2021年云南漾濞MS6.4地震亞失穩(wěn)階段的地震活動(dòng)性特征分析

黃雅 陳佳 金明培 李孝賓 茶文劍 王軍 李四海

摘要：使用亞失穩(wěn)臺(tái)陣和固定臺(tái)站組成的密集臺(tái)網(wǎng)觀測(cè)資料，對(duì)2021年漾濞MS6.4地震前滇西北地區(qū)完備震級(jí)以上地震的頻度、斷層總面積和b值等地震活動(dòng)性參數(shù)進(jìn)行時(shí)空掃描分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)4級(jí)以上地震失穩(wěn)前均有較為明顯的增頻、增總面積、低b值等共性特征，漾濞MS6.4地震前以小震活動(dòng)為指針的斷層協(xié)同化演化進(jìn)程大致可分為3個(gè)階段：2020年5—12月為應(yīng)變釋放點(diǎn)產(chǎn)生階段，小震頻次緩慢增加;2021年1月至5月17日為應(yīng)變釋放點(diǎn)擴(kuò)展和增多階段，小震頻次逐步增多，3級(jí)以上地震釋放點(diǎn)明顯增強(qiáng)，且有向主震震中遷移現(xiàn)象，后期成帶狀擴(kuò)展;2021年5月18—21日為應(yīng)變釋放連接段，中小地震活動(dòng)快速增長(zhǎng)并最終連接成片，甚至重疊，且4級(jí)以上地震集中釋放。而亞失穩(wěn)過(guò)程則應(yīng)是從2021年1月至5月17日為準(zhǔn)靜態(tài)階段，2021年5月18—20日為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段。最后，討論了出現(xiàn)明顯的亞失穩(wěn)過(guò)程的原因和斷層協(xié)同演化進(jìn)程劃分存在的問題和不足。

關(guān)鍵詞：斷層亞失穩(wěn)階段;協(xié)同化進(jìn)程;地震活動(dòng)性;漾濞MS6.4地震;亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣;滇西北地區(qū)

中圖分類號(hào)：P315.72?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1000-0666（2021）03-0357-10

0 引言

2021年5月21日21時(shí)48分，云南省大理州漾濞縣（25.67°N，99.87°E）發(fā)生MS6.4地震，震源深度8 km。本次地震鄰近的斷裂是維西—喬后—巍山斷裂，微觀震中位于該斷裂西南側(cè)約12 km處。任俊杰等（2007）研究表明，該斷裂為北西—南東走向的右旋走滑斷裂。震中附近構(gòu)造較為復(fù)雜，除了蒼山西側(cè)的維西—喬后—巍山斷裂外，在蒼山東側(cè)還有一條與之近乎平行的深大斷裂帶——紅河斷裂帶。此外，還有多條北東—南西走向的與喬后—巍山斷裂和紅河斷裂交錯(cuò)的次級(jí)斷裂，如西洱河斷裂、石門關(guān)斷裂、周城斷裂和龍?bào)础獑毯髷嗔训?。因此，該區(qū)域斷層縱橫交錯(cuò)、構(gòu)造復(fù)雜、中小地震易發(fā)多發(fā)。

地震是一個(gè)地殼內(nèi)應(yīng)力累積并最終快速釋放的過(guò)程，識(shí)別地震前斷層所處的應(yīng)力狀態(tài)對(duì)于地震活動(dòng)的研究極為關(guān)鍵。斷層應(yīng)力積累過(guò)程大致可以分為穩(wěn)態(tài)、亞穩(wěn)態(tài)、亞失穩(wěn)態(tài)和失穩(wěn)態(tài)，依次對(duì)應(yīng)斷層失穩(wěn)過(guò)程中的線性、偏離線性、亞失穩(wěn)和失穩(wěn)4個(gè)階段。斷層的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)入亞失穩(wěn)的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段后，地震失穩(wěn)將不可逆轉(zhuǎn)地到來(lái)。因此，研究斷層的亞失穩(wěn)階段特征，對(duì)于地震的短、臨預(yù)測(cè)具有重要意義（王凱英等，2018;李世念等，2021;張華英等，2021）。馬瑾（2016）在室內(nèi)巖石實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了斷層亞失穩(wěn)理論，并證明在室內(nèi)巖石實(shí)驗(yàn)中可以準(zhǔn)確識(shí)別亞失穩(wěn)階段。如何把室內(nèi)簡(jiǎn)單巖樣、清晰應(yīng)力、可測(cè)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)和研究成果，推廣至構(gòu)造應(yīng)力多源、斷層體系復(fù)雜、觀測(cè)臺(tái)站稀疏的天然野外環(huán)境中，如何識(shí)別斷層亞失穩(wěn)態(tài)的響應(yīng)特征，給出具有可操作性的指標(biāo)或判據(jù)，是地震工作者正在探索和實(shí)驗(yàn)的工作（宋春燕，2017）。

