云南大理MS6.4地震與意大利拉奎拉MW6.3地震序列的比較研究和危險(xiǎn)性分析啟示＊

張晁軍

（中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045）

引言

震例分析工作表明，不同區(qū)域發(fā)生的地震也具有相似性。2021年5月21日21時(shí)48分在云南大理（25.67°N，99.87°E）發(fā)生MS6.4地震，震源深度8 km，造成3人死亡，27人受傷。2009年4月6日意大利拉奎拉（L'Aquila）（42.33°N，13.33°E）發(fā)生MW6.3地震，震源深度8.8 km，造成296人喪生，1500人受傷。云南大理MS6.4地震發(fā)生在中國(guó)大陸，屬于左旋走滑型地震，意大利拉奎拉MW6.3地震發(fā)生在板塊邊緣，俯沖帶地區(qū)，屬于正斷層錯(cuò)動(dòng)為主，兼右旋走滑型地震。盡管這兩次地震發(fā)震構(gòu)造差異極大，屬不同錯(cuò)動(dòng)類(lèi)型，但兩次地震的震源深度相近，震前的地震活動(dòng)性相似，震前都有數(shù)月的小震活動(dòng)增強(qiáng)現(xiàn)象，臨近主震發(fā)生前，都有強(qiáng)震群現(xiàn)象發(fā)生[1]。什么樣的方法、指標(biāo)對(duì)于震情跟蹤研判具有普遍性，這是必須要考慮的。選取的指標(biāo)對(duì)于分析不同區(qū)域發(fā)生的地震是否適用，必須進(jìn)行對(duì)比分析。本文將地震按叢集性做分區(qū)處理，選取傳統(tǒng)的M-t序列分析3級(jí)地震活動(dòng)性、2年來(lái)地震能量釋放是否處于升級(jí)趨勢(shì)和GR關(guān)系做為分析指標(biāo)，通過(guò)回溯兩個(gè)震例的地震危險(xiǎn)性分析過(guò)程來(lái)總結(jié)提煉類(lèi)似地震序列震情跟蹤研判的科學(xué)經(jīng)驗(yàn)。

地震預(yù)測(cè)或預(yù)報(bào)尚處于經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)模式。在目前或相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，做好震例對(duì)比分析工作是提高地震預(yù)測(cè)水平較為有效的方法，震例對(duì)比分析越多，經(jīng)驗(yàn)越豐富，地震預(yù)測(cè)水平就越準(zhǔn)確，而且震例對(duì)比分析不應(yīng)只局限于國(guó)內(nèi)地震。

1 資料選取

對(duì)于2009年4月6日意大利拉奎拉MW6.3地震，選取2007年1月1日—2009年4月6日（主震發(fā)生時(shí)刻），發(fā)生在主震周邊5°×5°區(qū)域MS3以上地震活動(dòng)作為研究對(duì)象。對(duì)于2021年5月21日云南大理MS6.4地震，選取2019年1月1日—2021年5月21日（主震發(fā)生時(shí)刻），發(fā)生在主震周邊5°×5°區(qū)域MS3以上地震活動(dòng)作為研究對(duì)象。其中云南大理MS6.4地震目錄數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.earthquake.cn）；意大利拉奎拉MW6.3地震目錄來(lái)自意大利國(guó)家地球物理與火山研究所（Istituto Nazionaledi Geofisicae Vulcanologia）提供的目錄。

在文章以下部分出現(xiàn)的震級(jí)，如不做特別說(shuō)明，均為MS震級(jí)。

2 資料處理方法

本文采用測(cè)震學(xué)分析軟件Superseis，應(yīng)用各種測(cè)震學(xué)指標(biāo)對(duì)這2次地震進(jìn)行了分析，最終認(rèn)為能說(shuō)明問(wèn)題或有點(diǎn)規(guī)律可循的方法，或者說(shuō)簡(jiǎn)單實(shí)用的數(shù)據(jù)分析方法是傳統(tǒng)的M-t序列分析和G-R關(guān)系方法。在做M-t序列分析時(shí)，震級(jí)下限取3.0，因?yàn)楸疚陌?.0級(jí)地震平靜作為地區(qū)地震活躍開(kāi)始的一個(gè)主要指標(biāo)。由于G-R關(guān)系具有區(qū)域性特點(diǎn)，反映了介質(zhì)破裂周?chē)姆€(wěn)定性，故在做G-R關(guān)系分析時(shí)，將地震活動(dòng)按地震叢集性做分區(qū)處理，對(duì)每個(gè)分區(qū)進(jìn)行M-t序列能量釋放升級(jí)或衰減分析和G-R關(guān)系分析。

