2023, Vol. 44
据中国地震台网中心（CENC）测定，2022年1月2日15时02分，在云南丽江市宁蒗县发生MS 5.5地震（27.79°N，100.65°E），震源深度10 km。此次宁蒗MS 5.5地震位于滇西北，相距最近断层为永宁断裂，距离约2 km。据中国地震台网中心（CENC）震源机制解，该地震发震断层裂破类型以正断层为主。
2022年宁蒗MS 5.5地震发生在宁蒗县永宁镇温泉村中瓦都、上瓦都和永宁村嘎拉一带，距云南省宁蒗县60 km，距四川省木里县64 km。宁蒗—盐源地区地质构造复杂，多条活动断裂交叉、切错复合，导致该区地震灾害频发，为滇西北地震多发地带，有“地震窝”之称（常祖峰等，2013）。本次地震造成30人受伤，其中2人重伤、28人轻伤，经济损失达3.23亿元（戴必辉等，2022）。
2022年宁蒗MS 5.5地震发生在2022年度全国确定的“云南宾州至西藏芒康6—7级年度地震重点危险区”内。文中系统梳理此次云南宁蒗MS 5.5地震震中附近区域地质构造背景、历史地震、震源物理参数、余震序列跟踪、震前异常等，为云南地区中强地震震情监视工作提供一定参考。
1 构造背景与历史地震2022年宁蒗MS 5.5地震发生在永宁盆地，川滇菱形地块顺时针旋转运动的强烈部位，区域范围内活动断裂分发育（吴中海等，2015），新生代以来，在以近水平的NNW向主压应力现代构造应力场作用下，形成NE和NW向2组几何形态呈“棋盘式”的复杂断裂系统（图 1），其中以NE向丽江—小金河断裂为主（F3），包括一些与之平行的次级断裂，也有NW向的永宁断裂（F9）、盐源断裂（F6）、博科—木里断裂（F5）、中甸—大具断裂（F1），另外存在SN向的宁蒗断裂（F5）、丽江—大具断裂（F2），这些断裂在晚第四纪具有明显的活动特征（王光明等，2022）。
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图 1 2022年1月2日云南宁蒗MS 5.5地震区域构造 F1德钦—中甸—大具断裂；F2丽江—大具断裂；F3丽江—小金河断裂；F4程海断裂；F5宁蒗断裂；F6盐源—棉垭断裂；F7博科—木里断裂；F8日古鲁—岩瓦断裂；F9永宁断裂 Fig.1 The active tectonic map around the Ninglang MS 5.5 earthquake on January 2, 2022 |
距此次宁蒗MS 5.5地震震中最近的断裂带为永宁断裂（F9），其由彼此斜列的温泉断层、永宁断层和阿拉凹断层组成，长度分别为16 km、30 km和10 km。3条断层整体走向为290°—335°，倾向NE，破裂性质以右旋走滑兼正断为主（常祖峰等，2013）。
自1900年以来，在此次宁蒗MS 5.5地震震中100 km范围内共发生M≥5.0地震39次（含余震）。其中，5.0≤M≤5.9地震31次，6.0≤M≤6.9地震7次，7.0≤M≤7.9地震1次。这些地震中，1996年2月3日云南丽江市玉龙县MS 7.0地震（距离约74 km）震级最大，2012年6月24日云南丽江市宁蒗县MS 5.7地震（距离约11 km）时间、空间距离最近（图 2）。
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图 2 宁蒗MS 5.5地震周边历史地震 Fig.2 The historical earthquakes in the vicinity of Ninglang MS 5.5 earthquake |
2022年宁蒗MS 5.5地震发生后，中国地震台网中心（CENC）和中国地震局地球物理研究所（IGP-CEA）等不同机构利用不同方法反演震源机制解，结果见表 1，可见对于此次宁蒗MS 5.5地震，不同机构给出的震源机制解基本一致，破裂类型以正断层为主，矩震级为MW 5.3，震源深度较浅，范围在3—14 km。
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表 1 宁蒗MS 5.5地震震源机制解 Table 1 Focal mechanism solutions of Ninglang MS 5.5 earthquake |
2022年1月2日至6月30日，宁蒗MS 5.5地震余震区共记录ML≥1.0余震1523次，其中ML 1.0—1.9地震1 321次，ML 2.0—2.9地震185次，ML 3.0—3.9地震14次，ML 4.0—4.9地震3次，最大余震为4月16日8时32分宁蒗MS 4.6（ML 4.6）地震（表 2）。宁蒗地震序列中MS 5.5主震（ML 5.5）与最大余震MS 4.6（ML 4.6）地震的震级差为0.9，主震释放能量占序列总能量的93.53%，表明此次宁蒗MS 5.5地震序列中主震释放了绝大部分能量。震级差和能量比例显示，此次宁蒗地震序列为主—余型地震序列。