本文對(duì)漾濞MS6.4地震前滇西北地區(qū)（25°～27°N，99°～101°E）地震活動(dòng)性特征進(jìn)行時(shí)空掃描分析，計(jì)算研究區(qū)密集臺(tái)陣觀測(cè)編目結(jié)果的完備震級(jí)，分析漾濞MS6.4地震前斷層面總面積、b值、ML≥2地震頻度和ML≥3地震空間遷移等地震活動(dòng)性特征，研究前震序列時(shí)空演化和震源機(jī)制解一致性等，以期為探索漾濞MS6.4地震前亞失穩(wěn)過(guò)程的判定提出了地震活動(dòng)參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源及記錄

1.1 臺(tái)站分布情況

自2010年以來(lái)，維西—喬后—巍山斷裂帶附近發(fā)生了一系列中強(qiáng)地震，如2013年洱源MS5.5和MS5.0地震，2016年云龍MS5.0地震，2017年漾濞MS5.1地震?；趯?shí)驗(yàn)室的研究和識(shí)別結(jié)果，經(jīng)過(guò)全國(guó)范圍內(nèi)的篩選和排查，馬瑾院士研究團(tuán)隊(duì)最終選定滇西北地區(qū)包含維西—喬后—巍山斷裂、紅河斷裂在內(nèi)的顯著應(yīng)力釋放區(qū)域作為斷層亞失穩(wěn)理論研究的天然野外觀測(cè)實(shí)驗(yàn)區(qū)，并在此布設(shè)了由30個(gè)短周期臺(tái)站組成的亞失穩(wěn)野外觀測(cè)研究臺(tái)陣，結(jié)合該區(qū)已有的云南區(qū)域臺(tái)網(wǎng)寬頻帶地震臺(tái)站，在2021年漾濞MS6.4地震震中周圍形成了包含42個(gè)臺(tái)站、臺(tái)間距約15 km的密集臺(tái)陣。此密集臺(tái)陣自2018年4月組網(wǎng)運(yùn)行以來(lái)，記錄了漾濞MS6.4地震序列孕育、發(fā)生和發(fā)展全過(guò)程，尤其是地震前3 a開始編目的大量微震（ML≥-1.4）數(shù)據(jù)，為本文的研究提供了詳實(shí)、豐富的第一手地震活動(dòng)性資料，為亞失穩(wěn)態(tài)的地震活動(dòng)性響應(yīng)特征研究提供了不可多得的機(jī)會(huì)。

本文使用亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣和固定臺(tái)站共42個(gè)臺(tái)組成監(jiān)測(cè)網(wǎng)（圖1），包括亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣的觀測(cè)站 30個(gè)、云南地震臺(tái)網(wǎng)固定觀測(cè)臺(tái)站12個(gè)。該觀測(cè)區(qū)域是云南地區(qū)地震臺(tái)站較為密集的區(qū)域之一，記錄到了大量的微地震事件，人工地震編目最小震級(jí)可達(dá)ML-1.4，為漾濞MS6.4地震前地震活動(dòng)性時(shí)空演化分析提供了寶貴的第一手資料。2021年5月18日和19日在主震震中附近相繼發(fā)生4.2和4.4級(jí)地震序列，中國(guó)地震科學(xué)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)大理中心在震區(qū)15 km范圍內(nèi)，架設(shè)了YSW34、YSW35和YSW36等3個(gè)臨時(shí)臺(tái)站，使得震區(qū)周圍臺(tái)站分布更為均勻，且臺(tái)間距與震源深度接近同一數(shù)量級(jí)，極大地提高了事件的觀測(cè)精度和小震檢測(cè)能力。

亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣的觀測(cè)站配備了英國(guó)GUALP公司生產(chǎn)的CMG-40T短周期地震計(jì)，其動(dòng)態(tài)范圍大于145 dB，頻帶寬度為2 s～100 Hz，配置有高精度時(shí)間和觀測(cè)臺(tái)點(diǎn)定位的GPS服務(wù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供的最佳授時(shí)精度達(dá)1 μs，與地震計(jì)配套的數(shù)據(jù)采集器為REFTEK-130B。

