 3.0 were recorded within half a year after the Yingjiang MS 5.0 earthquake, with the maximum magnitude of ML 3.3. The calculated sequence h value is 2.45 and b value is 1.04. Comprehensive analysis shows that in June 2021, two MS ≥ 5.0 earthquakes and the Yangbi MS 6.4 earthquake in Yunnan formed a continuous occurrence trend of M ≥ 5-6 earthquakes, the regional seismicity level is high, a number of geophysical observation anomalies with medium and short-term significance are still continuing.
Key words: Shuangbai MS 5.1 earthquake    Yingjiang MS 5.0 earthquake    seismicity anomaly    observed geophysical anomaly    earthquake sequence tracking    
0 引言

据中国地震台网测定,2021年6月,云南地区先后发生2次5级以上地震,分别为6月10日双柏MS 5.1(24.34°N,101.91°E)和6月12日盈江MS 5.0地震(24.96°N,97.89°E),其中双柏MS 5.1地震震中位于楚雄—建水断裂附近,间距约20 km,盈江MS 5.0地震震中附近最近断层为苏典—盈江断裂,间距约7 km。据中国地震台网中心(CENC)记录,截至2021年11月30日,6月10日双柏MS 5.1地震共记录ML 3.0以上余震7次,最大余震为6月28日ML 4.8地震;6月12日盈江MS 5.0地震记录ML 3.0以上余震4次,最大余震为10月10日ML 3.3地震。

本文统计了云南双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震前地震活动性异常在时间、空间和强度方面的实际预测意义,追踪分析了震前地震学参数和震后余震序列特征,结合区域构造背景,分析了形变、电磁和流体等地球物理观测手段以及多方法组合(MMEP)和Wq值等综合方法在震前出现的异常现象。通过对2次地震的系统回顾和总结,以期为云南地区5级及以上地震短期内连续发生的中短期异常预测积累震例资料。

1 历史地震和构造背景

2021年6月10日双柏MS 5.1地震发生在楚雄盆地西南部,震中位于NW走向的红河断裂与楚雄—建水断裂之间,2天后于6月12日发生盈江MS 5.0地震,震中位于苏典—盈江断裂附近。双柏MS 5.1地震震中100 km范围内,1900年以来共发生5级以上地震25次,其中5.0—5.9级地震20次,6.0—6.9级地震3次,7.0—7.9级地震2次,最大地震为1970年1月5日云南省玉溪市通海县MS 7.8地震,距双柏MS 5.1地震约80 km。盈江MS 5.0地震震中100 km范围内,1900年以来共发生5级以上地震43次,其中5.0—5.9级地震35次,6.0—6.9级地震7次,7.0—7.9级地震1次,最大地震为1976年5月29日云南省保山市龙陵县MS 7.4地震,距盈江MS 5.0地震约91 km(图 1)。

图 1 2021年6月10日双柏MS 5.1和6月12日盈江MS 5.0地震震中附近历史地震分布 Fig.1 The historical earthquake distribution near the epicenter of the Shuangbai MS 5.1 earthquake on June 10 and Yingjiang MS 5.0 earthquake on June 12, 2021

双柏MS 5.1地震震中位于川滇菱形块体南端(图 1),区域内主要发育小江断裂、曲江断裂和楚雄—建水断裂3条全新世活动断裂(安晓文等,2018),其中:小江断裂带北段起于巧家以北,向南延伸至蒙姑东南,长度约50 km,新生代早期以来,随着川滇活动块体的SE—SSE向主动滑移运动,成为块体东边界的东南段,并以西盘为主动盘,呈强烈左旋走滑运动(Tapponnier et al,1982张培震等,2003Mouslopoulou et al,2007);曲江断裂带形成于古生代,表现出以右旋走滑为主、兼挤压逆冲的运动特征(Wang et al,1998);楚雄—建水断裂北起祥云盆地东缘下庄附近,断裂带总体呈NW走向,倾向SW或NE,表现为右旋走滑特征。本次MS 5.1地震距楚雄—建水断裂地面痕线最近(常祖峰等,2015),历史地震震源机制显示,该断裂附近发生的5级以上地震以右旋走滑型为主(图 2)。

图 2 双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震和历史地震震源机制解 (据GCMT,https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html Fig.2 The focal mechanism solutions for Shuangbai MS 5.1 earthquake, Yingjiang MS 5.0 earthquake, and historical earthquakes (according to GCMT)

