2022年云南寧蒗MS 5.5地震前云南地區(qū)異常特征分析

吳艷芳 付 虹 胡小靜 王赟輝

1）中國云南674100 云南省麗江市地震局

2）中國昆明650224 云南省地震局

0 引言

地震短臨預報至今仍是世界難題，但不斷積累資料，可為地震預報研究提供翔實的基礎資料并不斷積累經(jīng)驗。云南是中國地震多發(fā)省份，諸多地震工作者從地震異常到預報過程等，對該省地震綜合預報思路和方法進行了總結，如陳立德等（1997，2008）、付虹等（2007，2013，2014），并對流體資料展開分析和應用，如車用太等（1996）、劉耀煒等（2004）、趙慈平（2002）、李瓊等（2014）。

2022 年1 月2 日15 時02 分寧蒗縣永寧鎮(zhèn)發(fā)生1 次MS5.5 地震，震源深度10 km。寧蒗彝族自治縣是云南省麗江市下轄縣（區(qū)）之一，俗稱小涼山，地處滇西北橫斷山脈中部麗江市東北部川滇交界處，與四川省鹽源、鹽邊縣接壤，北與四川省木里藏族自治縣為鄰，東西橫距90 km，南北縱距250 km，轄區(qū)總面積6 025 km2，總人口244 525。據(jù)麗江市人民政府新聞辦公室通報，此次地震造成30 人受傷，寧蒗縣4 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)17 個村委會207 個村民小組6 455 戶26 797 人受災，民房受損8 117 間。地震波及玉龍縣，造成2 個鄉(xiāng)鎮(zhèn)7 個村委會31 個村民小組1 946 人受災。據(jù)初步統(tǒng)計，直接經(jīng)濟損失達12.3 億元。

文中在參考前人文獻的基礎上，對此次寧蒗MS5.5 地震發(fā)生前云南省地震、地球物理觀測資料，即震前跟蹤實踐過程中出現(xiàn)的地震活動、形變、流體、宏觀等觀測數(shù)據(jù)進行異常分析，總結并認識此次寧蒗MS5.5 地震過程中出現(xiàn)的異常特征，以期為該區(qū)域未來地震的預測預報提供參考。

1 寧蒗MS 5.5 地震概況

1.1 地震地質背景及歷史地震活動

2022 年1 月2 日寧蒗MS5.5 地震發(fā)生在川滇菱形塊體中北部[圖1(a)]，震中地處揚子準地臺麗江臺緣褶皺帶、永寧—永勝臺褶束與松潘—甘孜褶皺系的中甸褶皺帶、三壩褶皺束的交界地區(qū)（云南省地質礦產(chǎn)局區(qū)域地質調查隊，1990）。震區(qū)地質構造復雜，由多組NE、NW 向斷裂交錯控制。寧蒗—鹽源地區(qū)是云南破壞性地震發(fā)生頻度較高地區(qū)之一，1954 年以來發(fā)生MS≥5.0 地震24 次，其中6.0—6.9 級地震3 次，最大地震為1976年11 月7 日、12 月13 日鹽源MS6.7、MS6.4 雙震。該區(qū)多數(shù)地震發(fā)生于NE 向小金河斷裂以東，占比75%（18/24），地震類型有震群型和主余型2 種；小金河斷裂以西發(fā)生地震6 次，占比25%（6/24），地震類型均為主余型，本次寧蒗縣永寧鎮(zhèn)MS5.5 地震即發(fā)生在小金河斷裂西側[圖1(b)]。

圖1 寧蒗地質構造及歷史地震分布(a)川滇菱形塊體地質構造；(b)寧蒗地區(qū)歷史地震及斷裂分布Fig.1 Distribution of geological structures and historical earthquakes in Ninglang

1.2 震中附近地球物理觀測統(tǒng)計

在2022 年寧蒗MS5.5 地震震中300 km 范圍內，云南省內共有35 個地球物理測點81個測項（含地下流體和定點形變測項）分布（圖2）。收集整理81 個測項在此次MS5.5 地震發(fā)生前的觀測數(shù)據(jù)，總結震前異常特征，為異常識別提供參考。統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，震前水位、水溫、形變共計20 個測項出現(xiàn)異常。