1.2 地震目錄完備性分析

最小完備震級(jí)是國(guó)際上普遍采用的評(píng)估地震臺(tái)網(wǎng)檢測(cè)能力的定量標(biāo)準(zhǔn)，即地震臺(tái)網(wǎng)能以100%的概率檢測(cè)到的地震的最小震級(jí)（Rydelek，Sacks，1989）。震級(jí)低于最小完備震級(jí)的地震可能會(huì)被臺(tái)網(wǎng)漏檢，從而導(dǎo)致地震目錄不完備，進(jìn)而可能會(huì)影響基于地震目錄的相關(guān)研究結(jié)果的可信度（Huang et al，2001）。本文采用兩種估算方法來(lái)綜合估計(jì)研究區(qū)最小完備震級(jí)（MC），一是基于G-R關(guān)系（Gutenberg，Richter，1945）的震級(jí)-頻度分布（FMD）方法，二是最大曲率法（馮建剛等，2012;侯金欣，王寶善，2017）。

本文選取2018年4月至2021年5月亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣的地震目錄，統(tǒng)計(jì)區(qū)域?yàn)榈嵛鞅钡貐^(qū)（25°～27°N，99°～101°E）的最小完備震級(jí)（MC）。劉麗芳等（2012）計(jì)算的大理—麗江—鹽源地區(qū)MC可控制在ML1.0～1.5，本文綜合兩種方法給出研究區(qū)MC為ML0.8（圖2），可見亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣和固定臺(tái)組網(wǎng)明顯提升了下限震級(jí)的檢測(cè)能力。

2 漾濞MS6.4地震前亞失穩(wěn)過(guò)程地震活動(dòng)性響應(yīng)特征

在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)觀察到的斷層失穩(wěn)前的“協(xié)同化”進(jìn)程，即應(yīng)變釋放區(qū)的擴(kuò)展、加速擴(kuò)展和連接的現(xiàn)象，能否在野外觀測(cè)中重現(xiàn)，是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)過(guò)程和成果的重要手段。漾濞MS6.4地震發(fā)生在馬瑾院士預(yù)先選定的地震重點(diǎn)危險(xiǎn)區(qū)，本文嘗試分析地震前滇西北地區(qū)中小震活動(dòng)呈現(xiàn)的斷層亞失穩(wěn)過(guò)程響應(yīng)。

2.1 滇西北地區(qū)ML≥3.0地震隨時(shí)間遷移

選取2018年以來(lái)亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣和固定臺(tái)組網(wǎng)記錄的研究區(qū)ML≥3.0地震，沿98°～102°E做時(shí)空遷移圖（圖3a），可以看出2018—2019年地震分布較均勻，2020年1—4月有短暫平靜。2020年5—12月，99.5°E以東地區(qū)3、4級(jí)地震平靜，該地段形成應(yīng)變積累區(qū)，從2021年1月開始，100°E以西3、4級(jí)地震平靜，該地段也形成應(yīng)變積累區(qū)域，特別是2021年2月該區(qū)域3、4級(jí)地震加速活動(dòng)。從圖3b可以看到，2021年3—5月ML≥3.0地震有向主震震中收縮的現(xiàn)象，且呈現(xiàn)南北向條帶狀擴(kuò)展，斷層出現(xiàn)加速協(xié)同化過(guò)程，是應(yīng)變主釋放區(qū)。實(shí)驗(yàn)室結(jié)果顯示失穩(wěn)發(fā)生在應(yīng)變積累區(qū)，漾濞MS6.4主震前的地震活動(dòng)情況與其一致。

2.2 漾濞MS6.4地震前研究區(qū)地震活動(dòng)情況

一個(gè)地區(qū)地震活動(dòng)的頻度和強(qiáng)度可以直觀反映該區(qū)地震應(yīng)變釋放水平。本文對(duì)研究區(qū)ML≥2.0地震頻度隨時(shí)間演化特征進(jìn)行分析，總結(jié)研究區(qū)漾濞MS6.4地震前4次ML≥4.0中強(qiáng)震（表1）失穩(wěn)前共性特征。