盈江MS 5.0地震震中位于苏典—盈江断裂附近。该断裂地处横断山脉西南端,区域构造上位于三江褶皱带西部腾冲地块,NNW向腾冲—龙陵地震带边缘,受喜山运动影响,新构造活动强烈,始新世初期受新特提斯俯冲及印度与欧亚大陆碰撞的影响,区内构造活动以左旋走滑—逆冲断裂为主;渐新世至中新世,区内构造活动主要受右旋走滑的高黎贡断裂和西缘的那邦断裂控制(季建清等,2000);中新世末期至上新世早期,由于大陆的进一步汇聚,腾冲地块向南挤出并顺时针旋转,区内形成以近NS向和NE向断层为主的活动构造格局,主要构造单元包括:东部的槟榔江NS向构造带,西部的苏典—昔马弧形构造带以及南部的大盈江断裂带(杨婷等,2016)。苏典—盈江断裂带展布于苏典、勐弄一带,构造呈NS走向,由一系列压扭性断裂和变质带组成,历史地震震源机制显示,该断裂附近发生的5级以上地震以走滑型破裂为主(图 2)。

震源机制解显示,双柏MS 5.1地震为一次走滑型破裂事件,优势主压应力轴方位近NS向,节面Ⅰ走向近NW,与震中附近的楚雄—建水断裂走向一致,节面Ⅱ走向近NE,与余震展布方向一致;盈江MS 5.0地震为走滑型破裂事件,优势主压应力轴方位近NS向,节面Ⅱ走向近NW,与余震展布方向一致,分析认为,节面Ⅱ为发震破裂面(图 2表 1)。

表 1 双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震震源机制解 Table 1 The focal mechanism solutions for the Shuangbai MS 5.1 and Yingjiang MS 5.0 earthquakes
2 地震活动特征

2021年5月21日云南地区漾濞MS 6.4地震的发生,打破了该区自2014年10月7日景谷MS 6.6地震以来持续6.6年的6级以上地震平静,且震后一个月内,于6月10日和6月12日接连发生双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震,显示出云南地区地震活动显著增强。总结2次地震前的活动特征,发现双柏地震前具有中国云南永善—老挝ML 4.0及以上地震条带和滇南中等地震调制地震集中异常,而盈江地震前云南地区多项测震学参数异常对应漾濞MS 6.4地震,而此次地震映震异常较少。

2.1 地震活动异常

双柏MS 5.1地震距离2021年度“云南华宁至澜沧6.0级左右年度地震重点危险区”约2 km,盈江MS 5.0地震位于2021年6—8月全国地震概率预测结果的地震发生高概率区内,均为中国地震台网中心地震预报部(下文简称预报部)关注的异常区域。2次地震发生前,主要具有以下地震活动异常。

2.1.1 双柏MS 5.1地震。

(1)云南地区5级地震平静打破。双柏MS 5.1地震前,云南地区(21°—29°N;97°—106°E)5级以上地震平静超300天。据统计,1930年以来该现象在云南地区出现26次(表 2),其中13次于平静打破后短期(90天)内在该区发生5级以上地震,对应率为50%。2020年5月18日云南巧家MS 5.0地震发生后,云南地区出现长达367天的5级地震平静,2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震的发生打破了该地震平静,之后于第20天发生双柏MS 5.1地震。

表 2 云南地区5级地震平静超300天对应5级及以上地震统计 Table 2 Statistics of M≥5.0 earthquakes in Yunnan corresponding to more than 300 days of M 5 earthquake quiet

(2)中国云南永善—老挝ML 4.0及以上地震条带。地震条带一般是指大震前区域地震活动由凌乱、分散的分布转为集中成带现象,条带及周边存在发生较强地震的可能(中国地震局监测预报司,2020)。2019年11月1日至2021年5月31日,中国云南永善至老挝形成NNE向ML≥4.0地震条带,条带长约800 km,宽约140 km,双柏MS 5.1地震即发生在条带中部地区(图 3),表明条带及周边区域应力水平处于增强状态,而该地震不是此项异常预测的目标地震,条带及邻区仍存在发生6级以上地震的背景。

图 3 云南永善至老挝ML≥4.0地震条带 Fig.3 The ML≥4.0 seismic belt from Yongshan, Yunnan Province to Laos

