2022年四川瀘定 MS6.8 地震前地震活動與地球物理觀測異?；仡櫯c討論

薛艷 張小濤 晏銳 劉杰 苑爭一 吳永加 田雷 宋治平

中國地震臺網(wǎng)中心，北京 100045

0 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)中心測定，2022年9月5日四川瀘定發(fā)生MS6.8 地震(29.59°N，102.08°E)，震源深度16km。本次地震發(fā)生在2022年度全國地震重點危險區(qū)內(nèi)(1)全國地震趨勢和重點危險區(qū)匯總組，2021年，2022年度全國地震趨勢和重點危險區(qū)預(yù)測研究報告。，且震前作了較好的短期預(yù)測。本文將回顧6.8級地震前中期(年度)和短期階段地震活動和地球物理觀測異常，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，為地震預(yù)測積累震例。

本文主要使用中國歷史地震目錄(閔子群等，1995；汪素云等，1999)、中國地震臺網(wǎng)速報目錄(震級標(biāo)度為MS)與中國地震臺網(wǎng)中心整編的統(tǒng)一正式目錄(震級標(biāo)度為ML)。

1 構(gòu)造背景與歷史地震

瀘定MS6.8 地震發(fā)生在NW走向的鮮水河斷裂帶南端，震源機制解反演結(jié)果為走滑型(Yang et al，2022)，即本次地震是鮮水河斷裂帶摩西段左旋走滑錯動的結(jié)果。鮮水河斷裂帶為川滇活動地塊東北邊界帶，其沿N45°W走向的水平滑動速率約 13mm/a(張培震等，2003)，由于運動強烈，歷史地震活動頻繁，有記錄以來共發(fā)生 6級以上地震15次，1725年以來共出現(xiàn)4個活躍時段和4個平靜時段，本次瀘定MS6.8 地震的發(fā)生打破了自1981年四川道孚6.9級地震后長達(dá)41.6年的平靜，開始了一個新的活躍時段(圖1)。

圖1 鮮水河斷裂帶MS≥6地震活動M-t圖

從歷史地震震源區(qū)分布可見，本次瀘定地震發(fā)生在1786年康定南 7級地震破裂區(qū)內(nèi)部，由于是單側(cè)破裂(Yang et al，2022)，本次地震僅破裂了1786年地震破裂區(qū)的中南段，其北段以及1904年道孚7.0級與2014年康定6.3級地震之間仍是未來強震發(fā)生的潛在危險區(qū)(圖2)。

注：1-走滑斷層，2-正斷層，3-逆斷層，4-歷史地震破裂區(qū)，5-2014年康定6.3級、5.8級地震震中；f1-鮮水河斷裂，f2-色拉哈斷裂，f3-折多塘斷裂，f4-雅拉河斷裂，f5-摩西斷裂；黃色五角星為本次瀘定 MS6.8 地震；據(jù)易桂喜等(2015)改編。

2 年度危險區(qū)核心判定依據(jù)

2.1 地震活動性異常

2019年2月以來川滇藏交界附近形成4級地震空區(qū)，至2021年11月已經(jīng)達(dá)到1970年以來最長平靜時間。據(jù)統(tǒng)計，超過500天的平靜共出現(xiàn)6次，其中前5次中虛報1次，其余4次均在空區(qū)內(nèi)部及邊緣發(fā)生了MS≥6.7地震。其中，1996年云南麗江7.0級地震為直接打破平靜的地震，1973年四川爐霍7.6級、1989年四川巴塘6.7級和2010年青海玉樹7.1級地震分別發(fā)生在空區(qū)打破后的10個月、15個月和4個月(圖3)。

注：(a)川滇及附近地區(qū)MS≥4.0地震分布(2019年2月3日—2021年12月31日)；(b)4級地震空區(qū)與對應(yīng)的6.7級以上地震分布；(c)空區(qū)內(nèi)部(圖3(a)中黑色橢圓形區(qū)域)MS≥4.0地震時間間隔與平靜超過500天后對應(yīng)的空區(qū)內(nèi)部及邊緣6.7級以上地震。

在空區(qū)持續(xù)期間，空區(qū)邊緣發(fā)生了多次MS≥6.0地震，分別為2019年西藏墨脫6.3級、四川長寧6.0級、2021年西藏比如6.1級、云南漾濞6.4級、青?，敹?.4級和四川瀘縣6.0級地震(圖3(a))，表現(xiàn)出顯著的外部活躍、內(nèi)部平靜的特點，這與1976年四川爐霍7.6級和1996年云南麗江7.0級地震前類似。