圖4給出了2018年4月至2021年漾濞MS6.4主震前研究區(qū)ML≥2.0地震頻度圖（統(tǒng)計(jì)窗長(zhǎng)60 d，步長(zhǎng)15 d）。從圖中可以看出，滇西北地區(qū)ML≥4.0地震失穩(wěn)前均出現(xiàn)ML2.0地震的顯著增頻現(xiàn)象，ML≥4.0地震前統(tǒng)計(jì)頻次均超過(guò)均值線，ML≥4.0地震一般在上述頻度超過(guò)均值線15～30 d內(nèi)發(fā)生?？梢奙L≥2.0地震頻次超過(guò)均值線可能是該地區(qū)開始以地震應(yīng)變釋放為主的一個(gè)重要判據(jù)。

2020年下半年至漾濞MS6.4地震前，ML≥2.0地震的頻度已經(jīng)多次超過(guò)均值線，至2021年1月前均未有失穩(wěn)地震發(fā)生;從2021年1月開始，該區(qū)應(yīng)變釋放水平明顯增強(qiáng)，隨后發(fā)生了洱源ML4.1地震以及圖3所示的多次ML≥3.0地震。

通常用地震頻度和地震能量這兩個(gè)參量作為地震帶或地震區(qū)地震活動(dòng)性高低的標(biāo)志。由于小震的數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于大震，所以地震頻度實(shí)際上是由較小地震決定的，而地震的總能量卻是由為數(shù)不多的幾個(gè)較大地震所決定的，而小震的貢獻(xiàn)往往被忽略了。為了克服這一矛盾，前人特定義了1個(gè)介于頻度和能量之間的活動(dòng)性參數(shù)：斷層總面積A（t），它既反映了小地震的頻度，也包含了地震的能量，從而能更全面地反映地震活動(dòng)的強(qiáng)弱特征（宋德熹，時(shí)文勇，2005）。

斷層總面積的計(jì)算如下：

A（t）=∑k-1k=k0N（k）Lk-k0 （L=4.5）（1）

式中：k0為所統(tǒng)計(jì)地震的能級(jí)下限;k為每個(gè)地震的能級(jí)。

本文對(duì)研究區(qū)的A（t）值進(jìn)行了時(shí)間掃描，為便于同頻度比較，窗長(zhǎng)取60 d，滑動(dòng)步長(zhǎng)取15 d，同時(shí)為避免失穩(wěn)地震對(duì)結(jié)果的影響，震級(jí)區(qū)間都取ML0.8～3.5。圖5是斷層總面積時(shí)間掃描曲線，本文取高于2 250作為異常起始指標(biāo)，可得到4次震例中有3次出現(xiàn)了異常峰值超過(guò)2 250，占比75%，而永勝M(fèi)L4.8地震前也有應(yīng)變釋放顯示，但因偏離研究核心區(qū)，不如洱源—漾濞一帶的特征顯著?？梢夾（t）值具有比較好的預(yù)測(cè)效能。漾濞MS6.4地震前，從2021年1月開始A（t）曲線開始快速上升并高于指標(biāo)值，雖然隨后發(fā)生了洱源4.1級(jí)地震，但此次地震后曲線小幅回落又急劇上升，異常值高達(dá)4 536。結(jié)合地震頻度和斷層總面積的異?，F(xiàn)象分析，漾濞MS6.4地震前，從2020年下半年失穩(wěn)過(guò)程中應(yīng)變釋放協(xié)同化的標(biāo)志開始呈現(xiàn)，即應(yīng)變釋放點(diǎn)開始產(chǎn)生（頻度開始超過(guò)均值、A（t）值開始抬升），2021年1月底兩參數(shù)均明顯增大。

2.3 漾濞MS6.4地震前b值

地震是地殼應(yīng)力累積到一定程度，能量快速釋放的一個(gè)力學(xué)過(guò)程（尹祥礎(chǔ)等，1987）。識(shí)別地震前斷層所處的應(yīng)力狀態(tài)是研究地震發(fā)生過(guò)程的關(guān)鍵。而b值變化可以反應(yīng)地下介質(zhì)的應(yīng)力狀態(tài)變化（Scholtz，1968）。Scholtz（1968）和Mogi（1962）研究巖石破裂實(shí)驗(yàn)時(shí)提出，當(dāng)介質(zhì)的應(yīng)力積累水平高時(shí)b值呈現(xiàn)低值，特別是巖石破裂前b值下降趨勢(shì)顯著，高應(yīng)力閉鎖斷層是強(qiáng)震孕育的重要條件。一些室內(nèi)試驗(yàn)也表明在巖石最終破裂前，b值會(huì)出現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)性的下降（Lei，Masuda，2004）。天然地震前同樣觀測(cè)到b值降低的現(xiàn)象（李全林，1979;Smith，1981;Nanjo et al，2012）。