(3)调制地震集中。若某一区域地震受固体潮调制作用明显,可能表明该地区应力可能已处于临界状态(张国民等,2001韩颜颜等,2017)。2020年5月1日至2021年6月2日云南南部地区发生4次4级以上地震,均为调制地震,表明该区存在发生中强地震的可能,此次双柏MS 5.1地震即发生在该调制地震集中区内,且其自身也是一次发生在小潮时间的受调制地震(图 4)。分析认为,双柏MS 5.1地震不是此项异常的目标地震,表明该区域地震受调制的异常现象仍在持续。

图 4 2020年5月1日至2021年6月2日云南南部调制地震分布 Fig.4 The distribution of modulated earthquakes in the south of Yunnan from May 1, 2020, to June 2, 2021
2.1.2 盈江MS 5.0地震。

(1)滇东北至小滇西3.0级以上地震条带。2020年11月21日至2021年3月1日在滇东北至小滇西形成一条3.0级以上地震条带,条带长约700 km,宽约120 km(图 5)。依据地震条带长度L与主震震级M的经验关系式(中国地震局监测预报司,2020

$ \lg L(\mathrm{~km})=0.12 M+1.75 \pm 0.16 $ (1)
图 5 滇东北至小滇西3.0级以上地震条带 Fig.5 The M 3.0 seismic belt from the northeast to the western region in Yunnan

计算可得,条带上存在发生6.5±1.7级地震的可能。2021年5月21日云南漾濞MS 6.4地震和2021年6月12日云南盈江MS 5.0地震即发生在该条带西北端,且震级均在该条带预估震级范围内,而双柏MS 5.1地震距该条带较远,非该条带预测地震。

2.2 Wq值异常

2020年11月Wq值计算结果显示,云南通海—楚雄地区存在Wq值异常,异常面积偏小,因此2020年度地震趋势会商会提出该异常区2021年度存在发生5—6级地震的危险,2021年6月10日双柏MS 5.1地震即发生在该Wq值异常区内,见图 6(a)。2021年5月Wq值计算结果显示,云南通海—楚雄地区Wq值异常区向NW扩展,且异常面积增大,与2020年1月19日新疆伽师MS 6.4地震震前异常类似(孟令媛等,2020),因此判断滇西—滇南地区2021年下半年存在发生6级左右地震的危险,而2021年5月21日漾濞MS 6.4和6月10日双柏MS 5.1地震均发生在该Wq值异常区内,见图 6(b)

图 6 2020年11月(a)和2021年5月(b)Wq值预测结果 Fig.6 Forecast results of Wq value in November 2020 (a) and May 2021 (b)
2.3 MMEP异常

多方法组合预测模型(Multi-Method Earthquake Prediction,MMEP)将图像信息、加卸载响应比、态矢量和矩加速释放4种方法按照基础的物理关联性进行组合,捕捉震前长中短临不同阶段的异常特征(Yu et al,2013)。2021年度地震趋势会商会提交的MMEP预测结果显示,滇南地区存在显著的图像信息(PI)和加卸载响应比(LURR)异常,需关注该区域6级左右地震发生的可能。双柏MS 5.1地震即发生在MMEP预测年度危险区内(图 7),由于地震发生在LURR异常区边缘,未缓解云南地区的大范围LURR异常,因此仍需关注该地区6级左右地震发生的危险性。

图 7 双柏地震前云南地区LURR异常分布 Fig.7 LURR anomaly distribution in Yunnan before the Shuangbai earthquake
2.4 地球物理观测异常

2021年6月10日双柏MS 5.1和6月12日盈江MS 5.0地震震中300 km范围内,分别分布71个和24个地球物理观测台站,涉及地倾斜、地应变、地磁、地电阻率、水位、水温、水化学等观测项,其中有39个测项在2次地震前出现异常(图 8表 3),含5个重叠测项,其中:①双柏MS 5.1地震震中300 km范围内共出现31项异常,包括洱源水温、施甸水汞等短期异常以及红格地电阻率NS/EW、楚雄洞体应变NS/EW、楚雄垂直摆NS、通海垂直摆NS、弥渡水管倾斜NS和多项跨断层趋势异常,其中楚雄垂直摆NS分量为映震异常;②盈江MS 5.0地震震中300 km范围内共出现8项异常,短期异常包括施甸水汞、洱源水温。