定義1：地震能量釋放升級(jí)趨勢(shì)?在分析時(shí)空范圍內(nèi)，后一個(gè)地震震級(jí)高于前面最大地震0.2級(jí)以上；

定義2：地震能量釋放衰減趨勢(shì)?在分析時(shí)空范圍內(nèi)，后一個(gè)地震震級(jí)低于前面最大地震0.2級(jí)以上。

3 意大利拉奎拉MW6.3地震分區(qū)分析

3.1 意大利拉奎拉MW6.3地震前地震活動(dòng)分區(qū)

圖1為意大利拉奎拉MW6.3地震前2007年1月1日—2009年4月6日（主震發(fā)生時(shí)刻），主震周邊5°×5°區(qū)域3級(jí)以上地震活動(dòng)圖像，將圖1分成5個(gè)區(qū)，分別為A、B、C、D和E區(qū)。

圖1 意大利拉奎拉MW6.3地震前2007年1月1日—2009年4月6日地震活動(dòng)圖像及分區(qū)圖Fig.1 Seismicity pattern and zoning map before the L'Aquila MW6.3 earthquake in Italy from January 1，2007 to April 6，2009

3.2 各區(qū)地震活動(dòng)性分析

表1列出A、B、C、D和E各區(qū)M-t序列和GR關(guān)系分析結(jié)果。這里定義依據(jù)M-t圖預(yù)測(cè)震級(jí)標(biāo)為Mt；依據(jù)G-R關(guān)系外推預(yù)測(cè)震級(jí)標(biāo)為MGR。

表1 意大利拉奎拉MW6.3地震前A、B、C、D和E各區(qū)M-t序列和G-R關(guān)系分析列表Table 1 The table of M-t sequence and G-R relation of A，B，C，D，E regions before L'Aquila MW6.3 earthquake in Italy

續(xù)表 1

綜上所述，從各區(qū)M-t序列、3級(jí)地震活動(dòng)性、2年來(lái)地震能量釋放是否處于升級(jí)趨勢(shì)、G-R關(guān)系等幾方面分析來(lái)看，截至2009年4月，D區(qū)、E區(qū)發(fā)生5級(jí)以上地震可能性不大。A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)地震能量釋放都處于升級(jí)趨勢(shì)中，A區(qū)，C區(qū)G-R關(guān)系外推地震為MGR=5.5±0.3，B區(qū)G-R關(guān)系外推震級(jí)為MGR=5.8—6.4。從3個(gè)區(qū)b值分析來(lái)看，A區(qū)b值為0.76，C區(qū)b值為0.86，B區(qū)b值為0.61。因此，B區(qū)發(fā)生強(qiáng)震的可能性最大。從3.5級(jí)地震最大平靜天數(shù)來(lái)看，A區(qū)平靜160天，打破后發(fā)生5.4級(jí)地震；C區(qū)平靜127天，打破后發(fā)生5.3級(jí)地震；B區(qū)平靜290天，打破后發(fā)生震群現(xiàn)象，震群最大地震4.4，之后發(fā)生6.3級(jí)地震（主震）。可見(jiàn)，在地震能量釋放都處于升級(jí)趨勢(shì)中，3.5級(jí)地震平靜時(shí)間，有助于地應(yīng)力積累，與后續(xù)地震能量釋放大小有關(guān)。

4 云南大理MS6.4地震分析

4.1 云南大理MS6.4地震活動(dòng)分區(qū)

圖2為云南大理MS6.4地震前2019年1月1日—2021年5月21日（主震發(fā)生時(shí)刻），主震周邊5°×5°區(qū)域3級(jí)以上地震活動(dòng)圖像，將圖2分成7個(gè)區(qū)，分別為A、B、C、D、E、F和G區(qū)。

