滇西北構(gòu)造地?zé)崽卣骷皩?duì)地震活動(dòng)的影響

王博, 周永勝, 鐘駿, 王月, 解孟雨, 王云, 胡小靜, 張翔

1 中國地震局地質(zhì)研究所，地震動(dòng)力學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029 2 中國地震臺(tái)網(wǎng)中心，北京 100045 3 云南省地震局，昆明 650224

0 引言

活動(dòng)斷裂是地球內(nèi)部與地表聯(lián)系的主要通道，地表水滲流進(jìn)入地殼深部，經(jīng)地?zé)峄蚱渌绞降脑鰷刈饔枚饾u升溫，同時(shí)地球內(nèi)部不同層位的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入，這些攜帶著地球深部組分的地?zé)崃黧w在特定的構(gòu)造條件下以溫泉的形式返回地表.因此，研究活動(dòng)斷裂溫泉分布及其化學(xué)組分、同位素和地?zé)崽卣魇墙沂净顒?dòng)斷裂較好的途徑之一(Bird et al.，1984；Gat，1996；Bayram and Simsek，2005；Palabiyik and Serpen，2008).地下熱水循環(huán)對(duì)斷裂強(qiáng)度和斷裂應(yīng)力狀態(tài)有顯著的影響，在水的作用下, 巖石的抗壓抗剪強(qiáng)度和斷裂摩擦力將大大降低(蔡永恩等，1992；宋娟和周永勝，2013；焦裕等，2019；張雷等，2020)，且隨著循環(huán)深度的加深，這種作用將愈加強(qiáng)烈, 從而影響斷裂的應(yīng)力狀態(tài)和地震活動(dòng)性，所以，地下熱水的循環(huán)與地震孕育、發(fā)生也具有一定的聯(lián)系(林元武，1993；Zhao et al.，2002，2010；Du et al.，2006；Kennedy and van Soest，2007；劉耀煒等，2007；王云等，2019).

滇西北位于松潘—甘孜地塊、揚(yáng)子地塊、印支地塊和騰沖—保山地塊的交匯處，地?zé)峄顒?dòng)十分強(qiáng)烈，構(gòu)造較為發(fā)育，區(qū)內(nèi)有多條走向不同的主要斷裂和分支斷裂(虢順民等，2001；黃小巾等，2014)，這些斷裂在第四紀(jì)晚期有不同程度的活動(dòng)，地震活動(dòng)頻度高，強(qiáng)度大.附近區(qū)域有記載以來的7級(jí)以上地震有4次，分別是1515年6月27日永勝7.8級(jí)地震、1652年7月13日彌渡7級(jí)地震、1925年3月16日大理州7級(jí)地震和1996年2月3日麗江7級(jí)地震.2021年5月21日，在大理州漾濞縣發(fā)生6.4級(jí)地震，再次引起科學(xué)家們對(duì)滇西北地區(qū)地震危險(xiǎn)性的關(guān)注和討論(Yang et al., 2021;張斌等，2021；崔華偉等，2022；Liu et al.，2022；Li et al.，2022).該區(qū)域溫泉數(shù)量較多，在紅河斷裂帶北段和鶴慶—洱源斷裂一帶，尤其是兩條斷裂帶的交匯處更為集中，這可能和斷層切割的深度以及斷層的運(yùn)動(dòng)特征有一定關(guān)系，而這兩個(gè)因素又與地震的發(fā)生密切相關(guān).因此，對(duì)溫泉的分布、循環(huán)和地?zé)崽卣鞯冗M(jìn)行研究，一方面對(duì)識(shí)別地?zé)峄顒?dòng)強(qiáng)度和地?zé)豳Y源開發(fā)利用有著現(xiàn)實(shí)意義，另一方面在解釋地震成因和地震活動(dòng)規(guī)律認(rèn)識(shí)等方面也具有重要意義.