图 8 双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震震中附近地球物理观测台站及异常分布 Fig.8 The distribution of geophysical observation locations and anomalies before the Shuangbai MS 5.1 and Yingjiang MS 5.0 earthquakes respectively
表 3 双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震震中附近地球物理观测异常信息 Table 3 Observed geophysical anomaly information before theShuangbai MS 5.1 and Yingjiang MS 5.0 earthquakes

此外,双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震前存在6项地磁空间相关异常,该方法在西部地区预测震级为6级以上,2次地震震级未达到预测震级,故判定异常与地震无关。

(1)形变学科重点异常分析。楚雄洞体应变、垂直摆测项距双柏MS 5.1地震震中约85 km,位于震中西北方向。其中,楚雄洞体应变NS、EW分量正常年变形态表现为上半年趋势拉张、下半年转折回返,2020年上半年NS、EW分量快速拉张,后处于高值波动状态,破年变异常变化显著,双柏MS 5.1地震发生后,仍未转折恢复正常年变形态,见图 9(a)(b)。鉴于该异常持续时间较长,且幅度较大,判断其与双柏MS 5.1地震关联性不明确,非此次地震映震异常。

图 9 楚雄洞体应变NS、EW分量和垂直摆NS分量异常形态 Fig.9 Anomaly characteristics of the NS/EW components of cavity strain and NS component of the vertical pendulum at Chuxiong station

楚雄垂直摆自2019年6月以来呈南倾趋势变化,2020年3—5月转平,期间于2020年5月18日发生云南巧家MS 5.0地震,同年7月转为趋势南倾,2021年4月开始趋势转平,该阶段异常与巧家MS 5.0地震前相似,且双柏地震震后具有恢复南倾趋势,见图 9(c)。因此,认为该垂直摆变化是漾濞MS 6.4和双柏MS 5.1地震的前兆异常。

通海垂直摆距双柏MS 5.1地震约92 km,位于震中东南方向。该测项NS分量自2019年8月以来出现破年变加速北倾变化,2020年6月下旬以来变化速率呈转平趋势,2021年2月起继续保持快速北倾变化,漾濞MS 6.4和双柏MS 5.1地震发生后,仍未出现转折恢复趋势,见图 10(a)。鉴于该异常持续时间较长、幅度较大,认为其与双柏MS 5.1地震关联性不明确,非此次地震映震异常。

图 10 通海台垂直摆和弥渡台水管倾斜仪NS分量异常形态 (a)通海台;(b)弥渡台 Fig.10 The NS component anomaly characteristic of the vertical pendulum tilt at Tonghai station and water tube tiltmeter at Midu station

弥渡水管倾斜测项距双柏MS 5.1地震约182 km,位于震中东南方向。该测项NS分量自2020年5月15日起加速北倾,期间仪器工作正常,气象三要素变化平稳,经异常核实,排除周边及观测环境的影响。2021年漾濞MS 6.4、双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震发生后,该分量仍持续北倾,见图 10(b)。鉴于该异常幅度较大、持续时间较长,认为其与双柏MS 5.1地震关联性不明确,非此次地震映震异常。

(2)电磁学科重点异常分析。红格地电阻率测项距双柏MS 5.1地震249 km,位于震中正北方向(图 8)。该测项NS、EW测道自2020年11月1日以来出现破年变低值变化,年变幅度与往年相比减小约50%(图 11),经现场核实,认为该变化属于前兆异常。双柏MS 5.1地震发生前该异常已持续约7个月,依据地电阻率震前时空演化特征的震例总结(杜学彬,2010),认为红格台周边300 km范围内有发生6级左右地震的可能。由于双柏MS 5.1地震距红格台200 km以上,且震级低于预测震级,故认为该地电阻率变化非此次地震异常,但该异常对川滇交界地区未来6级左右地震的发生仍具有指示意义。

图 11 红格台地电阻率异常变化 Fig.11 The anomaly characteristic of apparent resistivity at Hongge station

(3)流体学科重点异常分析。洱源水温和施甸水汞测项距盈江MS 5.0地震分别约245 km和130 km,均位于震中东北方向。洱源水温自2020年10月起出现趋势下降变化,施甸水汞自2021年3月下旬出现高值扰动变化,漾濞MS 6.4地震发生后,洱源水温出现同震响应及震后趋势转折变化,施甸水汞恢复背景值变化[图 12(a)(b)]。因此,认为2项异常为漾濞MS 6.4地震映震异常,非此次盈江MS 5.0地震的震前异常。