圖2 地球物理觀測臺項和異常臺項空間分布示意Fig.2 Spatial distribution of geophysical observation items and anomaly items

2 寧蒗MS 5.5 地震異常分析

2.1 地震活動異常

2022 年1 月2 日寧蒗MS5.5 地震發(fā)生在寧蒗—鹽源地區(qū)MS≥5.0 地震平靜近10 年背景下，2015 年以來，震中50 km 范圍內ML≥3.0 地震出現(xiàn)平靜—活躍—平靜—發(fā)震的特征，2021 年震中附近形成ML≥3.0 地震空區(qū)。

2.1.1震中地區(qū)中強地震平靜異常。寧蒗—鹽源地區(qū)是云南中強地震發(fā)生頻率較高地區(qū)，MS≥5.0 地震具有平靜—活動交替現(xiàn)象（錢曉東等，2012）。因該區(qū)歷史地震記錄遺漏較多，選取1954 年以來MS≥5.0 地震資料進行統(tǒng)計，可知該區(qū)地震活動共經(jīng)歷6 個活躍期、6 個平靜期，其中4 個活躍期有多次MS≥5.0 地震參與（持續(xù)時間2—6 年，參與地震2—9 次），2 個活躍期為孤立地震，分別為寧蒗1962年3 月3 日5.1 級、2012 年6 月24 日MS5.7 地震，平靜期為6—13 年。本次寧蒗MS5.5地震發(fā)生在該區(qū)中強地震相對平靜時段，與上一次地震間隔近10 年。寧蒗地區(qū)1954 年至今MS≥5.0 地震震級—時間分布見圖3。

圖3 寧蒗地區(qū)MS ≥5.0 地震M—T 圖Fig.3 M-T diagram of MS ≥5.0 earthquakes in Ninglang area

2.1.2震中區(qū)形成ML≥3.0 地震空區(qū)異常。2021 年以來ML≥3.0 地震在滇西北地區(qū)形成圍空（圖4），空區(qū)長軸180 km，按照曲延軍等（2010）給出的川滇地區(qū)圍空尺度和未來地震震級計算公式：M=2.186lgL＋0.894±0.582，未來地震震級為5.8±0.582，2022 年1 月2 日寧蒗MS5.5 地震震級與計算結果相匹配，且發(fā)生在3 級地震空區(qū)邊緣。2021 年該地震空區(qū)外圍地震頻度比（剔除2021 年5 月21 日漾濞MS6.4 地震序列）的增強過程顯著（圖5），表明該地震空區(qū)信度較高。

圖4 2021—2022 年云南地區(qū)ML ≥3.0 地震震中分布Fig.4 Epicentral distribution map of earthquakes with ML ≥3.0 in Yunnan region from 2021 to 2022

圖5 空區(qū)內外地震頻度比時間進程曲線Fig.5 Time progression curve of frequency ratio inside and outside the earthquake quiescence area

2.1.3震中50 km 范圍內ML≥3.0地震平靜異常。自2015 年以來，本次寧蒗MS5.5 地震震中50 km 范圍內ML≥3.0 地震出現(xiàn)活躍—平靜—活躍—平靜的特征，在3 級地震平靜背景下，于2021 年10 月26 日在震中東部發(fā)生1 次3.3 級地震，距主震12 km，36 天后發(fā)生寧蒗MS5.5 地震（圖6）。

圖6 寧蒗MS 5.5 地震震中50 km 內ML ≥3.0 地震M—T 和時間間隔時間進程Fig.6 M-T and time-interval time progression diagrams of ML ≥3.0 earthquakes within 50 km of the epicenter of Ninglang MS 5.5 earthquake

2.2 地球物理觀測異常

此次寧蒗MS5.5 地震發(fā)生前，震中300 km 范圍內出現(xiàn)多項地球物理異常。異常總體集中在滇西北地區(qū)，其中地下流體異常（水位、水溫）出現(xiàn)較早，形變異常出現(xiàn)相對較晚。