最常用的b值計(jì)算方法有線性最小二乘擬合和最大似然估計(jì)，考慮到后者計(jì)算簡(jiǎn)便，不易受個(gè)別較大地震影響，且計(jì)算結(jié)果較為穩(wěn)定，本文采用最大似然估計(jì)法求取b值，計(jì)算公式如下（Aki，1965）：

b=1lg（M-MC）（2）

式中：M為研究區(qū)域時(shí)間窗內(nèi)的平均震級(jí);MC為下限震級(jí)。b值計(jì)算誤差可用以下公式評(píng)估：

σb=bN（3）

式中：σb為b值的標(biāo)準(zhǔn)差;N為時(shí)間窗內(nèi)地震樣本的個(gè)數(shù)。

圖6給出了滇西北地區(qū)ML≥4.0地震前b值掃描情況（統(tǒng)計(jì)時(shí)間窗長(zhǎng)為60 d，步長(zhǎng)為15 d，震級(jí)取ML0.8～3.5），漾濞MS6.4地震前的4次地震事件，有3次ML≥4.0地震發(fā)生前1個(gè)月內(nèi)都出現(xiàn)低b值的現(xiàn)象，永勝M(fèi)L4.8地震前出現(xiàn)時(shí)間大于3個(gè)月（表2），ML≥4.0地震失穩(wěn)前均出現(xiàn)低b值現(xiàn)象，根據(jù)地震對(duì)應(yīng)情況給出0.94的指標(biāo)線。從2020年5月至震前，b值出現(xiàn)趨勢(shì)性下降，特別從2021年1月開始，連續(xù)出現(xiàn)低b值情況，雖然其間發(fā)生了洱源ML4.1地震，但低b值仍然持續(xù)，直到發(fā)生漾濞MS6.4地震。說(shuō)明2021年1月是漾濞MS6.4地震亞失穩(wěn)過(guò)程的大致起始時(shí)段（對(duì)應(yīng)圖7中的O點(diǎn)），這和圖3a中研究區(qū)ML3地震呈現(xiàn)協(xié)同化的時(shí)段相吻合，也與ML≥2.0增頻和A（t）快速增加時(shí)段相吻合。

3 漾濞MS6.4地震亞失穩(wěn)過(guò)程分析

由圖7可知，從差應(yīng)力時(shí)間上看：LM是應(yīng)力積累為主階段，地震活動(dòng)呈現(xiàn)隨機(jī)性，稱作穩(wěn)態(tài);MO轉(zhuǎn)為區(qū)域開始產(chǎn)生釋放，地震開始活躍，稱作亞穩(wěn)態(tài);OAB是應(yīng)力釋放為主階段，也稱為亞失穩(wěn)階段，其中OA段是準(zhǔn)靜態(tài)釋放階段，表現(xiàn)為應(yīng)變釋放擴(kuò)展和增加，AB段是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)釋放階段，表現(xiàn)為應(yīng)變釋放區(qū)的聯(lián)結(jié)（馬瑾等，2012;馬瑾，郭彥雙，2014;馬瑾，2016）。

由圖3～6可以看出漾濞MS6.4地震前存在斷層亞失穩(wěn)過(guò)程的地震活動(dòng)性響應(yīng)特征。斷層變形的協(xié)同化過(guò)程一般包括應(yīng)變釋放區(qū)產(chǎn)生、釋放區(qū)擴(kuò)展和增加以及釋放區(qū)的連接3個(gè)階段。2020年5—12月是漾濞MS6.4地震前應(yīng)變釋放區(qū)產(chǎn)生的時(shí)段，體現(xiàn)在ML≥2.0 地震的60日頻度多次超過(guò)19次;2021年1月起，進(jìn)入應(yīng)變釋放區(qū)擴(kuò)展和增加階段，持續(xù)4個(gè)月。在偏離線性階段開始時(shí)（圖7中M時(shí)刻），孕震區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)變釋放區(qū)和應(yīng)變積累區(qū);應(yīng)變釋放區(qū)的平穩(wěn)擴(kuò)展和增加與亞失穩(wěn)初期階段的準(zhǔn)靜態(tài)失穩(wěn)有關(guān);當(dāng)孕震釋放區(qū)足夠多、已有釋放區(qū)擴(kuò)展足夠大后，釋放區(qū)間的相互作用就增強(qiáng)了，這時(shí)釋放區(qū)加速擴(kuò)展，斷層進(jìn)入亞失穩(wěn)后期，即準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段。