1 數(shù)據(jù)和方法

本文選取區(qū)域(24.8°N—27°N，99.0°E—101°E)內(nèi)95處溫泉，數(shù)據(jù)及來源見表1.分析數(shù)據(jù)包含水溫，pH值，TDS，主要陽離子組分(K+、Na+、Mg2+和Ca2+)，主要陰離子組分(CO32-、HCO3-、F-、Cl-、NO3-和SO42-)以及SiO2含量，以及部分溫泉的氫、氧同位素等.研究區(qū)溫泉采樣點(diǎn)和地震分布見圖1.

地?zé)釡貥?biāo)是在地?zé)崃黧w礦物質(zhì)的化學(xué)平衡基礎(chǔ)上建立的，即地?zé)崃黧w與礦物在一定溫度、壓力條件下達(dá)到平衡，在地?zé)崃黧w上涌到地表時(shí)，雖然溫度降低，但這種平衡仍然存在.雖然地球化學(xué)溫標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中只能給出估算溫度，但對(duì)于識(shí)別不同來源的熱水、熱水形成的礦物環(huán)境及熱水循環(huán)深度等方面仍有非常重要的意義(Chiodini et al.，1991；李學(xué)禮等，2010；Guo et al., 2017；王云等，2018a).常用的地?zé)釡貥?biāo)有基于硅質(zhì)礦物溶解度是溫度的函數(shù)而建立的地?zé)釡貥?biāo)，以及基于深部水熱系統(tǒng)礦物溶解平衡反應(yīng)取決于溫度而建立的離子溫標(biāo)等(Fournier，1977，1979; Fournier and Potter，1982；Giggenbach，1988; Giggenbach et al.，1994).這些溫標(biāo)都有不同的適用條件，當(dāng)水-巖反應(yīng)的平衡程度不高，地下熱水發(fā)生混合作用時(shí)，用離子溫標(biāo)計(jì)算可能得不到合理的結(jié)果(龐忠和等，1990).因此，本文選用基于硅質(zhì)礦物溶解度和熱水焓值建立的硅-焓模型來估算深部熱儲(chǔ)溫度和冷水的混入比(Fournier and Truesdell，1974; Fournier and Potter，1982).計(jì)算公式如下：

HcoldX+Hhot(1-X)=Hspring,

(1)

CcoldX+Chot(1-X)=Cspring,

(2)

式中，Hcold、Ccold分別表示混合前冷水端元的焓(cal·g-1)和SiO2含量(mg·L-1)，一般參考當(dāng)?shù)氐乇砝渌撵手岛蚐iO2含量；Hhot、Chot分別表示混合前熱水端元的焓和SiO2含量；Hspring、Cspring分別為泉水的終焓(cal·g-1)和SiO2含量(mg·L-1)，X為地下冷水混入比.

本文在計(jì)算時(shí)，依據(jù)地溫梯度分區(qū)結(jié)果，選擇不同區(qū)域的冷泉樣品作為冷水端元數(shù)據(jù)(詳見表1備注).以彌渡夾石洞溫泉為例，繪制硅-焓模型圖，計(jì)算得到的熱儲(chǔ)溫度為137 ℃，冷水混入比約為68%(圖2).

2 結(jié)果

溫泉水中氫、氧穩(wěn)定同位素組成與巖漿水和變質(zhì)水具有明顯區(qū)別(陳駿和王鶴年，2004)，是判定溫泉水來源的重要方法之一，也可對(duì)水巖作用與循環(huán)過程進(jìn)行識(shí)別和判定(李廣等，2013；周訓(xùn)等，2015；Li et al.，2018).