圖2 云南大理MS6.4地震前2019年1月1日—2021年5月21日地震活動(dòng)圖像及分區(qū)圖Fig.2 Seismicity pattern and zoning map before the Dali MS6.4 earthquake in Yunnan from January 1，2019 to May 21，2021

4.2 各區(qū)地震活動(dòng)性分析

表2列出A、B、C、D、E、F和G各區(qū)M-t序列和G-R關(guān)系分析結(jié)果。A區(qū)實(shí)際為西藏林芝地區(qū)；B區(qū)實(shí)際為印度和緬甸地區(qū)；C區(qū)實(shí)際為四川甘孜州—云南麗江一帶；D區(qū)實(shí)際為云南臨滄、大理、保山、楚雄一帶；E區(qū)包括云南西雙版納、普洱、紅河、玉溪一帶和老撾、越南、緬甸部分地區(qū)；F區(qū)實(shí)際為龍門(mén)山斷裂帶；G區(qū)跨度較大，實(shí)際為玉溪、楚雄、攀枝花、西昌、宜賓六盤(pán)水、東川、曲靖一帶。

表2 云南大理MS6.4地震前A、B、C、D、E、F和G各區(qū)M-t序列和G-R關(guān)系分析列表Table 2 The table of M-t sequence and G-R relation of A，B，C，D，E，F(xiàn)，G regions before Dali MS6.4 earthquake in Yunnan

續(xù)表 2

綜上所述，從各區(qū)M-t序列、3級(jí)地震活動(dòng)性、2年來(lái)地震能量釋放是否處于升級(jí)趨勢(shì)、G-R關(guān)系等幾方面分析來(lái)看，截至2021年5月，只有D區(qū)、F區(qū)地震能量釋放呈升級(jí)趨勢(shì)，具備發(fā)生強(qiáng)震的可能性。從兩區(qū)b值分析來(lái)看，D區(qū)b值為0.59，介于0.55—0.70之間，說(shuō)明研究區(qū)域近期積累能量的能力較好[2]；F 區(qū) b 值為0.42，低于0.50說(shuō)明這一地區(qū)介質(zhì)抗應(yīng)力積累能力較差。因此，D區(qū)發(fā)生6級(jí)地震可能性高于F區(qū)。從3級(jí)地震最大平靜天數(shù)來(lái)看，B區(qū)平靜112天，打破后發(fā)生震群現(xiàn)象，震群最大地震5.6級(jí)，之后發(fā)生6.3級(jí)地震（主震）；F區(qū)平靜230天，打破后發(fā)生最大地震3.4級(jí)，且3級(jí)地震活躍度較低。綜合分析，D區(qū)更具備發(fā)生強(qiáng)震的可能性。G區(qū)b值為0.76，處于相對(duì)穩(wěn)定階段，結(jié)合M-t圖分析可知，發(fā)生強(qiáng)震的可能性低于D區(qū)。盡管如此，F(xiàn)區(qū)3級(jí)地震平靜230天被打破，G區(qū)2020年10月以來(lái)，地震能量釋放呈升級(jí)趨勢(shì)，都是值得未來(lái)關(guān)注的地區(qū)。

5 兩次地震的相似性

這兩次地震的相似性有以下幾點(diǎn)：

（1）震源深度都比較淺。云南大理MS6.4地震震源深度8 km，意大利拉奎拉MW6.3地震震源深度8.8 km；

（2）b值相近。云南大理MS6.4地震和意大利拉奎拉MW6.3地震b值分別為0.59和0.61，G-R關(guān)系外推震級(jí)相近，均為6級(jí)左右；

（3）M-t圖序列地震能量釋放都呈升級(jí)趨勢(shì)，地震活動(dòng)也相似。平靜打破后3級(jí)以上地震活躍，都出現(xiàn)震群現(xiàn)象，地震能量釋放呈加速狀態(tài)[3]；

（4）都屬于前震-主震-余震型序列。意大利拉奎拉MW6.3地震主震前最大前震為5.2級(jí)；云南大理MS6.4地震主震前最大前震為5.6級(jí)，且前震震群特征明顯。