2021年5月18日開始，漾濞MS6.4地震的發(fā)震斷層進(jìn)入亞失穩(wěn)階段的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段，準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段特征如下：

3.1 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段地震活動(dòng)性特征

2021年5月18—21日漾濞MS6.4地震發(fā)生前，亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣共記錄到漾濞MS6.4地震前震1 906次，其中0級(jí)以下521次，0.0～0.9級(jí)1 009次，1.0～1.9級(jí)287次，2.0～2.9級(jí)69次，3.0～3.9級(jí)15次，4級(jí)以上3次，5級(jí)以上1次，如圖8所示。

本文將2021年5月19日漾濞MS4.4地震前后分別稱為T1和T2階段，T1階段地震時(shí)間分布較為稀疏，T2階段地震頻次明顯增多。兩個(gè)時(shí)段ML≥2.0地震頻次明顯增強(qiáng)，特別是漾濞MS6.4地震前半小時(shí)，接連發(fā)生1次MS4.2和1次MS5.6地震。而在每個(gè)階段的中后期地震數(shù)目明顯減少，ML≥2.0地震頻次總體表現(xiàn)為持續(xù)增強(qiáng)—短暫平靜過(guò)程。從以往研究看，許多主震的前震隨時(shí)間有一個(gè)明顯的持續(xù)增強(qiáng)—短暫平靜過(guò)程，即前震頻次一般在臨近主震前加速增長(zhǎng)，在主震前數(shù)小時(shí)則暫時(shí)平靜（宇津德治，1981）。漾濞前震序列在經(jīng)歷持續(xù)增強(qiáng)—短暫平靜后，短時(shí)間內(nèi)地震震級(jí)和頻度同時(shí)加速升高是主震隨即發(fā)生的主要特征，表明此時(shí)已經(jīng)進(jìn)入圖7中的AB段，地震過(guò)程已經(jīng)不可逆。另一個(gè)有前兆意義的現(xiàn)象是ML≥4.0前震均發(fā)生在20—22時(shí)之間，調(diào)制作用十分明顯。那么這一階段的前震活動(dòng)是否在空間上也能呈現(xiàn)快速連接的重要標(biāo)志特征呢？

圖9給出漾濞MS6.4地震兩個(gè)典型前震序列，即5月18日MS4.2地震序列和5月19日MS4.4地震序列的時(shí)空展布、快速擴(kuò)展和連接情況。從圖9可以看出5月18日MS4.2地震序列（藍(lán)色）高度集中在2 km×2 km的范圍內(nèi)，而5月19日MS4.4地震序列（紅色）則朝著主震震中方向快速擴(kuò)展，且展布范圍無(wú)論在長(zhǎng)度和寬度上都遠(yuǎn)超1個(gè)MS4.4的破裂尺度，呈現(xiàn)明確的加快擴(kuò)展異常，且與前一釋放區(qū)形成連接，甚至出現(xiàn)了重疊現(xiàn)象。這是亞失穩(wěn)過(guò)程準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段的典型空間特征。因此，5月18—19日，應(yīng)該對(duì)應(yīng)亞失穩(wěn)過(guò)程的AB段，地震已經(jīng)進(jìn)入不可逆階段。另一個(gè)不可逆的現(xiàn)象，是圖9中5月19日MS4.4地震序列的破裂范圍達(dá)8 km×4 km，展布面積是18日MS4.2的8倍。根據(jù)Wells 和Coppersmith（1994）建立的矩震級(jí)和破裂面積之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式：

lg（RA）=a+b*MW（4）

式中：RA表示斷層面面積;對(duì)走滑型地震a取-3.42±0.18、b取0.90±0.03;推算矩震級(jí)MW可達(dá)5.5左右，已經(jīng)具備了前震的響應(yīng)尺度特征。

3.2 準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段震源機(jī)制一致性特征

地震是地下介質(zhì)受到應(yīng)力作用產(chǎn)生破裂的自然現(xiàn)象，震源機(jī)制解是研究構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的重要基礎(chǔ)資料，它反映了震源斷層的力學(xué)特征，可以揭示地震破裂的力學(xué)機(jī)制，反映出地震等效釋放應(yīng)力場(chǎng)。陳鶞（1978）研究一些強(qiáng)震震例發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)震前震源機(jī)制解趨于一致的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，于是提出用前震震源機(jī)制的一致性來(lái)描述地震活動(dòng)性異常。強(qiáng)震受到構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的制約，一般情況下震源機(jī)制與應(yīng)力場(chǎng)的方向吻合（李欽祖等，1982）。