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表 2 宁蒗MS 5.5地震序列目录（ML≥3.0） Table 2 Catalogue of the Ninglang MS 5.5 earthquake sequence (ML≥3.0) |
由此次宁蒗MS 5.5地震序列M—t和ML≥1.0地震日频次图（图 3）可知，该地震序列活动具有分段特征，可分为如下4个阶段：Ⅰ阶段：主震发生后至2022年4月6日ML 3.4地震发生前。主震后短时间内ML≥1.0地震日频次逐渐升高，可能由小震记录存在不完整性所致，至3月1日ML 3.9地震发生时，ML≥1.0地震日频次达最大值，后续频次持续衰减表现出常见的序列频次衰减特征。Ⅱ阶段：2022年4月6日ML 3.4地震发生后至2022年4月16日ML 4.6地震发生前。ML 3.4地震发生后，序列出现明显活跃现象，ML≥1.0地震日频次达到27次，与主震后ML≥1.0地震日频次最大值36次处于同一量级。Ⅲ阶段：2022年4月16日ML 4.6地震发生后至2022年4月30日ML 4.2地震发生前。宁蒗ML 4.6地震发生后，ML≥1.0地震日频次达到232次，远超前2个阶段序列的活动频次，其中ML≥3.0地震7次（含4月17日宁蒗ML 4.1地震）。该阶段ML≥3.0地震数和震级水平超过前2个阶段，显示宁蒗ML 4.6地震发生后，此次宁蒗地震序列出现明显的活跃现象。Ⅳ阶段：2022年4月30日ML 4.2地震发生后。此次宁蒗ML 4.2地震后，ML≥1.0地震日频次明显升高，达77次，后续序列中ML≥1.0地震日频次持续衰减，表现为主震后序列活动衰减的常见特征。
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图 3 宁蒗MS 5.5地震序列M—t图(a)和日频次图(b) Fig.3 M-t diagram (a) and daily frequency (b) of the Ninglang MS 5.5 earthquake sequence |
此次宁蒗MS 5.5地震序列整体及各阶段震中分布见图 4。
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图 4 宁蒗MS 5.5地震序列震中分布示意（2022年1月2日至6月30日） (a) 2022-01-02—06-30；(b) Ⅰ阶段：2022-01-02—05；(c)Ⅱ阶段：2022-01-05—04-16；(d) Ⅲ阶段：2022-04-16—30；(e) Ⅳ阶段：2022-04-30—06-30 Fig.4 Epicentral distribution of the Ninglang MS 5.5 earthquake sequence (January 1, 2022 to June 30, 2022) |
由此次宁蒗地震余震序列整体空间分布[图 4(a)]看，余震序列空间展布方向不明显，地震呈圆形分布，半径约13 km，最大余震（MS 4.6）位于主震西侧，震中相距约3 km。对于该序列不同阶段，其空间分布存在一定差异[图 4(b)—(e)]，主要表现为：第Ⅰ阶段ML≥1.0余震主要位于主震北侧，且余震集中区与主震有一定距离；第Ⅱ阶段余震主要位于第Ⅰ阶段余震集中区，但有一定扩展；第Ⅲ阶段余震主要位于主震西侧，且余震区相对较小；在第Ⅳ阶段，余震主要位于第Ⅲ阶段余震活动集中区。
2.2 序列参数及最大余震震级估计基于宁蒗MS 5.5地震序列目录，采用常用方法计算最小完整性震级Mc（Mignan et al，2012；解孟雨等，2021），得到Mc值变化，结果见图 5，可见主震发生后，Mc值呈上升—下降变化，主要在ML 0.7上下波动，4月16日宁蒗ML 4.6地震发生后，快速增大并维持在ML 0.9左右。为计算序列整体参数大小，避免地震缺失造成计算结果存在较大误差，选择ML 1.0作为序列Mc值。利用最大似然法，拟合得到序列a值、b值，分别为4.06±0.09和0.88±0.02[图 6(a)]，相应推测得到序列最大余震震级约为ML 4.6，与实际最大余震震级ML 4.6一致，表明序列最大余震可能已经发生。此次宁蒗地震序列中发生的ML 3.0—4.0地震明显低于G—R关系拟合曲线，表明该震级档地震可能存在缺失，余震区未来存在发生相应震级地震的可能。h值由Omori定律中修改得到（刘正荣等, 1979, 1986），因此当序列不符合该定律时，则h值可能存在拟合结果较差的情况。在此次宁蒗地震序列中，主震发生后ML≥1.0地震频次起伏变化明显，不符合Omori定律描述的持续衰减特征，因而其h值与实际数据拟合关系较差，出现明显偏离现象[图 6(b)]。
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图 5 宁蒗MS 5.5地震序列的完整性震级 Fig.5 The magnitude of completeness for the Ninglang MS 5.5 earthquake sequence |