圖1 研究區(qū)斷層、地震和溫泉分布Fig.1 The location of faults, earthquakes, and hot springs in the study region

圖2 硅-焓模型計(jì)算的熱儲(chǔ)溫度示例Fig.2 Example of geothermal reservoir temperature calculated by the silicon-enthalpy model

圖3 溫泉和大氣降水δD-δ18O分布Fig.3 Scatter plot of δD and δ18O in hot spring samples and local precipitation

滇西北地區(qū)部分溫泉水的δD和δ18O特征分布如圖3所示.其中，藍(lán)色為云南大氣降水中氫氧同位素值(張貴玲等，2015)，青色為其他研究中溫泉水中氫氧同位素含量(王潔青，2017)，紅色為本研究結(jié)果.GMWL和LMWL分別為全球大氣降水線和適合我國西南地區(qū)的大氣降水線(Craig，1961；Gat，1996；柳鑒容等，2009).由圖3可知，研究區(qū)溫泉?dú)溲跬凰囟喾植荚诖髿饨邓€附近，表明這些溫泉水來源主要為大氣降水，且在遷移過程中由于與巖石之間同位素的不平衡，發(fā)生了水與巖石礦物之間的氧同位素交換的“18O正漂移”現(xiàn)象(顧慰祖，2011).根據(jù)氧同位素與補(bǔ)給高程(ALT)之間的關(guān)系δ18O=-0.002ALT-6.327(柳鑒容等，2009)，計(jì)算出該區(qū)溫泉補(bǔ)給高程范圍為2719～4798 m，這一高度與滇西北地區(qū)海拔高程相當(dāng)，表明了溫泉水的補(bǔ)給源為區(qū)域內(nèi)的大氣降水，在補(bǔ)給地下水后，深循環(huán)過程中經(jīng)地下熱儲(chǔ)層加熱后，沿地表斷裂帶出露.熱儲(chǔ)溫度也隨循環(huán)深度的增大而升高，溫泉水循環(huán)深度可依下式計(jì)算(林元武，1993；徐世光和郭遠(yuǎn)生，2009；Yang et al.，2019)：

D=(tR-tcold)/g+h,

式中，D為循環(huán)深度(km)，g為地溫梯度(℃/km)；tR為熱儲(chǔ)溫度(℃)；tcold為當(dāng)?shù)乩淙臏囟?℃)；h為常溫層厚度(km).

根據(jù)以往對(duì)中國大陸、云南地區(qū)大地?zé)崃鲾?shù)據(jù)、熱導(dǎo)率以及地溫梯度的研究結(jié)果(吳乾蕃等，1988；汪緝安等，1990；汪集旸和黃少鵬，1990；徐青等，1992；何麗娟等，2006)，在研究區(qū)分區(qū)域選取5處典型地溫梯度值(具體數(shù)值見表1)，用來計(jì)算溫泉的循環(huán)深度.常溫層厚度取30 m(彭必建，2016)，計(jì)算得到溫泉水循環(huán)深度為2.3～12.9 km，表明研究區(qū)溫泉的循環(huán)深度主要限制在上地殼及更淺的區(qū)域(查小惠和雷建設(shè)，2013；王云等，2019).研究區(qū)90個(gè)溫泉的熱儲(chǔ)溫度和循環(huán)深度計(jì)算結(jié)果列于表1.

研究區(qū)溫泉出露溫度為19.3～84 ℃，硅-焓模型計(jì)算得到的溫泉熱儲(chǔ)溫度為89～268 ℃.由于溫泉的循環(huán)深度主要表現(xiàn)在上地殼或更淺的區(qū)域，本文把由溫泉熱儲(chǔ)溫度表述的地溫場(chǎng)統(tǒng)稱為淺層地溫場(chǎng).為了更直觀地顯示研究區(qū)域淺層地溫場(chǎng)空間分布特征，通過克里金插值方法，得到滇西北地區(qū)淺層地溫場(chǎng)分布，如圖4所示.其中，暖色代表了較高的熱儲(chǔ)溫度，冷色表示熱儲(chǔ)溫度較低.