此外，2019年11月1日至2021年6月24日危險區(qū)附近形成ML≥3.5地震空區(qū)(圖3(a)中紅色橢圓)，被2021年6月25日四川昭覺ML3.7地震打破后，三岔口(鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶和龍門山斷裂帶交匯區(qū)，呈“Y”字形分布)至川滇交界東部3級以上地震活躍，與2014年云南魯?shù)?.5級地震前類似，瀘定MS6.8 地震就發(fā)生在該空區(qū)內(nèi)。此外，該區(qū)還存在b值、地震視應(yīng)力等地震學(xué)參數(shù)異常。

2.2 地球物理觀測異常

危險區(qū)附近地球物理觀測異常數(shù)量多，以趨勢異常為主(圖4)。2021年以來川滇地區(qū)跨斷層形變異常突出，異常規(guī)模與2013年四川蘆山7.0級和2014年云南魯?shù)?.5級地震前類似。鮮水河斷裂帶上的老乾寧水準(zhǔn)和基線、溝普水平蠕變呈大幅度趨勢異常，侏倭、虛墟和榆林跨斷層水準(zhǔn)出現(xiàn)準(zhǔn)同步張性增強變化，龍門山斷裂帶上耿達(dá)和西嶺水準(zhǔn)呈同步擠壓增強變化，顯示危險區(qū)附近有發(fā)生強震的可能。該區(qū)存在顯著的重力場異常，根據(jù)重力學(xué)科預(yù)測指標(biāo)，認(rèn)為該區(qū)存在發(fā)生7級左右地震的危險。此外，該區(qū)還存在紅格臺地電阻率、GNSS應(yīng)變場等異常。

圖4 危險區(qū)附近地球物理觀測異常分布

3 短期階段地震活動和地球物理觀測異常

3.1 地震活動性異常

3.1.1 川滇藏交界4級地震空區(qū)打破—增強—平靜—發(fā)震

2022年1月2日云南寧蒗MS5.5 地震打破了川滇藏交界4級地震空區(qū)，5月后空區(qū)內(nèi)部及邊緣地震活動顯著增強，先后發(fā)生了5月20日四川漢源MS4.8、6月1日蘆山MS6.1 地震和6月10日馬爾康MS6.0 震群(MS5.8、MS6.0 和MS5.2 地震，圖5(a))，其演化特征與1973年2月6日四川爐霍MS7.6 地震前類似(圖5)。爐霍地震前4級地震空區(qū)被1972年4月8日康定MS5.2 地震打破，隨后空區(qū)東部邊緣的鮮水河—安寧河斷裂帶上先后發(fā)生5月7日西昌MS4.8 地震、9月27日至9月30日康定MS5.7 震群(9月27日MS5.6、9月30日MS5.6 和MS5.7 地震，圖5(b))?？刀ㄕ鹑喊l(fā)生后，四川及周邊大范圍ML≥4.0地震平靜4個月，直至發(fā)生爐霍MS7.6 地震。康定MS5.7 震群后至爐霍MS7.6 地震前，青藏地塊內(nèi)僅發(fā)生1次5級以上地震，為1972年12月31日位于羌塘地塊的西藏沙里MS5.2 地震(圖6(a)、6(b))。2022年6月10日馬爾康MS6.0 震群后，四川及鄰區(qū)大范圍ML≥4.0地震平靜2.8個月發(fā)生瀘定MS6.8 地震，期間于8月14日在羌塘地塊的青海雜多發(fā)生MS5.9 地震(圖6(c)、6(d))。瀘定MS6.8 地震與1973年爐霍MS7.6 地震前，地震活動演化過程非常相似，即4級空區(qū)打破后出現(xiàn)增強活動，增強后期發(fā)生強震群，強震群后四川及周邊大范圍ML≥4.0地震平靜直至強震發(fā)生。

圖5 2022年瀘定 MS6.8 地震前(a)與1973年爐霍 MS7.6 地震前(b)川滇藏交界4級地震空區(qū)演化圖像

注：(a)爐霍地震前(1972年10月1日—1973年2月5日)ML≥4.0地震分布；(b)爐霍地震平靜區(qū)內(nèi)4級以上地震M-t圖；(c)瀘定地震前(2022年6月15日—2022年9月4日)ML≥4.0地震分布；(d)瀘定地震前平靜區(qū)內(nèi)4級以上地震M-t圖。