2.2.1地下流體典型異常分析。（1）震中100 km 范圍內，3 個流體測項出現(xiàn)異常。距寧蒗MS5.5 地震震中100 km 范圍內地球物理觀測臺項較少，僅分布迪慶和寧蒗2 個臺站共計水位、水溫4 個測項，其中迪慶水位、水溫和寧蒗水溫3 個測項于此次寧蒗地震前7 個月內出現(xiàn)異常[圖7(a)、(b)、(c)]，異常臺項比為75%。由圖可見，迪慶水溫、水位于2021年6 月中旬同步加速上升，8 月下旬至10 月加速上升并伴隨大幅高值突跳，于10 月中旬轉折下降，而寧蒗水溫2021 年7 月出現(xiàn)高值，9 月快速下降，3 個測項均于下降過程中發(fā)震。

圖7 流體典型異常(a)迪慶水溫整點值；(b)迪慶水位日值；(c)寧蒗水溫日值；(d)麗江井水溫整點值；(e)麗江金甲水溫日值；(f)永勝水位日值；(g)劍川水溫日值；(h)彌渡水位日值；(i)南華水溫日值；(j)牟定水溫日值Fig.7 Typical fluid anomalies

（2）震中100—200 km 范圍內，5 個流體測項出現(xiàn)異常。在此次寧蒗MS5.5 地震震中101—200 km 范圍內分布6 個臺站12 個測項，其中5 個測項于震前7 個月內出現(xiàn)異常，異常臺項比為42%。異常測項分別為麗江井水溫[圖7(d)]、金甲井水溫[圖7(e)]、永勝水位[圖7(f)]、劍川水溫[圖7(g)]、劍川水位，其中劍川水溫有明顯短臨異常[圖7(g)]，劍川水位有低值破年變異常；麗江井和金甲井水溫于2021 年8 月同步出現(xiàn)異常，與距震中80 km 的迪慶水溫異常呈準同步變化。由圖7(d)、(e)、(f)、(g)可見：①麗江井水溫于2021 年8 月下旬開始出現(xiàn)大幅振蕩突降，20 天日變化達0.037 ℃，超出地震預報閾值0.007 ℃；②金甲井水溫8 月下旬出現(xiàn)高值突跳，9 月中旬恢復；③永勝水位往年一般于11 月中下旬開始轉折下降，2021 年10 月中旬開始轉折下降，據(jù)調查，2020 年年降雨量為478 mm，2021 年年降雨量為594.8 mm，降雨量增加而水位最高值卻降低0.49 m，破年變異?？煽?；④劍川水溫于發(fā)震前3 天出現(xiàn)大幅突降，2021 年12 月30 日至31 日水溫由59.707 ℃降至59.487 ℃，突降0.22 ℃，后保持低值直至發(fā)震。

（3）震中201—300 km 范圍內，7 個流體測項出現(xiàn)異常。在此次寧蒗MS5.5 地震震中201—300 km 范圍內分布20 個臺站40 個測項，其中7 個測項于震前7 個月內出現(xiàn)異常，異常臺項比為18%。彌渡水位[圖7(h)]、南華水溫[圖7(i)]、牟定水溫[圖7(j)]、大姚水位、永仁水溫、下關水溫、下關水位先后出現(xiàn)異常，其中：①彌渡水位于2021 年5 月24日漾濞MS6.4 地震前大幅上升，震后仍持續(xù)加速上升，10 月30 日達本年度最高值0.645 m，為2020 年度同一時段上升幅值的近3 倍，之后于轉折下降過程中發(fā)震。據(jù)調查，2020 年降雨量為585.5 mm，2021 年降雨量為481 mm，水位上升異?？煽浚虎谀先A水溫在2021年6 月24 日漾濞6.4 級地震前大幅下降，震后呈持續(xù)性加速下降異常，2021 年8 月15 日至10 月22 日轉折上升后加速下降，12 月14 日再次轉折上升，歷經(jīng)2 次轉折上升變化后發(fā)震；③牟定水溫于2021 年12 月29 日至31 日由26.491 ℃下降至26.489 ℃，下降幅度達0.002 ℃，2022 年1 月1 日恢復，1 月2 日發(fā)震。

2.2.2定點形變觀測典型異常。云南省定點形變觀測資料受雨季（7—9 月）降水影響較大，僅選用旱季（10—12 月）觀測數(shù)據(jù)進行分析，采用NS 向與EW 向幅值相加來描述同一觀測資料的變化，發(fā)現(xiàn)幅值加大的短期異常較多。

