0 引言

2022年11月19日1时29分，云南省红河州红河县发生1次M_S 5.0地震（23.37°N，102.26°E），震源深度8 km。此次地震造成红河州红河县、石屏县和玉溪市元江县共3个县8个乡、镇、街道不同程度受灾，直接经济损失约7 030万元。

云南是中国地震多发省份，虽然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过较多总结（石绍先等，1991；陈立德等，1997；付虹等, 2007, 2015；陈立德等，2008；李琼等，2014），但不同构造区域的地震活动有差异（付虹等，2021）。此次红河M_S 5.0地震发生在红河断裂中段，该段属于少震段，1971年有小震记录以来仅1972年发生1次5.5级地震。因当时测震台网稀疏，且无地球物理观测资料，《中国震例》未对该地震进行总结，在其他文献中也无这次地震的相关信息。而此次红河M_S 5.0地震发生前，云南地区地震活动、地球物理观测资料，即在震前跟踪实践过程中，发现地震活动、形变、流体等测项均出现异常，为总结并认识此次地震的异常特征提供了可能。因此，此次红河M_S 5.0地震作为红河断裂上目前资料最为丰富的5.0级地震，总结其震前地震活动和地球物理观测异常，对认识并预测红河断裂中段地震的发生，具有一定指导意义。

1 地震活动背景

经初步分析，认为此次红河M_S 5.0地震发生在红河断裂上。该断裂纵贯云南中部，总体走向NW—SEE，是由多条次级断裂组成的结构复杂的大型走滑断裂带（计凤桔等，1997），其北起剑川弯坡塘，向东南经洱源、大理、弥渡、元江、红河，向东南进入越南境内，在我国境内断裂带全长约600 km。

自中新世以来，在几何结构上，红河断裂大规模右旋走滑运动及其伴生构造变形将整个断裂系分为北、中、南3个段区（向宏发等，2004），此次红河M_S 5.0地震震中即位于断裂中段——哀牢山山前断裂。现今地震活动性显示，红河断裂带强震主要发生在断裂带北段，中段长期存在地震空区（尹凤玲等，2018）。虽然红河断裂中南段北边有历史强震频发的石屏建水、曲江和小江南段断裂，但自1900年以来，断裂中南段及附近20 km范围内仅发生M≥5.0地震3次，前2次分别为1929年2月9日5.2级和1972年1月23日5.5级地震（图 1）。

2 地震活动显著异常分析 2.1 地震条带异常

2019年11月至2020年4月，中国永善至老挝一带发生8次M_L≥4.0地震，形成地震条带，呈NE向展布[图 2(a)]。基于1970年以来云南地震月报目录回溯分析结果，在6、7级地震中，约1/3的地震发生前有4级地震条带异常出现。条带形成后，条带及边缘发生多次5、6级地震，虽然条带北段由于邻省地震活动增强出现解体，但位于云南省的条带主体并未解体，且滇东北—滇南—滇西南一带4级地震依然分布在条带及边缘。因此，在2022年度全国测震学科会上将该异常定性为背景异常，此次红河M_S 5.0地震即发生在该地震条带内，但震级偏小，根据前人研究（刘蒲雄等，1989；李莹甄等，2011），尚不足以解释该异常，表明云南地区2019年以来滇东北—滇南—滇西南的地震活动状态未发生改变，若持续发展，有发生6级以上地震的可能。

此外，2022年1月5日至4月5日，滇南—滇西南地区M_L≥3.0地震成带状分布[图 2(b)]，满足地震条带定义。这种短时间内快速形成的M_L≥3.0地震条带，对云南地区未来中等地震通常具有预报意义。2000年以来，云南地区类似M_L≥3.0地震条带共出现27次，其中16次条带形成后1年内在条带及边界区域发生M≥5.5地震，对应率为59.3%，优势发震时段为条带形成6—12个月（占69%）。据统计，2000年以来云南地区33次M≥5.5地震前，有15次出现3级地震条带快速形成现象，3级地震条带报准率为45.5%，漏报率为54.5%。R值检验结果显示，R = 0.30＞R₀ = 0.19，通过R值检验。鉴于此，认为该条带有发生M≥5.5地震的危险，而2022年红河M_S 5.0地震即发生在该条带东端，震级比预期偏小0.5级。

2.2 地震窗口异常

位于大震震源区或对新构造应力场有敏感反映的部分点，在新构造应力场急剧加强时，先以小震活动形式表现出来，随之有更大地震发生，这样的点位（区），可以作为监视更大地震的窗口（王泽皋，1986）。结合云南地震窗口的梳理结果，把（24°—24.4°N，102.20°—102.50°E）的矩形窗作为云南地区地震窗口之一，称之为峨山窗，窗口内若发生M_L≥3.0地震视为开窗地震，开窗后滇南—滇西南地区6个月内发生M≥5.0地震作为对应，对应率可达76%。2022年4月5日该地震窗口内发生M_L 3.0地震，其后在（滇西南方向）缅甸于2022年6月30日发生M_S 5.0和7月22日发生M_S 5.9地震；2022年8月8日该地震窗口内再次发生M_L 3.1地震，分析认为，6个月内滇南—滇西南存在发生M≥5.0地震的危险，其后于11月19日在预测区内发生红河M_S 5.0地震（表 1）。