3.1.2 川滇地區(qū)震群與多個余震區(qū)準(zhǔn)同步活動

震群和余震區(qū)活動是區(qū)域應(yīng)力場增強的表現(xiàn)，對強震的發(fā)生具有預(yù)測意義(Kanamori，1972；張國民等，1985；Evison et al，2000；宋俊高等，1989；薛艷等，1999)。川滇地區(qū)(21°N～35°N，97°E～107°E)ML≥3.0震群頻次對該區(qū)MS≥6.0地震具有短期預(yù)測意義，預(yù)測時間3個月，預(yù)測效能為R=0.45、R0=0.24(許紹燮，1989)。

川滇藏交界4級地震空區(qū)被2022年1月2日云南寧蒗MS5.5 地震打破后，川滇地區(qū)多個余震區(qū)相繼出現(xiàn)顯著地震活動，包括1996年云南麗江MS7.0、2007年云南普洱MS6.4、2008年四川汶川MS8.0、2021年云南漾濞MS6.4 地震等余震區(qū)。余震區(qū)活動頻次在2022年1月下旬開始出現(xiàn)高值異常(圖7(c))。震群頻次在2022年4月5日達(dá)到異常閾值(圖7(b))，在震群和余震區(qū)活動頻次均處于異常狀態(tài)背景上發(fā)生了2022年6月1日蘆山MS6.1、6月10日馬爾康MS6.0 震群(圖7)。值得注意的是，蘆山MS6.1 地震發(fā)生在2013年4月20日蘆山MS7.0 地震余震區(qū)內(nèi)。

注：(a)2022年6月1日—9月4日瀘定地震前；(b)、(c)窗長90天、滑動窗長7天，紅色箭頭標(biāo)注川滇地區(qū)MS≥6.0地震。

3.1.3 川西顯著震群

2022年7月27日以來理塘出現(xiàn)顯著震群活動，至瀘定地震前共發(fā)生ML≥1.0地震275次，其中1級地震172次，2級地震96次，3級地震7次，最大為8月28日ML3.8地震(圖7(a))，1級以上地震日頻次最高為41次。川西弱震區(qū)2020年以來共發(fā)生3次顯著震群，分別為2021年5月21日漾濞6.4級和5月22日瑪多7.4級地震前1個月(2021年4月21日)的白玉ML3.4震群以及2022年蘆山6.1級和馬爾康6.0級地震前2.5個月(2022年3月15日)的理塘ML3.3震群(2次理塘震群相距約50km)。這3個震群均具有爆發(fā)性(即地震日頻次高)和高b值的特點，表明震群原地應(yīng)力水平不高，反映了區(qū)域應(yīng)力場增強，對周邊區(qū)域發(fā)生強震有短期指示意義。

3.2 地球物理觀測異常

2022年6月四川連續(xù)發(fā)生2次6級地震后，僅取消了布拖測點CO2異常(圖4中黑色五角星)。7月四川及附近地區(qū)新增異常7項，分別為冕寧地電阻率NS、EW、NW測道、云南元謀和祥云地電場優(yōu)勢方位角、中江GNSS、馬爾康丹波村CO2；8月新增甘孜地電阻率NE測道、鄉(xiāng)城垂直擺傾斜EW、NS向、玉樹垂直擺傾斜NS向和玉樹水溫異常。這些新增異常主要分布在甘孜—玉樹斷裂(玉樹測點)、鮮水河斷裂(甘孜測點)、安寧河斷裂(冕寧測點)及其東西兩側(cè)(圖8(a)中的橢圓形區(qū)域)。由趨勢和短期異常分布(圖8(b))可以看出，瀘定地震前短期異常集中分布在震中350km范圍內(nèi)(圖8(b)中的圓形區(qū)域)，主要沿鮮水河斷裂帶、安寧河斷裂帶和龍門山斷裂帶分布。其中地電阻率短期異常突出，包括冕寧、甘孜和江油地電阻率。形變短期異常主要有禮州測距(即基線)、水富垂直擺傾斜、中江GNSS和鄉(xiāng)城垂直擺傾斜等。另外，8月26日四川省地震局提出川滇活動地塊熱紅外短期異常(張鐵寶等，2021)。