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图 6 宁蒗MS 5.5地震序列的b值(a)和h值(b) Fig.6 The b-value (a) and h-value (b) of Ninglang MS 5.5 earthquake sequence |
2022年宁蒗MS 5.5地震发生前，先后出现一定数量、不同时间尺度的平静、活跃、空区等地震活动性异常，空间位置集中在滇西北及周边地区，预测震级水平多为6级左右。
（1）西南地区震群频次达到阈值。西南地区（20°—35°N，96°—108°E）震群（ML 3.0—5.9）以3个月地震频次超过9次为异常。据统计，2009年1月至2021年12月出现13组异常（图 7），其中10组异常出现后半年内，西南地区及周边（20°—36°N；95°—108°E）有5.5级以上地震发生，对应率达77%，高于67%的自然概率，具有预测意义。该预测指标2021年11月达到异常阈值，1个月后发生宁蒗MS 5.5地震（图 7）。
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图 7 西南地区震群频次 Fig.7 The frequency of earthquake swarm in southwest China |
（2）滇西北地区5级地震丛集活跃。滇西北地区5级以上地震存在活动—平静的韵律特征。据统计，1920年至今，该区曾出现3次超过9年的5级地震平静期，随后即进入8—26年的地震活跃时段。2012年云南宁蒗MS 5.7地震开启了新的地震活跃时段，2022年宁蒗MS 5.5地震即发生在该丛活跃地震中（图 8）。
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图 8 滇西北地区MS 5.0以上地震M—t图 Fig.8 M-t diagram of MS≥5.0 earthquakes in northwest Yunnan |
（3）川滇藏交界3级地震空区。2019年10月27日至2022年1月1日，川滇藏交界地区形成3级地震围空区，长轴半径为300 km，空区持续时间26.5个月（图 9）。根据曲延军等（2010）给出的地震空区持续时间与主震震级统计和地震空区尺度与主震震级统计拟合关系，推测该地震空区预测震级分别为5.8±0.5和6.0±0.5，与宁蒗MS 5.5地震震级较为吻合。
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图 9 川滇藏交界MS≥3.0地震围空 Fig.9 The seismic gap of MS≥3.0 earthquakes in border between Sichuan, Yunnan, and Xizang, China |
（4）滇西北ML 3.0地震平静。2021年5月11日至2021年10月25日，滇西北地区出现ML 3.0地震平静（图 10），平静时长达169天。据统计，2010—2020年该区域地震平静90天以上现象出现3次（表 3），在平静打破后，平静区内部和周边短期内均有5.0级以上地震发生。此次宁蒗MS 5.5地震即于平静打破后第68天发生，表明该异常具有短期预测意义。
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图 10 滇西北ML 3.0地震平静 Fig.10 The seismic quiescence of ML≥3.0 earthquake in northwest Yunnan |
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表 3 滇西北ML 3.0地震平静打破后与周边5级以上地震对应关系 Table 3 The correspondence between the breaking of the ML≥3.0 earthquake quiescence in northwest Yunnan and the surrounding earthquakes with MS≥5.0 |
此次宁蒗地震震中200 km范围内，地球物理异常测项14项（图 11，表 4）。
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图 11 宁蒗MS 5.5地震震中300 km范围内地球物理观测台及异常测项分布 Fig.11 Distribution of geophysical observation stations and anomalies of Ninglang MS 5.5 earthquake |