图 12 洱源水温(a)和施甸水汞(b)以及龙陵流量(c)、水温(d)、水氡(e)异常变化 Fig.12 The anomaly characteristic of water temperature at Eryuan station, water mercury at Shidian station, and water radon, water temperature, and flow at Longling station

龙陵水氡、流量、水温测项距盈江MS 5.0地震约86 km,位于震中正东方向。龙陵水氡自2021年2月下旬起出现低值异常,流量和水温自2020年8月上旬出现高值异常,漾濞MS 6.4地震发生后上述3项异常依然持续,6月12日盈江地震发生后,3项异常逐渐趋于正常变化形态,但仍未恢复至震前背景值水平,且伴有小幅波动变化[图 12(c)(d)(e)],因此认为3项异常与盈江MS 5.0地震有关,但仍需关注小滇西地区发生5—6级地震的可能。

3 2次5级以上地震序列特征 3.1 云南双柏MS 5.1地震序列

2021年6月5日至6月10日双柏MS 5.1主震发生前,震区共发生ML 1.0及以上地震7次,其中ML 1.0—1.9地震5次,ML 2.0—2.9地震2次,最大地震为6月10日6时21分ML 2.6地震。由研究区地震活动随时间的演化特征可知,6月5日至6月10日双柏MS 5.1地震发生前,前震震级呈上升趋势,显示出小震临震活跃现象(图 13),且据中国地震台网记录,前震集中分布在主震震中5 km范围内,其中最大前震ML 2.6地震距MS 5.1主震约4 km。

图 13 双柏MS 5.1地震震区ML≥1.0地震Mt图(2021年6月5日至2021年6月10日) Fig.13 M-t diagram and the monthly cumulative rate of the ML≥1.0 events in the earthquake region of the Shuangbai MS 5.1 earthquake (June 5, 2021, to June 10, 2021)

2021年6月10日至11月30日,震区共记录ML≥1.0地震395次,其中ML 1.0—1.9地震347次,ML 2.0—2.9地震41次,ML 3.0—3.9地震4次,ML 4.0—4.9地震3次,ML 5.0—5.9地震1次(双柏MS 5.1地震),最大余震为6月28日19时48分双柏ML 4.8(MS 4.6)地震(表 4)。

表 4 双柏MS 5.1地震序列目录(ML≥3.0) Table 4 The catalogue of the MS 5.1 Shuangbai earthquake sequence (ML≥3.0)

整体上,双柏地震序列余震活动呈持续衰减特征,具体体现在:ML≥1.0余震集中发生在MS 5.1主震后3天内,共记录余震126次,随后地震频次快速下降,至11月23日最大余震双柏ML 4.8(MS 4.6)地震发生当日余震频次突升,此后余震日频次持续衰减,见图 14(a)(b)

图 14 2021年6月10日至11月30日双柏MS 5.1地震序列Mt图、日频次图及序列震中分布 Fig.14 The M-t diagram, daily cumulative rate, and epicentral distribution of the Shuangbai MS 5.1 earthquake sequence from June 10, 2021, to November 30, 2021

双柏地震序列中MS 5.1主震(ML 5.4)与最大余震MS 4.6(ML 4.8)的震级差为0.5(<0.6),主震释放能量约占序列总能量的85.35%,表明MS 5.1主震释放了此次地震序列的主要能量,综合震级差和主震释放能量比例,据蒋海昆等(2006)的研究,可以判断此次地震序列应为震群型序列。由地震序列空间分布可知,余震活动集中分布在主震震中10 km范围内,且分布无明显方向性,最大余震(ML 4.8)则位于主震西南侧,距离约4 km,见图 14(c)

结合拟合优度测试(GFT)和修正最大曲率法(MAXC),根据ZMAP软件中最小完整性震级Mc的计算方法(Wyss et al,1999Wiemer et al,2000Mignan et al,2012),计算得到双柏地震序列最小完整性震级Mc值,变化曲线见图 15,可见:在主震发生后短期内,Mc值明显较大,为ML 1.1,这是因为,大量小震波形被淹没在主震尾波中,且因台站处理系统进入饱和状态,而无法被识别(Peng et al,2007);后续Mc值快速减小后缓慢增大,地震发生后一个月约稳定在ML 0.5,符合强震发生后余震序列的变化规律。