寧蒗MS5.5 地震發(fā)生在云南省界附近，震中距100 km 范圍內無形變測項。在震中101—200 km 范圍內分布3 個臺站9 個測項，其中3 個測項出現(xiàn)異常，異常臺項比為33%，具體表現(xiàn)在：洱源洞體應變于2021 年10 月出現(xiàn)異常，震前1 天出現(xiàn)臨震異常[圖8(a)]；麗江水管傾斜于2021 年11 月底出現(xiàn)異常[圖8(b)]；永勝水管傾斜于2021 年12 月中旬出現(xiàn)異常[圖8(c)]。在震中201—300 km 范圍內分布7 個臺站11 個測項，其中云龍洞體應變[圖8(d)]和水管傾斜2 個測項于震前3 個月內出現(xiàn)異常，異常臺項比為27%。

圖8 典型形變觀測異常(a)洱源洞體應變；(b)麗江水管傾斜；(c)永勝水管傾斜；(d)云龍洞體應變Fig.8 Typical anomalies of deformation observation

2.2.3地下流體和定點形變異常特征分析。按照索波列夫（1991）給出的公式可計算得到此次寧蒗MS5.5 地震的最大應力應變影響范圍，公式如下R=100.433M（1）式中，R為最大影響半徑，M為地震震級。據(jù)式（1）計算得到此次寧蒗MS5.5 地震的最大應力應變影響范圍約240 km，由上述分析可知，震前異常主要分布在震中300 km 范圍內（圖2），可見二者相差不大。

（1）異常臺項統(tǒng)計。此次寧蒗MS5.5 地震前云南省共16 個測點20 個臺項出現(xiàn)異常，其中6 項水位、9 項水溫、5 項形變異常，詳細統(tǒng)計結果見表1。

表1 地震前兆異常統(tǒng)計Table 1 Statistics of earthquake precursory anomalies

部分水溫和水位測項出現(xiàn)異常相對較早（圖9），異常開始時間與震中距無明顯相關性，而幅值增大的定點形變異常多出現(xiàn)在震前3 個月內，且震中距小的異常項出現(xiàn)相對晚，異常具有向震中遷移的態(tài)勢（圖10）。

圖9 寧蒗地震前流體、形變異常時間進程Fig.9 The time progression diagram of fluid and deformation anomalies before Ninglang earthquake

圖10 寧蒗地震前流體、形變異常開始時間和震中距關系示意Fig.10 The relationship between the start time of fluid and deformation anomalies and epicentral distance before Ninglang earthquake

2.3 宏觀異常

此次寧蒗地震發(fā)生前，出現(xiàn)多次宏觀異?，F(xiàn)象，如：玉龍縣石頭鄉(xiāng)香椿發(fā)芽、云龍縣漕澗鎮(zhèn)親新勝村溫泉斷流、賓川縣泉水發(fā)渾、鶴慶縣洗馬池水庫水發(fā)渾。

2.3.1玉龍縣石頭鄉(xiāng)香椿發(fā)芽。2021 年11 月，玉龍縣石頭鄉(xiāng)（距寧蒗MS5.5 地震震中約135 km）香椿大面積發(fā)芽，葉子茂盛，可采食。該反季節(jié)現(xiàn)象引起關注，判定為地震宏觀異常。

2.3.2云龍縣漕澗鎮(zhèn)親新勝村溫泉斷流。云龍縣漕澗鎮(zhèn)親新勝村下澡堂溫泉（距寧蒗MS5.5地震震中238 km）地處怒江斷裂支系，片區(qū)中部泉眼（流量恒定，水溫65 ℃）于2021 年12月28 日夜間出現(xiàn)斷流，其側面約1 m 處出現(xiàn)新泉眼，流量較小，水溫64 ℃。經(jīng)調查，宏觀點周邊無爆破、施工等活動，且斷流泉眼近20 年來未發(fā)生斷流和水溫大幅變化，排除人為干擾和季節(jié)影響，判斷為地震宏觀異?，F(xiàn)象。