圖8 2022年7—8月新增異常(a)與瀘定地震前趨勢和短期(b)異?？臻g分布

3.3 宏觀異常

四川地區(qū)以往宏觀異常較少，根據(jù)宏觀異常報告，2019年共出現(xiàn)3項宏觀異常，2020年出現(xiàn)2項，2021年出現(xiàn)2項，而2022年1—8月共出現(xiàn)5項宏觀異常。在2022年6月1日蘆山MS6.1 和6月10日馬爾康MS6.0 地震前共存在4項宏觀異常，其中5月新增瀘定川63泉水位下降，其余3項持續(xù)異常分別出現(xiàn)在2020年12月、2022年2月和3月。蘆山MS6.1 和馬爾康MS6.0 地震后，鄉(xiāng)城52中泉水發(fā)渾與巴塘305K溫泉冒泡因異常消失而取消。2022年8月新增2項異常，分別為巴塘305K溫泉冒泡和鄉(xiāng)城川52中泉水位下降，同時還存在2項持續(xù)異常，為2022年5月出現(xiàn)的瀘定川63泉和2022年2月出現(xiàn)的會東小岔河溫泉水位下降，其中瀘定宏觀異常距MS6.8 地震震中僅約6km(圖9(b))。即瀘定MS6.8 地震前四川共存在4項宏觀異常，與6月2次6級地震前存在的異常數(shù)量相當(dāng)。

注：時間為2019年11月1日—2021年6月24日。

4 地震活動與形變異常綜合分析

圖10 遠(yuǎn)場形變曲線與ML≥3.5地震空區(qū)內(nèi)部地震活動M-t圖

5 結(jié)論與討論

(1)瀘定MS6.8 地震發(fā)生在2022年度全國地震重點危險區(qū)內(nèi)部，年度預(yù)測正確。三岔口(鮮水河、龍門山和安寧河斷裂交匯區(qū))至川滇交界東部由于存在多個強震破裂空段(聞學(xué)澤等，2008)、斷層閉鎖段(趙靜等，2015；Zhao et al，2020)、5級地震背景空區(qū)，反映應(yīng)力水平和應(yīng)力變化的地震學(xué)參數(shù)異常(吳微微等，2017；高原等，2018)和重力場(祝意青等，2015)異常等，一直是大家重點關(guān)注的區(qū)域(聞學(xué)澤等，2008；易桂喜等，2008；邵志剛等，2022)。2008年汶川MS8.0 地震后該區(qū)相繼發(fā)生了2013年蘆山MS7.0、2014年魯?shù)镸S6.5 和康定MS6.3 地震，2015—2021年雖然每年被確定為全國地震重點危險區(qū)，但均未發(fā)生預(yù)測地震。由此表明，當(dāng)前有效的強震中期時間預(yù)測依據(jù)少。

在對年度危險區(qū)判定依據(jù)的跟蹤過程中，川滇藏交界4級地震空區(qū)的動態(tài)跟蹤和震例類比是比較成功的。該空區(qū)在2020年6月提出，至瀘定MS6.8 地震發(fā)生有2年多的時間，為趨勢異常，2022年1月2日寧蒗MS5.5 地震打破空區(qū)具有中短期指示意義。此外，川滇藏交界4級地震空區(qū)預(yù)測范圍較大，不能明確指示到某一較小區(qū)域。但是在2022年6月1日蘆山MS6.1 和馬爾康MS6.0 震群發(fā)生后，通過與1973年爐霍MS7.6 地震的類比，預(yù)測地點基本鎖定在三岔口附近地區(qū)。

(2)短期階段，地震活動性異常比較突出，包括川滇藏交界4級空區(qū)“打破—增強—平靜”、川滇地區(qū)震群和多個余震區(qū)準(zhǔn)同步活動、川西顯著震群等。值得一提的是，通過震例類比，本次瀘定MS6.8 地震與1973年爐霍MS7.6 地震前不同階段的地震活動演化特征高度相似，這可能與其發(fā)震構(gòu)造相同、震源機制解一致和深部孕震環(huán)境相似有關(guān)。

地球物理觀測方面，2022年6月四川蘆山MS6.1 和馬爾康MS6.0 地震后，四川及鄰區(qū)前兆異常無明顯減少，反而在7—8月持續(xù)增多，且部分趨勢異常出現(xiàn)短期變化，如禮州測距在7月后出現(xiàn)加速下降并在瀘定地震前轉(zhuǎn)折，水富垂直擺傾斜曲線在經(jīng)歷了加速NE向傾斜后出現(xiàn)明顯的轉(zhuǎn)平跡象等。這些可以作為強震后短期仍有可能發(fā)生強震的判定依據(jù)。

(3)瀘定MS6.8 地震發(fā)生在鮮水河斷裂帶南端，位于鮮水河、安寧河和龍門山斷裂帶的交匯區(qū)，震前地球物理觀測短期異常主要沿這3條斷裂帶分布，這也是震前短期階段地點預(yù)測的主要依據(jù)之一。

本次瀘定MS6.8 地震前流體短臨異常不突出，沒有出現(xiàn)地磁低點位移異常(黃頌等，2021)。震后認(rèn)為，四川省地震局提出的川滇菱形地塊熱紅外異常有短臨預(yù)測意義。