3 討論

3.1 地?zé)崽卣髋c構(gòu)造活動(dòng)

Na-K-Mg三角圖解可反映溫泉水的水巖反應(yīng)平衡狀況，據(jù)此可將溫泉水分為完全平衡水、部分平衡水和未成熟水三個(gè)區(qū)域(Giggenbach，1988).把表1中的相關(guān)數(shù)據(jù)投到Na-K-Mg三角圖上(圖5)，結(jié)果表明，研究區(qū)溫泉水樣主要分布在未成熟水和部分平衡水區(qū)域，表明多數(shù)溫泉的水巖反應(yīng)仍在進(jìn)行中.

圖4 滇西北淺層地溫場(chǎng)和地震活動(dòng)分布Fig.4 The shallow geothermal field and earthquake distribution in northwest Yunnan

表1 溫泉水化學(xué)組分、熱儲(chǔ)溫度和循環(huán)深度Table 1 The chemical composition concentration, geothermal reservoir temperature, and circulation depth of hot spring samples

續(xù)表1

續(xù)表1

圖5 溫泉水樣Na-K-Mg三角圖Fig.5 Na-K-Mg ternary diagram of hot spring samples

將這些溫泉按照主要離子成分和濃度進(jìn)行分類，結(jié)果如圖6所示.從圖中可知，滇西北地區(qū)溫泉的水化學(xué)組成與溫泉所處的構(gòu)造位置有密切聯(lián)系，不同斷裂帶溫泉的水化學(xué)組成有較顯著的差異，這表明地下熱水的生成與遷移受構(gòu)造體系制約.程海斷裂和麗江—?jiǎng)Υ〝嗔迅浇鼫厝訦CO3-Ca·Mg類為主，洱源及附近區(qū)域的溫泉水以HCO3·SO4-Na類為主，在通甸—巍山斷裂和蘭坪—云龍斷裂附近區(qū)域溫泉水呈多種類型，沿蘭坪—云龍斷裂溫泉水以SO4-Na類為主，兩條斷裂之間以HCO3-Na類為主.紅河斷裂帶兩側(cè)溫泉?jiǎng)t以SO4-Ca·Mg類為主.一般來說，地?zé)崴h(huán)深度越深，其水化學(xué)離子含量就越高，水化學(xué)類型也越復(fù)雜.前人研究中曾將該區(qū)域的溫泉大致分為兩種類型(上官志冠，1988)，一類是受紅河斷裂帶和鶴慶—洱源斷裂控制的溫泉，具有礦化度高、水化學(xué)類型復(fù)雜、各種離子含量普遍較高的水化學(xué)組成特征.表明這類溫泉循環(huán)深度大、運(yùn)移距離長.另一類是受程海斷裂和麗江—?jiǎng)Υ〝嗔芽刂频臏厝@類溫泉大多具有礦化度低，水化學(xué)類型簡(jiǎn)單，離子組分含量普遍較低的水化學(xué)組成特征，顯示這些溫泉的循環(huán)深度較淺.本研究中，這些溫泉的離子特征和礦化度特征顯示了更為精細(xì)的區(qū)分，程海斷裂和劍川斷裂控制的溫泉特征與前人的研究比較相符，但紅河斷裂沿線和兩側(cè)溫泉特征顯示并不一致，鶴慶—洱源斷裂沿線和紅河斷裂帶北段交匯區(qū)域也顯示了與斷裂沿線不同的溫泉離子特征.雖然研究區(qū)多數(shù)溫泉水處于未成熟水或部分平衡水區(qū)域，但研究區(qū)溫泉水中的Na+/Cl->1，說明溫泉水在地下曾發(fā)生過強(qiáng)烈的水巖反應(yīng)(Palabiyik and Serpen，2008).此外，粘土礦物的共生組合是有效的地質(zhì)溫度計(jì)，伊利石/蒙脫石(I/S)混合層礦物中蒙脫石的百分含量與形成溫度有關(guān)，蒙脫石含量低，伊利石含量高，形成溫度相對(duì)較高.本文計(jì)算得到的溫泉熱儲(chǔ)溫度較大的兩個(gè)區(qū)域分別是通甸—巍山斷裂和龍?bào)础獑毯髷嗔呀粎R以北區(qū)域，以及紅河斷裂帶北段洱源—右所盆地及附近區(qū)域.此外，程海斷裂北段和中段也有部分高值點(diǎn)分布.以往研究對(duì)紅河斷裂帶北段的斷層物質(zhì)礦物成分分析結(jié)果顯示(國家地震局地質(zhì)研究所和云南省地震局，1990)，紅河斷裂帶北段斷層物質(zhì)礦物成分以伊利石和高嶺石為主，蒙脫石含量少，顯示了紅河斷裂帶北段礦物形成溫度約在200℃左右，與本文溫泉熱儲(chǔ)溫度的計(jì)算結(jié)果較為一致.