图 15 双柏MS 5.1地震序列完整性震级 Fig.15 The magnitude of completeness for the Shuangbai MS 5.1 earthquake sequence

为避免引入不完整的地震数据,设定最小完整性震级为ML 1.1,利用最大似然法(Marzocchi et al,2003),对双柏地震序列震级—频度曲线进行G-R关系拟合,得到序列a值、b值分别为3.42 ± 0.10、0.85 ± 0.05,相应地最大余震震级估计值为ML 4.0,见图 16(a)。由G-R拟合关系曲线可知,双柏地震序列中ML 2.5左右地震数明显偏低,表明该震级地震出现缺失,余震区未来存在发生相应震级地震(ML 2.5)的可能;同时,ML 3.0以上地震数则偏高,可能反映该地区小震孕育能力不强。

图 16 双柏MS 5.1地震序列的b值(a)和h值(b) Fig.16 The b-value (a) and h-value (b) of the Shuangbai MS 5.1 earthquake sequence

蒋海昆等(2007)的研究,当h>1时,地震序列一般为主余型序列;而h≤1时,一般为前震序列,后续会发生更大地震。截至2021年8月31日,双柏MS 5.1地震序列的h = 1.233>1[图 16(b)],表明该地震序列后续发生更大地震的可能性较小。结合震级差和能量释放分析,双柏MS 5.1地震序列应为震群型地震序列。

3.2 云南盈江MS 5.0地震序列

2021年6月12日至11月30日,盈江MS 5.0地震余震区共记录ML≥1.0地震154次,其中ML 1.0—1.9地震107次,ML 2.0—2.9地震33次,ML 3.0—3.9地震4次,最大余震为10月23日8时24分盈江ML 3.3地震(表 5)。盈江地震序列余震集中发生在MS 5.0主震后3天内,共记录ML≥1.0地震71次,随后余震频次持续下降,衰减特征明显,见图 17(a)(b)。由地震序列震级—时间变化[图 17(a)]可知,9月4日盈江ML 3.2地震和10月23日盈江ML 3.3地震的发生使得序列震级出现起伏变化,且其他时段余震震级变化不明显。

表 5 盈江地震序列目录(ML≥3.0) Table 5 The catalogue of the Yingjiang MS 5.0 earthquake sequence (ML≥3.0)
图 17 2021年6月12日至11月30日盈江MS 5.0地震序列Mt图、日频次图及震中分布 Fig.17 The M-t diagram, daily cumulative rate, and epicentral distribution of the Yingjiang MS 5.0 earthquake sequence from June 12, 2021, to November 30, 2021

盈江地震序列中MS 5.0主震(ML 5.3)与最大余震(ML 3.3)的震级差为2.3,主震释放能量约占序列总能量的99.84%,显示主震释放了绝大部分能量,据蒋海昆等(2006)的研究,可以判断该地震序列应为主余型序列。由此次地震序列空间分布可知,余震活动集中分布在主震震中20 km范围内,呈NW—SE向展布,其长轴约31 km,短轴约16 km,最大余震(ML 3.3)位于主震西北方,距离约4 km,见图 17(c)

盈江地震序列最小完整性震级Mc值变化曲线见图 18,可见在主震发生后短期内,Mc值明显较大,接近ML 1.85,后续Mc值逐步减小,后略有上升,截至2021年8月18日为ML 1.6。

图 18 盈江MS 5.0地震序列完整性震级 Fig.18 The magnitude of completeness for the Yingjiang MS 5.0 earthquake sequence

设定盈江MS 5.0地震序列最小完整性震级为ML 1.9,利用最大似然法(Marzocchi et al,2003),对该序列震级—频度曲线进行G-R关系拟合,得到序列a值、b值分别为3.55 ± 0.27、1.04 ± 0.13,相应地最大余震震级估计值为ML 3.4,与目前记录的最大余震震级ML 3.3相近。由G-R关系拟合曲线可知,该地震序列中ML 3.0左右的地震数量偏低,表明该震级地震出现缺失,未来存在发生相应震级地震的可能[图 19(a)]。截至8月31日,该地震序列的h = 2.455>1[图 19(b)],表明后续发生更大地震的可能性较小。结合震级差和能量释放分析,盈江MS 5.0地震序列应为主余型地震序列。