6 以地震叢集劃分區(qū)域合理性的討論

天氣預(yù)報(bào)存在從大區(qū)域預(yù)報(bào)向局部地區(qū)精準(zhǔn)預(yù)報(bào)發(fā)展的趨勢(shì)。震情跟蹤研判是否可以做到這一點(diǎn)呢？即將地震活動(dòng)分區(qū)進(jìn)一步細(xì)化，是否可以得出較好的結(jié)論？如果可以，對(duì)未來(lái)提供準(zhǔn)確發(fā)生區(qū)域提供參考，提升震情跟蹤研判的作用。以云南大理MS6.4地震D區(qū)為例進(jìn)行說(shuō)明。把D區(qū)再劃分成D1區(qū)和D2區(qū)，圖中黑色虛線(xiàn)上部為D1區(qū)，下部為D2區(qū)（圖3）。其中，D1區(qū)b值為0.52，G-R關(guān)系外推震級(jí)MGR=6.2，M-t序列中，地震能量釋放呈升級(jí)趨勢(shì)，D1區(qū)2019年5月—12月，有1次3級(jí)以上地震活躍階段，最大地震為2019年7月21日4.9級(jí)地震，D1區(qū)3級(jí)地震最大平靜206天（圖4）；D2區(qū)b值為0.73，G-R關(guān)系外推震級(jí)MGR=4.8，M-t序列中，地震能量釋放無(wú)明顯升級(jí)趨勢(shì)，3級(jí)地震最大平靜112天，較D1區(qū)短很多。D2區(qū)3級(jí)地震活躍階段出現(xiàn)在3級(jí)平靜打破后，最大地震為2021年5月13日保山市施甸縣4.7級(jí)地震。D2區(qū)這次活躍與D1區(qū)地震活動(dòng)時(shí)間上具有一致性，反映了震前中小地震從頻度和強(qiáng)度上在時(shí)間和空間向未來(lái)震中聚集的現(xiàn)象[4]。

圖3 D區(qū)分為D1區(qū)和D2區(qū)示意圖Fig.3 The sketch map of D block which is divided into D1 and D2

圖4 D1、D2區(qū)M-t圖與G-R關(guān)系圖Fig.4 M-t sequence and G-R relation of D1 and D2 region before Dali MS6.4 earthquake in Yunnan

綜上所述，按地震叢集性劃分區(qū)域有一定的合理性，更容易把握區(qū)域地震活動(dòng)特點(diǎn)。但就本文來(lái)講，D1區(qū)和D2區(qū)結(jié)合分析，可以更好地理解地震2年來(lái)地震活動(dòng)特征，預(yù)測(cè)地震發(fā)生強(qiáng)度。

7 結(jié)束語(yǔ)

（1）云南大理MS6.4地震與意大利拉奎拉MW6.3地震在震源深度、b值特征、地震活動(dòng)和平靜打破后3級(jí)以上地震活動(dòng)方面都具有相似性，都出現(xiàn)震群現(xiàn)象，且地震能量釋放呈加速狀態(tài)，都屬于前震-主震-余震型地震序列。

（2）按地震叢集性劃分區(qū)域有一定的合理性，更容易把握區(qū)域地震活動(dòng)特點(diǎn)，可做為震情跟蹤研判區(qū)域劃分的依據(jù)。

（3）云南大理MS6.4地震與意大利拉奎拉MW6.3地震發(fā)生在不同區(qū)域，構(gòu)造差異極大，屬不同錯(cuò)動(dòng)類(lèi)型，用分區(qū)G-R關(guān)系和M-t序列分析，都得出較好的結(jié)果，說(shuō)明了分區(qū)G-R關(guān)系和M-t序列分析對(duì)震情跟蹤研判具有普適性特征。

致謝

感謝中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.earthquake.cn）提供數(shù)據(jù)支撐；感謝武漢地震研究所李盛樂(lè)研究員提供的國(guó)外地震目錄數(shù)據(jù)。感謝審稿專(zhuān)家提出的建設(shè)性修改意見(jiàn)。