本文選取2021年5月18—20日ML≥3.0的7次地震事件，采用CAP方法（Zhu，Helmberger，1996）反演出震源機(jī)制解的結(jié)果（表3），7次前震矩心深度均在4～7 km范圍內(nèi)，斷層節(jié)面I的走向都是北西向，且走向最大差異均在10°以內(nèi)，從滑動(dòng)角（-163°～166°）可以判斷這7次地震都是以走滑型為主。P軸顯示了主壓應(yīng)力軸方位。圖10中給出了7次前震的主壓應(yīng)力優(yōu)勢(shì)方向，結(jié)果表明這7次地震主壓應(yīng)力軸方向一致性較高，偏差在10°以內(nèi)，并且仰角較小，接近水平方向。大震發(fā)生前孕震區(qū)內(nèi)多個(gè)中小地震震源機(jī)制參數(shù)一致性反映了孕震區(qū)內(nèi)變化應(yīng)力場(chǎng)與背景應(yīng)力場(chǎng)的關(guān)系（澤仁志瑪?shù)龋?010）。這7次地震震源機(jī)制一致性較好，顯示了構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)控制作用增強(qiáng)，是判定前震序列的參考判據(jù)之一，其后是否有更大地震還需要結(jié)合其它資料綜合研判，但至少已經(jīng)提供了1個(gè)臨震的輔助判據(jù)。

4 結(jié)論與討論

本文使用架設(shè)在滇西北地區(qū)的亞失穩(wěn)密集臺(tái)陣積累的觀測(cè)資料，對(duì)漾濞MS6.4地震前亞失穩(wěn)過(guò)程的地震活動(dòng)性響應(yīng)特征進(jìn)行綜合分析，得出以下結(jié)論：

通過(guò)對(duì)漾濞地震前ML≥3.0地震時(shí)空遷移、ML≥2.0地震頻度、ML0.8～3.5地震的斷層總面積和b值時(shí)間演化特征分析，發(fā)現(xiàn)漾濞MS6.4地震前呈現(xiàn)了較為明顯的斷層亞失穩(wěn)演化過(guò)程。斷層變形的協(xié)同化進(jìn)程一般包括應(yīng)變釋放區(qū)產(chǎn)生、釋放區(qū)擴(kuò)展和增加以及釋放區(qū)的連接3個(gè)階段。2020年5月（對(duì)應(yīng)M點(diǎn)）至2020年底是漾濞MS6.4地震發(fā)震斷層應(yīng)變釋放區(qū)產(chǎn)生的時(shí)段，2021年1月（對(duì)應(yīng)O點(diǎn)）至5月中旬，為應(yīng)變釋放區(qū)擴(kuò)展和增加階段，也是進(jìn)入亞失穩(wěn)的準(zhǔn)靜態(tài)階段，持續(xù)約4個(gè)月，而應(yīng)變釋放區(qū)的連接則從2021年5月18日開始（對(duì)應(yīng)A點(diǎn)）至21日，進(jìn)入亞失穩(wěn)階段的準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段。協(xié)同化進(jìn)程特征如下：

（1）從時(shí)間掃描結(jié)果看，從2020年5月開始，研究區(qū)小震b值出現(xiàn)趨勢(shì)性下降，至 2021年1月小于0.94，漾濞MS6.4地震前，連續(xù)4個(gè)月出現(xiàn)多次b值低于0.94的現(xiàn)象;同期地震活動(dòng)頻度開始逐步增強(qiáng)，經(jīng)歷多次起伏后，于2021年1月呈現(xiàn)頻次增加、震級(jí)增大現(xiàn)象;斷層總面積從2021年1月開始持續(xù)上升，并于2月出現(xiàn)異常高值。

（2）從空間掃描結(jié)果看，漾濞MS6.4地震前一年，研究區(qū)內(nèi)ML≥3.0地震呈現(xiàn)朝震中收縮和遷移現(xiàn)象，隨著失穩(wěn)臨近，2021年1月起，地震活動(dòng)越來(lái)越密集，3—5月總體成南北向條狀展布（與主震震源機(jī)制解P軸方向吻合）。2021年5月18—20日，兩次4級(jí)前震序列在時(shí)間上加速釋放，空間上快速擴(kuò)展并最終連結(jié)甚至部分重疊，且5月19日MS4.4地震序列的尺度遠(yuǎn)超其應(yīng)有的破裂尺度，具有了一定的前震預(yù)警功能。