图 19 盈江MS 5.0地震序列的b值(a)和h值(b) Fig.19 The b-value (a) and h-value (b) of the Yingjiang MS 5.0 earthquake sequence
4 讨论 4.1 震中附近异常

在2021年5月21日漾濞MS 6.4地震发生后1个月内,云南地区于2021年6月10日和12日相继发生双柏MS 5.1地震和盈江MS 5.0地震,该区多项地震活动异常和地球物理观测异常判定为漾濞地震映震异常,而6月发生的2次地震前地震活动和地球物理异常偏少,其中:地震活动异常:中国云南永善至老挝ML 4.0以上地震条带和调制地震集中等中期异常,均为双柏地震前异常;地球物理观测异常:存在下关(2←1)基线、下关(2←1)水准、弥渡水管倾斜NS、洱源水温、施甸水汞5项重叠异常,其中下关跨断层场地形变异常与周边中强震、远场大地震有一定对应关系(李腊月等,2019),2次5级地震震中300 km内短期异常不突出,而在漾濞MS 6.4、双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震后,滇西北至滇南地区多项异常仍持续变化,例如:楚雄洞体应变NS/EW分量、楚雄垂直摆NS分量、通海垂直摆NS分量、龙陵水氡等,其中龙陵水氡在2014年盈江MS 6.1地震前出现显著的高值异常。这些异常持续时间长、异常幅度大,中强地震后未恢复至背景值水平,分析认为,滇西北至滇南地区应力水平仍在升高,表明川滇地区短期内5、6级地震连发的态势仍可能持续。

4.2 漾濞MS 6.4地震的影响

2021年5月21日漾濞MS 6.4地震发生在川滇菱形块体西边界,羌塘块体向东滑移受到华南块体的阻挡,造成该区域构造活动相互作用强烈(徐锡伟等,2003),双柏MS 5.1地震和盈江MS 5.0地震分别发生在该地震震中东南部约240 km和西南部约210 km处,震后静态库仑应力计算结果(许鑫等,2022)显示,漾濞地震对川滇菱形块体西边界区域有较为显著的影响,推测对2次5级强度地震有一定触发作用。

自2021年5月以来,云南地区1个月内先后发生1次6级地震和2次5级强度地震,形成5、6级地震连发态势。据1900年以来的地震统计结果,云南地区5级以上地震在1个月内发生频次≥3的共12组,其中7组地震于后续3个月内在川滇藏地区有6.5级及以上地震发生(表 6)。

表 6 云南地区5级地震月高频对应3个月内大陆西部≥6.5级地震统计 Table 6 List of the monthly high frequency of M 5 in Yunnan corresponding to M≥6.5 earthquakes in the west of the mainland in three months
5 结论

通过对双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震震例进行系统总结,得到以下结论:

(1)双柏地震位于川滇菱形块体南端,盈江地震位于腾冲地块内。震源机制解显示,双柏MS 5.1地震为走滑型破裂,发震断裂为以走滑为主的楚雄—建水断裂;盈江MS 5.0地震为走滑型破裂,发震断裂为以左旋逆冲运动为主的苏典—盈江断裂。

(2)2次地震的余震均集中发生在震后3天内,其中:双柏MS 5.1地震共记录ML≥1.0地震126次,最大余震与主震震级差为0.5,主震释放能量约占序列总能量的85.35%,序列h值、b值分别为1.23、0.85,应为震群型序列;盈江MS 5.0地震共记录ML≥1.0余震71次,最大余震与主震震级差为2.3,主震释放能量约占序列总能量的99.84%,序列h值、b值分别为2.45、1.04,应为主余型序列。

(3)双柏MS 5.1和盈江MS 5.0地震前地震活动性异常主要为中等调制地震集中和4级地震条带等,同时,震中附近震前出现形变、电磁和流体等地球物理观测异常,双柏MS 5.1地震震中300 km范围内以定点形变和跨断层异常为主,盈江MS 5.0地震附近以流体异常为主,2次地震附近均存在多项地磁空间相关异常。

本文撰写得到刘杰研究员的指导和鼓励,蒋海昆研究员、晏锐研究员、孟令媛研究员、余怀忠研究员和闫伟高级工程师亦给予帮助。中国地震台网中心国家地震科学数据中心(https://data.earthquake.cn)提供数据支撑,在此对他们及中国地震台网中心预报部同事的辛苦工作,一并表示衷心感谢。
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