圖6 溫泉Piper三線圖(a)及沿?cái)嗔褞У姆植?b)Fig.6 Piper diagram of hot spring samples (a) and their distribution in different faults (b)

大地?zé)崃鞲鶕?jù)來源的不同，可分為地殼熱流和地幔熱流(汪集旸等，2015).由于不同來源氦(幔源、殼源和空氣)具有各自典型的同位素(3He/4He)特征，分別為1.1×10-5～1.4×10-5、2×10-8和1.39×10-6(Ra)(Mamyrin et al.，1970；Ozima and Podosek，2002；Ballentine et al.，2005).綜合前人對(duì)川滇地區(qū)溫泉?dú)怏w同位素特征的研究結(jié)果(沈立成，2007；趙慈平等，2012；Tian et al.，2018；Tang et al.，2020；周曉成等，2020)，研究區(qū)和騰沖火山區(qū)等可能存在明顯不同的熱源，騰沖火山區(qū)的3He/4He值較高，但研究區(qū)并沒有顯著的3He/4He比值(0.12～0.71 Ra)，表明研究區(qū)可能主要是地殼生熱，地幔熱流貢獻(xiàn)并不顯著，指示該區(qū)域深大斷裂雖然切割較深，但可能仍然主要限定在地殼深度范圍內(nèi).

3.2 地?zé)岙惓Ｅc地震活動(dòng)

地?zé)崤c地震是地球內(nèi)部能量釋放的不同表現(xiàn)方式，板塊俯沖與碰撞、深大斷裂切割作用、地幔物質(zhì)及深部流體運(yùn)移活動(dòng)以及應(yīng)變能積累等動(dòng)力學(xué)過程都可以同時(shí)引起地震活動(dòng)以及地?zé)釄?chǎng)的變化.地?zé)釄?chǎng)可直接影響巖石的力學(xué)性質(zhì)，分布不均的深部熱結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生較強(qiáng)的熱應(yīng)力，有利于中上地殼脆性層應(yīng)力積累和巖石破裂(安鎮(zhèn)文和朱傳鎮(zhèn)，1985；蔡永恩等，1992；李炳乾等，2000；王云等，2018b).

研究區(qū)內(nèi)包含多條重要的活動(dòng)斷裂，這些斷裂中，又以右旋走滑為主的紅河斷裂較為顯著，新生代以來斷裂活動(dòng)較為強(qiáng)烈.以往對(duì)紅河斷裂帶北段的研究表明(上官志冠和高松井，1987；林元武，1993)，紅河斷裂帶地震活動(dòng)具有明顯的分段性，在洱源亞段，小震活動(dòng)頻度較高，在劍川亞段、大理亞段、彌渡亞段小震活動(dòng)頻度較低，但中強(qiáng)震活動(dòng)與此相反.本文的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示該區(qū)域歷史地震活動(dòng)中，5級(jí)以上地震多分布在活動(dòng)斷裂附近，主要沿紅河斷裂帶北段、麗江—?jiǎng)Υ〝嗔押秃陀颀堁┥綎|麓斷裂分布，程海斷裂雖在歷史上有7級(jí)地震，但整體5級(jí)以上地震頻次較低.5級(jí)以下地震活動(dòng)頻次在整個(gè)滇西北比較分散，與活動(dòng)斷裂分布并沒有呈現(xiàn)較好的一致性分布，可能也指示了大震活動(dòng)與斷裂比較緊密的依賴關(guān)系，但小震活動(dòng)可能不存在這種較強(qiáng)的依賴關(guān)系.