2.3 小震群活动异常

2022年7月21日以来，同属于滇南构造区的云南弥勒发生多次小震，截至2022年9月9日共发生M_L≥1.0地震27次，本次小震活动半径约5 km（r≤20 km半径区域内），与外围地震分布有明显界限；最大日频次14次（≥3次），总次数为27次（≥10次）；序列中最大地震震级为M_L 3.8（≤5.2），与次大地震震级差∆M_L = 0.6（≤1.1），符合震群活动的定义。震群参数计算结果显示：U = 0.95，F = 2.03，ρ = 20.33，K = 0.36，b = 0.53。根据前人研究结果（周惠兰等，1980）：U＞0.5、F＞1.0、ρ＞1.55、K＞0.70，可判定为前兆震群。此次弥勒震群除K值偏小外，各参数均达到判别指标，因此将其判定为前兆震群。

统计滇南—滇西南地区前兆震群与该区域M≥5.0地震的对应情况，可知前兆震群在该区的最佳预测时间为130天，对应率为53%。因此可以认为，弥勒小震群为广义前兆震群，可作为2022年红河M_S 5.0地震的震前异常，小震群距红河地震震中约140 km（图 3）。

以2022年红河M_S 5.0地震为中心，沿红河断裂向两侧拓展100 km，垂向拓展20 km为研究范围[图 4(a)]。统计2010年以来该范围内小震活动，由M_L≥2.0地震滑动频度曲线（半年为窗长，1月为步长）可知，震前9个月开始，震区附近出现小震活动增强现象[图 4(b)]。

3 震中附近地球物理观测

此次红河M_S 5.0地震200 km范围内，分布有36个地球物理观测台站，但台站多集中于震中以北，南部较为稀疏，且震中100—200 km范围有1/4的面积位于境外（图 5）。测项以定点形变和流体为主，因此本研究重点讨论震前定点形变和流体观测的异常。

3.1 定点形变观测异常分析

此次地震震中200 km范围内共分布地壳形变观测台站4个，其中0—100 km范围内分布有3个观测台站6个测项，101—200 km范围内仅分布楚雄1个观测台站11个测项，但仅距震中最近的石屏台水平摆2个测项于震前出现观测异常。

石屏石英水平摆观测仪器2006年10月26日开始观测，布设NS、EW两个分量，其中：①NS分量年变动态较为清晰，2022年以来呈破年变现象。2022年8月20日—28日仪器故障，29日恢复观测后数据恢复正常，异常形态仍处于破年变状态，10月30日观测曲线恢复北倾，11月19日发生红河M_S 5.0地震，震中距44 km。②EW分量2022年5月21日开始快速西倾，异常期间受降雨影响有波动变化，降雨结束后持续西倾，破坏正常动态。期间2022年7月15日—8月28日仪器故障，8月29日仪器维修恢复观测后，继续西倾，10月19日转折东倾后，11月19日发生红河M_S 5.0地震（图 6）。由图 6可见，EW分量出现的快速西倾现象与2018年通海2次M_S 5.0、墨江M_S 5.9和2021年老挝M_S 6.0地震前相似。因此，由石屏石英水平摆震前西倾加速现象提出异常指标，并进一步判定，滇南—滇西南地区短期内有发生5级以上破坏性地震的可能。

3.2 流体观测异常分析

震中200 km范围内分布有流体观测台站35个，其中0—100 km范围内有13个台站29个测项，101—200 km范围内有22个观测台站62个测项。此次红河M_S 5.0地震发生前，石屏和弥勒水位、思茅水温、普洱大寨气氡、绿春CO₂以及红河CO₂井孔温度等6个测项出现异常。

（1）红河CO₂井孔温度异常。该井孔于2021年9月中旬开始井孔温度观测。2022年7月13日至9月28日，井孔温度出现显著高值异常，9月29日转折下降后，于11月19日发生红河M_S 5.0地震，震中距仅10 km[图 7(a)]。

（2）普洱大寨气氡异常。2021年更换新观测仪器以来，普洱大寨气氡观测连续稳定，正常测值＜100 Bq/L，若测值大于300 Bq/L，周边有发生地震的可能，对应地震有位于滇西南方向的2021年12月24日老挝M_S 6.0地震（震中距80 km）和2022年7月22日缅甸M_S 5.9地震（震中距220 km）。2022年8月24日，普洱大寨气氡大幅度高值波动，最高值达1 030 Bq/L，认为观测井孔附近未来3个月有发生5级以上地震的危险性，后于11月19日在距测点150 km的红河发生M_S 5.0地震[图 7(b)]。