2.3.3賓川縣泉水發(fā)渾。2021 年7 月10 日下午大營鎮(zhèn)發(fā)生ML3.2 地震，11 日大營鎮(zhèn)大營村委會觀音箐龍王廟附近（距寧蒗MS5.5地震震中210 km）3 個泉眼的泉水出現(xiàn)發(fā)渾現(xiàn)象，25 日恢復正常，8 月7 日再度出現(xiàn)發(fā)渾現(xiàn)象，9 月11 日恢復正常，10 月9 日下龍?zhí)端_始發(fā)渾。經(jīng)賓川縣地震局實地調查，情況屬實。

2.3.4鶴慶縣洗馬池水庫水發(fā)渾。鶴慶縣洗馬池水庫位于鶴慶縣金墩鄉(xiāng)趙屯村（距寧蒗MS5.5 地震148 km），為縣屬小（一）型水庫，由山腰地下水出露后在山腳建壩蓄水而成。2021 年10 月27 日開始，水庫水呈土黃色稍偏紅，28 日顏色變淡。經(jīng)鶴慶縣地震局檢測，水庫水質渾濁度為4.76NTU，進水渾濁度為9.49NTU，29 日復測，渾濁度相差不大（平時測定參考值為1.97NTU），初步判斷為地震宏觀異?，F(xiàn)象。

此次寧蒗MS5.5 地震前宏觀異常主要出現(xiàn)在距震中135—238 km 的區(qū)域，一般出現(xiàn)在震前1—5 個月，最短為震前5 天，與以往震例中宏觀異常主要出現(xiàn)在震中且為臨震異常的結果不一致，可能與調查地區(qū)不同（以往在極震區(qū)開展調查）及震中宏觀異常未被及時發(fā)現(xiàn)并上報等有關。近20 年來，隨著云南宏觀觀測網(wǎng)點的增多，并進行零異常報告制度后，發(fā)現(xiàn)大部分宏觀異常與微觀異常類似，同樣具有短期、中期異常，且不僅僅在震中出現(xiàn)（付虹等，2003）。此次寧蒗MS5.5 地震的宏觀異常主要出現(xiàn)在震中外圍，表明大部分宏觀異常具有與微觀異常類似的特征。

3 結論

通過對2022 年1 月2 日寧蒗MS5.5 地震發(fā)生前震中附近地區(qū)的地震學、地下流體、定點形變等觀測資料的分析，得到以下幾點認識。

寧蒗MS5.5 地震前區(qū)域MS≥5.0 地震平靜10 年，ML≥3.0 地震形成圍空，利用區(qū)域空區(qū)長軸統(tǒng)計公式，計算得到未來發(fā)震震級為5.8±0.5，主震發(fā)生在空區(qū)邊緣，震中附近50 km 范圍內ML≥3.0 地震經(jīng)歷了平靜—活躍—平靜—發(fā)震的過程，與寧蒗地區(qū)多次MS≥5.0 地震震前異常特征相似，可作為該區(qū)MS≥5.0 地震的跟蹤異常指標。

地下流體和定點形變觀測異常顯示，流體異常一般出現(xiàn)在震前7 個月內，定點形變的幅值增大異常多出現(xiàn)在震前3 個月內，二者均可作為短期、中短期異常指標；流體異常臺項比在震中0—100 km、101—200 km 和201—300 km 范圍內分別為75%、42%和18%，定點形變異常臺項比在震中101—200 km 和201—300 km 范圍內分別為33%和27%，表明距震中越近，異常測項比例越高。

（3）寧蒗MS5.5 地震前收到4 項宏觀異常匯報，異常均出現(xiàn)在震中100 km 以外地區(qū)，云龍溫泉斷流出現(xiàn)最晚，距震中最遠（238 km），其他3 項異常有2 項出現(xiàn)在震前3 個月內，但出現(xiàn)時間與震中距線性關系較差，因此宏觀異常僅對區(qū)域地震短期內發(fā)震時間判定有所幫助，不能用于追蹤發(fā)震地點。

（4）地震學異常出現(xiàn)時間早，且有助于發(fā)震地點的判定，而流體和形變異?？捎糜谥卸唐跁r間判定，宏觀異常增多則為短期指標。因此，用地震學特別是3 級地震活動特征確定發(fā)震區(qū)域，用區(qū)域內流體和定點形變以及宏觀異常跟蹤發(fā)震時間，可作為寧蒗地區(qū)中等地震跟蹤方法。