由于受到淺層冷水混合和其他熱交換作用，泉水溫度僅能反映溫泉出露之后的熱信息，而熱儲(chǔ)溫度反映的是地表水深循環(huán)到地下深部加熱區(qū)域的熱信息，更能表征地下熱源的諸多信息.從研究區(qū)地震活動(dòng)和區(qū)域淺層地?zé)岱植继卣鱽砜?，溫泉在地表的出露溫度和地震活?dòng)性聯(lián)系較差，但溫泉熱儲(chǔ)溫度分布與地震活動(dòng)有密切的聯(lián)系.具體表現(xiàn)為：熱儲(chǔ)溫度較小的地方，地震較少；高熱儲(chǔ)溫度和低熱儲(chǔ)溫度交界區(qū)，地震發(fā)生數(shù)量最多，較大地震也多發(fā)生在此區(qū)域(圖4).趙慈平等(2014)對(duì)思茅盆地6級(jí)以上強(qiáng)震研究發(fā)現(xiàn)，盆地內(nèi)地震普遍分布在寧洱—通關(guān)火山地?zé)岙惓^(qū)周圍，認(rèn)為可能是區(qū)內(nèi)巖漿的存在導(dǎo)致上部地殼與下覆殼幔充分解耦，在區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)的作用下該區(qū)上部地殼應(yīng)力集中所致.這些現(xiàn)象都表明深部流體作為熱和物質(zhì)傳遞的載體，對(duì)地震孕育過程具有重要力學(xué)意義(王云等，2018a).

本研究采用2014—2019年全國地震編目網(wǎng)提供的震相報(bào)告，初始速度模型參考了云南地區(qū)的人工地震測(cè)深結(jié)果(Zhang and Wang，2009)，利用雙差層析成像方法(Zhang and Thurber，2003)獲得了研究區(qū)2307個(gè)ML1.0以上地震的精定位結(jié)果，其中ML1.0～1.9地震1376個(gè)，ML2.0～2.9地震772個(gè)，ML3.0～3.9地震133個(gè)，ML4.0～4.9地震23個(gè)，ML5.0～5.9地震3個(gè).這些地震定位結(jié)果顯示(圖7f)，滇西北地區(qū)震源深度基本分布在0～20 km，12 km及以下深度分布較多，約占90%.其中，AA′剖面附近震源深度在0～15 km，DD′剖面附近較深，可達(dá)20 km，而BB′和CC′剖面附近的震源深度較淺，多在10 km以內(nèi)，BB′和CC′剖面有多個(gè)區(qū)域熱儲(chǔ)溫度超過200 ℃，最高可達(dá)235 ℃(圖7b—e)，可能表明熱水的循環(huán)以及對(duì)斷層滑動(dòng)的弱化作用影響較為明顯.Kita等(1980)用斷層氫同位素研究發(fā)現(xiàn)山崎斷裂帶水巖相互作用的深度與微震的震源深度一致，也指示了斷裂帶水運(yùn)移的深度與地震活動(dòng)存在較為直接的影響.地下熱水循環(huán)深度大，水對(duì)斷裂的弱化程度就會(huì)增高，使得斷裂強(qiáng)度變小，斷裂容易發(fā)生錯(cuò)動(dòng)，產(chǎn)生高頻次的中小地震，洱源位于紅河斷裂北段和鶴慶—洱源斷裂等的交匯處，該區(qū)域具有強(qiáng)烈的地?zé)崃黧w和氣體釋放特征，但由于熱水的深循環(huán)作用，降低了斷層面的有效正應(yīng)力，從而使得小震活動(dòng)表現(xiàn)為較易發(fā)生的活動(dòng)特點(diǎn).相反，地下熱水的循環(huán)深度小，水對(duì)斷裂的弱化程度就會(huì)降低，使得斷裂強(qiáng)度變大，斷裂不易錯(cuò)動(dòng)，則在該區(qū)域可積累較大的應(yīng)力，尤其是當(dāng)?shù)責(zé)岙惓^(qū)內(nèi)存在大范圍物性分布差異時(shí)，更易出現(xiàn)強(qiáng)震孕育的可能性(唐晗晗等，2020).