（3）思茅水温异常。思茅水温测井隶属于普洱市思茅区地震局，水温测项始测于1996年，2014—2020年因仪器故障停止观测，2021年恢复观测。将水温持续上升3个月作为预测指标，预测未来半年内滇西南有M≥5.0地震发生，预测效能结果为：R = 0.43＞R₀ = 0.28，思茅水温测井通过检验，表明该井映震效能较好。据统计，思茅水温升高异常多次对应滇西南地区M≥5.0地震。如2021年老挝M_S 6.0地震前，该井水温呈水温趋势变化，与历史震例发生前水温异常特征类似。2022年8月12日思茅水温开始快速上升，11月19日红河M_S 5.0地震即发生在高值异常段[图 7(c)]。

（4）绿春CO₂异常。绿春CO₂始测于2014年，具一定年变规律，表现为春夏测值低、秋冬测值高。将测值大于8 mg/L作为异常判定标准，曾对应2018年墨江M_S 5.9和2021年老挝M_S 6.0地震。2022年6月18日其CO₂测值转折上升达到预报阈值，10月18日转折下降，并于11月19日发生红河M_S 5.0地震[图 7(d)]。

（5）石屏静水位观测异常。石屏静水位始测于2016年，2017年出现突降，为干扰现象所致。2022年8月1日石屏静水位快速下降，9月10日起下降速率减缓，10月11日转平，下降幅度达0.786 m，后持续低值，并于11月19日发生红河M_S 5.0地震[图 7(e)]。经现场核实，剔除各类干扰因素，认为该井静水位大幅度下降异常真实可靠，应为此次红河地震的映震异常。

（6）弥勒水位观测异常。弥勒井成井时井深614 m，是云南水位观测井最深井孔之一，其含水层在500 m以下，水位基本不受降水影响。在2018年通海2次M_S 5.0地震前，该井水位出现上升异常，2021年以来水位持续波动上升，在2021年双柏M_S 5.1和老挝M_S 6.0地震前具突升现象。2022年8月20日水位再次突升，预测未来3个月内井孔附近的滇南—滇西南地区有5级以上地震发生，后于11月19日发生红河M_S 5.0地震[图 7(f)]。

3.3 异常特征分析

此次M_S 5.0地震发生前，震中附近出现3级地震条带、窗口地震、小震群活动等异常，这些异常显示区域半年内有发生5级以上地震的可能，但对地点预测有一定约束；震中附近的红河断裂带上小震活动的增强现象，可能与中等强度地震的发生有一定相关性。

形变和流体地球物理观测异常，在震中100 km范围内，共有石屏倾斜NS、EW分量、水位和红河钻孔温度以及绿春CO₂等3个台站5个测项出现异常，异常比率分别为15%和14%；在震中101—200 km范围内，有弥勒水位和思茅水温、气氡等2个台站3个测项有异常，异常比例为12%和4%；地球物理观测定点形变和流体异常的比例均较低，可能是此次红河M_S 5.0地震震级相对较小的原因。统计震中200 km范围内定点形变和流体观测异常月频次，结果见图 8。由图 8可见，异常在震前1年开始有逐渐增多趋势，震前3个月快速增加，至最高点后发生地震，震后异常数量逐渐减少。

4 结论与讨论

（1）2022年红河M_S 5.0地震发生在红河断裂中段，震中及附近的滇南—滇西南构造片区，震前出现3级地震条带、窗口地震、前兆小震群活动等显著地震活动异常，震后总结发现，红河断裂及附近小震活动在震前有增强现象。地震活动异常主要开始于震前半年，异常时间相对较短，可能是因为此次M_S 5.0地震震级相对偏小，小震活动的异常持续时间与震级相匹配。

（2）形变和流体等地球物理观测，震前有5个台站8个测项出现异常，在震中100 km范围内，异常台站比仅15%，台项比14%，异常比率较低，但流体短期异常显著，石屏水位、红河CO₂、思茅水温和气氡等异常开始至发震均在4个月内，具有较好的短期异常特征显示。

（3）石屏水位异常幅度较大，8月10日至9月8日下降0.7 m，震前多次现场核实均未发现干扰因素，判定为此次红河M_S 5.0地震震前异常。然而，以往大幅度异常是6级以上地震前的短临标志（付虹等，2021），此次地震强度较小，在云南也不多见，表明定点地球物理观测资料异常是复杂的，在分析过程中需综合考虑。就震级大小而言，可能地震活动异常的预测结果更可靠。

（4）定点形变异常的统计结果显示，突变性形变异常点与震中的距离集中在200 km范围内，其信度达95%（牛安福，2002）。此次红河M_S 5.0地震距石屏观测点45 km，据该震前异常预测，滇南、滇西南地区有发生地震的可能，可见发震地点的判断是合理的。

（5）震前3个月地球物理定点观测异常频次增加较快，与2021年5月21日漾濞M_S 6.4地震前相似（付虹等，2021），表明将地球物理观测异常增多作为5、6级中等地震进入短期的判别指标，具有一定参考意义。

（6）红河M_S 5.0地震发生在少震的红河断裂带中段，虽然震级不大，但震前观测到了地震学和形变、流体异常，可为该区地震的预测研究提供参考。