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表 4 云南宁蒗MS 5.5地震震中200 km范围内地球物理测项异常 Table 4 Geophysical anomalies within 200 km of epicenter of the Ninglang MS 5.5 earthquake |
据统计，震中200 km范围内地球物理观测台站共221个观测台项（图 11），主要布设钻孔应变、地磁、地电阻率、水位、水温等测项，多数台站观测资料连续、可靠。由表 4、图 11可知：震中100 km范围内（测项31项）异常测项2项，占比（异常测项数/观测测项数）约6%；震中100—200 km范围内（测项221项）异常测项12项，占比约5%。在14项异常中，有8项为趋势异常，均非此次宁蒗MS 5.5地震异常，而迪庆水位、永胜水位和盐源地电场方位角短期异常，应为该地震映震异常，礼州测距、攀枝花红格地电阻率NS和EW震后异常仍在发展，应持续关注。
（1）形变。震中200 km范围内，形变学科测项在震前存在6项异常，主要为永胜跨断层水准1←2、基线1←2（图 12）、礼州跨断层测距（图 13）和四川金河台钻孔应变四分量异常（图 14）。
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图 12 永胜（1←2）跨断层水准(a)和基线(b)异常形态 Fig.12 The anomalous characteristics of (1←2) cross-fault leveling (a) and cross-fault baseline (b) in Yongsheng site |
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图 13 礼州跨断层测距异常形态 Fig.13 The anomalous characteristics of cross-fault distance measurement in Lizhou site |
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图 14 金河钻孔应变4分量异常形态 Fig.14 The anomalous characteristics of four-component of borehole strain at Jinhe station |
永胜场地距此次宁蒗地震震中约121 km，1995年以后，该场地周边断层活动显著加剧，表现为基线和水准观测的大幅变化，转折恢复后连续发生了1995年10月24日武定MS 6.5、1996年2月3日丽江MS 7.0地震，表明了断层活动的大幅变化，对该区域周边强震具有较好的时空指示意义。2020年以来，永胜跨断层水准和基线打破正常年变规律，出现大幅拉张和正断变化，目前大幅拉张结束并转折，虽然发生了2021年5月21日漾濞MS 6.4和此次宁蒗MS 5.5地震，但是结合震例分析，认为2项异常均非此次宁蒗MS 5.5地震异常，滇西北地区仍有发生6级以上强震的可能。
金河场地距此次宁蒗地震震中约123 km，其钻孔应变2019年6月开始年变幅度增大，现场核实未发现显著环境干扰，且仪器运行稳定，表明台站周边应力场发生调整变化，后发生2020年5月18日巧家MS 5.0地震；2021年开始年变幅度再次减小，破年变异常恢复过程中发生此次宁蒗MS 5.5地震。然而，目前尚不明确钻孔应变能否恢复到2019年以前的变化幅度，因此金河台钻孔应变四分量异常不能判定为此次宁蒗MS 5.5地震异常，应继续跟踪分析该异常的发展变化。
礼州场地距此次宁蒗地震震中约156 km，礼州跨断层测距主要由ZH2—ZH3、ZH4—ZH5组成2条测距测边（跨安宁河断裂南段），测边长度分别为342 m和511 m，ZH4—ZH5因修建房屋导致观测视线被遮挡，于2020年3月弃测。2021年11月17日，ZH2—ZH3测段单期下降1.59 mm，且2020年以后出现趋势性压缩变化，目前趋势异常仍在持续，分析认为，该变化与此次地震关联性较小，应继续跟踪分析该异常的后续发展。
（2）电磁。震中200 km范围内，电磁学科测项在震前存在2项异常，主要为盐源地电场方位角异常（图 15）和红格地电阻率EW向异常（图 16）。
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图 15 盐源台地电场优势方位角变化 Fig.15 Variation of dominant azimuth of geoelectric field at Yanyuan station |