圖7 (a) 重定位地震分布(紅色五角星為漾濞6.4級(jí)地震)； (b)—(e) 分別為剖線AA′、BB′、CC′、DD′兩側(cè)地震震源深度分布和熱儲(chǔ)溫度曲線(紅色)； (f) 重定位后震源深度統(tǒng)計(jì)圖Fig.7 (a) Earthquake distribution in the study area (the red star represents Yangbi M6.4 earthquake); (b)—(e) are profiles of local depths along the lines (AA′,BB′,CC′, DD′) after relocation and the value of geothermal reservoir temperature (red curve), respectively; (f) Histograms of local depths after relocation

圖8 (a) 研究區(qū)最小完備震級(jí)Mc； (b) b值和5級(jí)以上地震對(duì)應(yīng)關(guān)系Fig.8 (a) The regional minimum magnitudes of completeness, Mc; (b) The corresponding relationship between b value and M>5.0 earthquakes in the study area

圖9 滇西北地區(qū)b值逐月分布特征Fig.9 The monthly characteristics of b value in northwest Yunnan

根據(jù)小地震精定位結(jié)果，對(duì)研究區(qū)震級(jí)-頻度關(guān)系的b值進(jìn)行了分析計(jì)算.其中，1990年1月至2021年12月的地震目錄用作b值計(jì)算，1970年1月至1989年12月的地震目錄用作計(jì)算背景b值.本文采用最大似然法估計(jì)b值(Marzocchi and Sandri, 2003)，對(duì)于b值的空間計(jì)算，采用最近地震個(gè)數(shù)法進(jìn)行計(jì)算(Hutton et al., 2010)，即在每個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)處選擇半徑不超過R的最近NS個(gè)地震進(jìn)行b值的計(jì)算，文中取NS為500，R為150 km，網(wǎng)格大小為50 km×50 km.同時(shí)選擇1年為時(shí)間窗長挑選研究區(qū)的地震，并以1個(gè)月為時(shí)間步長進(jìn)行滑動(dòng)，計(jì)算出不同時(shí)段b值的空間分布圖.對(duì)于最小完整性震級(jí)Mc，利用ZMAP軟件中最小完整性震級(jí)Mc的計(jì)算方法(Wiemer, 2001)進(jìn)行計(jì)算，即結(jié)合擬合優(yōu)度測(cè)試(GFT)和修正最大曲率法(MAXC)計(jì)算Mc值曲線.對(duì)于Mc值和b值的時(shí)序曲線，采用滑動(dòng)地震個(gè)數(shù)窗的方式進(jìn)行計(jì)算(Wiemer, 2001; Chen and Zhu, 2020；Zhu，2021)，取地震窗個(gè)數(shù)為300個(gè)，滑動(dòng)步長為20個(gè).此外，為保證計(jì)算過程中震級(jí)大于等于Mc地震的個(gè)數(shù)N(M≥Mc)足夠大(Aki, 1965)，本文設(shè)定需要滿足N≥50，否則不進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算.從計(jì)算結(jié)果來看，b值的大小為0.4～1.8，但研究區(qū)自2001年以來才具有較好的最小完備震級(jí)(圖8a)，故2001年之前的b值計(jì)算精度可能會(huì)存在一定的影響.自2001年以后，低b值(≤0.6，圖8b中紅色虛線)和區(qū)域內(nèi)5.0級(jí)以上地震有較好對(duì)應(yīng)性.