（3）5月18—20日發(fā)生的7次M≥3.0前震震源機(jī)制解一致性較好，體現(xiàn)為走向、傾角、滑動(dòng)角均在較小范圍內(nèi)波動(dòng)，也為斷層即將進(jìn)入失穩(wěn)階段提供了重要的參考指標(biāo)。

綜上所述，本文依據(jù)馬瑾院士團(tuán)隊(duì)在室內(nèi)巖石實(shí)驗(yàn)得出的亞失穩(wěn)階段特征和斷層協(xié)同化理論，以中小地震活動(dòng)強(qiáng)弱為應(yīng)變釋放的主要標(biāo)志，初步將2021年漾濞MS6.4地震的協(xié)同化進(jìn)程分為3個(gè)階段：2020年5—12月為MO段，應(yīng)變釋放點(diǎn)產(chǎn)生，小震頻次緩慢增加;2021年1—5月17日為OA段，應(yīng)變釋放點(diǎn)擴(kuò)展和增多，小震頻次逐步增多，地震活動(dòng)性增強(qiáng)，且3級(jí)以上主釋放點(diǎn)明顯增加，且向主震震中收攏，后期成南北向帶狀擴(kuò)展;5月18—21日為AB段，中小地震活動(dòng)快速增長(zhǎng)并最終連接，甚至重疊，且出現(xiàn)4級(jí)以上地震集中和快速釋放。其亞失穩(wěn)過(guò)程則應(yīng)是從2021年1月至5月17日為準(zhǔn)靜態(tài)階段，而5月18至21日為準(zhǔn)動(dòng)態(tài)階段。

漾濞MS6.4地震之所以呈現(xiàn)出較為明顯的亞失穩(wěn)演化特征，可能與其為走滑型震源機(jī)制為主有關(guān)，這與室內(nèi)實(shí)驗(yàn)條件和馬瑾等（2014）研究過(guò)的老虎山—毛毛山也屬走滑機(jī)制相同，其余類型的地震能否識(shí)別到這一過(guò)程還需進(jìn)一步觀測(cè)和研究。

需要說(shuō)明的是，本文研判僅僅依據(jù)地震活動(dòng)性參數(shù)，加之時(shí)間較為倉(cāng)促，因而還只是一個(gè)初步嘗試和探索，今后還需綜合同期部署的GNSS、基巖地溫和其它地球物理前兆開展分析，給出更為可信的結(jié)果或佐證。

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Seismic Characteristics in the Meta-instability Stageof the 2021 Yangbi，Yunnan MS6.4 Earthquake

HUANG Ya，CHEN Jia，JIN Mingpei，LI Xiaobin，CHA Wenjian，WANG Jun，LI Sihai

（Dali Center of China Earthquake Science Experimental Site，Dali 671000，Yunnan，China）

Abstract

In this paper，using the observation data of the dense network composed of meta-instability array and 10 fixed stations，we carry out the temporal and spatial scanning of seismic parameters such as frequency，total fault area，and b-value of the complete magnitude before the Yangbi MS6.4 earthquake in northwest Yunnan province.We find that there are obvious common characteristics such as increasing frequency，increasing total fault area and low b-value before the instability of the M>4.0 earthquakes in the study area.The coordinated evolution of faults with small-earthquake activity as the indication before the Yangbi MS6.4 earthquake can be roughly divided into three stages：①the period from May to December 2020，in which strain-release points appeared，and the frequency of small earthquakes increased slowly;②the period from January to May 17，2021，in which the strain-release points increased and extended，and the frequency of small earthquakes increased，and the number of M>3.0 earthquakes increased significantly，and their epicenters migrated to the epicenter of the main earthquake.At the end of the stage，the strain-release points expanded into a belt.③the period from May 18 to 21，2021，in which the strain-release points linked together and even overlapped.And small and medium earthquakes increased rapidly，and the M>4.0 earthquakes concentrated.We conclude that the meta-instability process should consist of the static phase（from January to May 17，2021），and the dynamic phase（from May 18 to 20，2021）.Finally we discuss the causes of the meta-instability and the questions in the division of the meta-instability process.

Keywords：fault meta-instability stage;synergism process;seismicity;the Yangbi MS6.4 earthquake;meta-instability dense array;northwest Yunnan