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图 16 红格台地电阻率NS、EW向异常变化 (a)年度同轴时序曲线；(b)相对变化幅度 Fig.16 The anomalous characteristics of apparent resistivity in NE and EW direction at Hongge station |
2021年8月1日以来，盐源地电场方位角呈致密变化，见图 15。震例统计显示，该方位角在2020年5月18日巧家MS 5.0地震前、2021年5月21日漾濞MS 6.4地震前均有类似致密异常现象，因此该异常对川滇交界地区地震活动具有一定预测意义。依据指标体系（中国地震局监测预报司，2020），预测川滇交界地区具有发生5级以上地震的可能。针对盐源地电场方位角的变化，四川省地震局于2021年11月2日进行现场核实，核实结果认为该变化属于震前地球物理异常。此次宁蒗MS 5.5地震震中距盐源台约90 km，震级水平、发震时间与对本次异常的预测意见较为吻合，故盐源地电场方位角变化应为该地震异常。
自2020年12月以来，四川红格台地电阻率NS、EW测项观测曲线开始走平，出现初步破年变异常现象，曲线走势与以往几年相比处于较低水平，2021年2个测项年变最大值与正常年均最大值相比均降低约2%，2022年测值较往年仍偏低，相对变化幅度超过2.5倍均方差，见图 16，其中(a)图中蓝色线和红色线分别为2021年和2022年年变曲线，(b)图中红色直线为2倍均方差线。2021年12月11日，四川省地震局对红格台地电阻率异常进行现场核实，依据指标体系（中国地震局监测预报司，2020），预测台站周围300 km范围内有发生6级左右地震的可能，判断该变化为震前地球物理异常。然而，此次宁蒗MS 5.5地震（震中距188 km）发生后该异常仍持续发展，故非该地震异常，应继续跟踪测项变化。
（3）流体。震中200 km范围内，流体学科在震前出现4项异常，分别为迪庆水位、永胜水位、乡城52大泉水温和乡城52小泉水温测项。迪庆水位和永胜水位测项在此次宁蒗地震前短期异常明显，而乡城52大泉水温和乡城52小泉水温测项为背景异常。
2021年1月至2022年1月迪庆水位异常见图 17(a)，可见2022年8月10日前后，迪庆水位大幅上升，幅度约0.17 m。2022年9月17日、9月28日对观测井进行改造，调整泄流口，水位出现台阶变化。迪庆水位映震能力较好，在周边多次中强地震前均出现明显上升（表 5）。因此，云南迪庆水位在2022年8月出现的上升异常可作为本次宁蒗地震的震前异常。
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图 17 迪庆动水位(a)和永胜水位(b)在宁蒗MS 5.5地震震前异常变化 Fig.17 The anomalous characteristics of water level in Diqing well (a) and Yongsheng well (b) before Ninglang MS 5.5 earthquake |
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表 5 迪庆水位异常震例 Table 5 Earthquake case of water level in Diqing well |
2009年至2022年1月，永胜水位异常见图 17(b)，可见2011年永胜水位出现破年变异常，后在滇西北地区发生2012年6月24日宁蒗MS 5.7和2013年3月3日洱源MS 5.5地震；2021年水位年变幅仅为正常年变的一半左右，呈明显破年变形态，分析认为，该异常应为此次宁蒗地震的震前异常。
4 总结全面总结、梳理每一次显著地震的地震地质环境以及震源参数、地震序列跟踪资料，尤其是震前出现并捕捉到的地震活动及地球物理观测异常变化，对于地震预测研究具有重要价值（孟令媛等，2020）。此次宁蒗MS 5.5地震发生在2022年度“云南宾州至西藏芒康6—7级年度地震重点危险区”内，震前异常较为丰富，对该地震的发生具有一定指示意义。通过对此次宁蒗MS 5.5地震的系统总结，主要得出以下结论：
（1）2022年宁蒗MS 5.5地震发生在永宁盆地，该区域内中强地震频发，其中1996年2月3日云南丽江市玉龙县MS 7.0地震（2次地震震中相距74 km）为震级最大地震。多家研究机构震源机制解的反演结果均显示，此次地震为正断型地震，矩震级为MW 5.3。
（2）分析发现，宁蒗MS 5.5地震序列主震与最大余震的震级差为0.9，且主震释放能量占比93.53%，即主震释放了绝大部分能量，判定该序列属于主—余型地震序列，并将余震活动划分为4个不同阶段。
（3）通过对此次MS 5.5地震前异常的梳理，发现震前出现地震平静、地震高频、地震空区等活动性异常，而地震地球物理测项在震前则出现钻孔应变、地电场方位角、地电阻率、水位等中短期异常。
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