滇西北地區(qū)2019—2021年逐月b值變化特征如圖9所示，圖中五角星為漾濞6.4級(jí)地震.在龍?bào)础獑毯髷嗔雅c通甸—巍山斷裂交匯區(qū)，即大理洱源縣喬后鎮(zhèn)以西附近區(qū)域，多年b值較低，顯示應(yīng)力水平較高.雖然對(duì)于b值是取決于巖石介質(zhì)的非均勻性還是由巖石所處的應(yīng)力狀態(tài)決定仍存爭(zhēng)議(Mogi，1962；Scholz，1968)，但b值在指示巖石脆性度和裂紋加速破裂上有相當(dāng)?shù)囊罁?jù)，在斷裂前兆的應(yīng)力狀態(tài)判定上，也具有可參考的作用(易桂喜等，2008，2013).同時(shí)，此區(qū)域也位于溫泉熱儲(chǔ)溫度等溫線變化較大的區(qū)域，是滇西北地溫梯度高-低分界線區(qū)域，5月21日的大理漾濞6.4級(jí)地震就發(fā)生在此區(qū)域附近.若定義熱儲(chǔ)溫度等溫線變化較大的區(qū)域(梯度帶)為20 km范圍內(nèi)溫差出現(xiàn)超過50 ℃變化的區(qū)域，對(duì)研究區(qū)內(nèi)105次M>5地震進(jìn)行分析，共有62次地震發(fā)生在此種區(qū)域，占比約60%.這可能表明，b值較小、地?zé)崽荻茸兓^大的區(qū)域，是較易發(fā)生中強(qiáng)地震的區(qū)域.

4 結(jié)論

(1)滇西北地區(qū)溫泉分布受控于斷裂構(gòu)造，沿不同斷裂溫泉離子組成特征具有明顯差異性.采用硅-焓模型對(duì)溫泉熱儲(chǔ)溫度進(jìn)行計(jì)算，估算得出的研究區(qū)熱儲(chǔ)溫度為89～268 ℃，平均值約為 175 ℃.其中，低于120 ℃的占10%，在120～200 ℃的占61%，高于200 ℃的占29%，可見，滇西北熱儲(chǔ)多數(shù)為中高溫地?zé)嵯到y(tǒng).

(2)滇西北淺層地?zé)峋哂休^強(qiáng)的空間分布的非均一性，顯示出很強(qiáng)的斷裂構(gòu)造型特征.熱儲(chǔ)溫度較高的兩個(gè)區(qū)域分別是通甸—巍山斷裂和龍?bào)础獑毯髷嗔训慕粎R及以北區(qū)域，以及紅河斷裂帶北段洱源—右所盆地及附近區(qū)域.此外，程海斷裂北段和中段也有部分高值點(diǎn)分布.通甸—巍山斷裂以南區(qū)域段，熱儲(chǔ)溫度低，循環(huán)深度較淺.

(3)熱儲(chǔ)溫度值較低的區(qū)域，地震活動(dòng)少.淺層地溫場(chǎng)高值區(qū)與低值區(qū)轉(zhuǎn)換的地?zé)崽荻葞?，地震活?dòng)強(qiáng).滇西北地震活動(dòng)精定位結(jié)果顯示，震源深度分布與淺層地溫場(chǎng)具有一定的相關(guān)性，高地?zé)岙惓^(qū)震源深度往往較淺.此外，地?zé)釡囟忍荻茸兓^為劇烈的區(qū)域與低b值區(qū)域往往具有較好一致性，更易發(fā)生較大地震.

致謝本研究中采集樣品的溫泉離子、二氧化硅含量和氫、氧同位素測(cè)試分析工作由國家自然災(zāi)害防治研究院的任宏微副研究員、楊朋濤助理研究員、郭麗爽副研究員完成.本工作得到大震短臨跟蹤技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的支持.中國地震局地震預(yù)測(cè)研究所周曉成研究員為本文的完成提供了較多有益參考，兩位審稿人也給與了寶貴修改建議，謹(jǐn)致誠摯謝意.