2014年云南鲁甸6.5级强震前危险区预测回顾和中短临异常特征＊

杨 芬（中国地震局滇西地震预报实验场办公室，云南大理671000）



2014年云南鲁甸6.5级强震前危险区预测回顾和中短临异常特征＊

杨 芬
（中国地震局滇西地震预报实验场办公室，云南大理671000）

摘 要滇西地震预报实验场2013年底和2014年5月上旬分别在年度和年中地震趋势研究报告中提出，2014年度滇东北存在发生6级强地震危险性。2014年8月3日鲁甸6.5级强震发生在预测区域内。2014年鲁甸6.5级强震前地震活动性震兆和地下流体前兆存在中短临异常现象。地震活动性震兆包括云南2009年7月以来6级以上地震平静异常，滇东北5级地震丛集活动和滇东北中强震活跃期进入“强幕”等中期异常背景，以及大盈江断裂5级震群窗短临异常。地下流体前兆2014年6～7月出现同测点不同测项同步性异常和不同测点同测项同步性异常现象。

关键词鲁甸6.5级强震；危险区预测回顾；中短临异常特征

引言

地下水广泛赋存于地震岩石的孔隙之中，能在各种驱动力作用下自由地流动。这一特性，决定了地下水对地壳运动，尤其是对地震的孕育和发生会有较灵敏的响应［1］，这也是地下流体各测项长期作为地震前兆观测手段之一的主要原因。

当震中附近的震源应力场变化、蠕动传播以及应变递次让位等震源演化过程出现，必将作用和牵连处于同一孕震应力应变场作用下的多个应力集中点，产生相应的活动和演化。因此，在同一孕震应力应变场作用下，会观测到前兆同步性异常现象［2－4］。

地震是照亮地球内部结构的一盏明灯，同时也是地球内部应力应变场变化的直接反映，因此，小地震的活动规律可以为中强震预测提供最为直接可靠的信息。

1　鲁甸构造背景与历史地震

滇东北地区（26°N～29°N，102°E～105°E）活动断裂展布丰富［5］，有马边—大关断裂、小江断裂和次一级的昭通—鲁甸断裂（图1）。

图1　滇东北活动断裂分布

1900年以来滇东北共发生5级以上地震83次，其中5.0～5.9级地震70次，6.0～6.9级地震12次，7.0～7.9级地震1次。最大地震为1974年5月11日大关7.1级。

2　滇西实验场年度和年中地震危险区预测情况回顾

滇西地震预报实验场《2014年度云南地区地震趋势研究报告》的2014年度地震危险性预测结论：

（1）滇西地区以（27.48°N，100.72°E）、（26.62°N，101.55°E）、（24.47°N，98.98°E）、（25.33°N，98.25°E）4个点为参考点的矩形区域内，2014年度存在发生6～7级强震危险性（图2中红色区域）。

（2）滇东北地区以（28.3°N，103.8°E）、（27.8°N，104.6°E）、（25.0°N，103.0°E）、（25.7°N，102.1°E）4个点为参考点的矩形区域内，2014年度存在发生6～7级强震危险性（图2中黄色区域）。

（3）滇西南地区以（22.8°N，100.8°E）为参考点，半径100km范围内，2014年度存在发生6级左右地震的危险性（图2中蓝色区域）。

2014年5月上旬提交的滇西地震预报实验场下半年地震危险性预测结论意见（图3）为：三个危险区地震强度均为6级左右，危险区域不变。

2014年5月24日和30日盈江5.6、6.1 和5.1级，4月5日和8月17日永善5.0和5.1级，8月3日鲁甸6.5级，10月7日景谷6.6级地震，这4组地震都发生在年度和年中所预测危险区内，年度和年中地震三要素都预测正确。

3　震兆异常

3.1 云南6级以上地震平静异常

图2　2014年度地震危险区

图3　2014年度下半年地震危险区

云南境内2009年7月9日姚安6.0级地震至2 0 1 4年5月3 0日6级以上地震，平静时间达1 786天。云南6级以上地震平静时间超过700天后，云南存在发生M≥6.5强震危险性（图4），对应率为8／10＝0.80，概括率为8／8＝1.0。2003年大姚6级双震后，云南地区6级以上地震，平静时间长达1 300多天，此后云南地区虽然未发生6.5级以上强震，但连续3年内都发生了6级地震。

2009年7月9日姚安6.0级地震至2014年5月30日6级以上地震，平静时间达1786天，被2014年5月30日盈江6.1级地震打破。上述研究结果表明，6级以上地震平静异常预示着云南存在发生多次6级以上地震或6.5级以上强震危险性。其后2014 年8月3日云南再次发生鲁甸6.5级强震。

图4　云南1965年以来M≥6.0地震时间间隔

3.2 滇东北5级地震丛集活动与本区后续M≥6.5强震相关性研究

研究分析1900年以来滇东北（26°N～29°N，102°E～105°E）5级地震丛集活动与本区后续M≥6.5强震关系（表1）。研究结果表明，滇东北5级地震丛集活动（5.0≤M≤6.0地震频次N≥5次），本区后续4～16个月内会发生M≥6.5强震。

2003年11月至2014年4月滇东北发生9次5级地震，呈现出中等地震丛集活动现象。这次滇东北中等地震丛集活动持续时间10.4年，最后一次地震为2014年4月5日永善5.0级地震，间隔4个月后于2014 年8月3日鲁甸发生6.5级强震。

表1　滇东北5级地震丛集活动与本区后续M≥6.5强震相关性统计表

3.3 滇东北中强震活跃期活动特征分析

20世纪以来，滇东北（26.5°N～29°N，103°E～105°E）M≥4.8地震活动可以分为5个活跃期（图5），M≥4.8地震活动存在“平静—活动”周期性规律。活跃期地震活动有成组发生的特点，活跃期平均持续时间为13年，活动强度呈逐渐增强趋势。4个活跃期有3个活跃期呈现出2次相对集中的活跃高潮，活跃期初期地震活动频次偏低，强度为5级左右，这一期间称之为活跃期“弱幕”；中期会出现5年左右中强地震平静时段；后期地震活动频次和强度明显上升，并且至少有1次6级以上强震参与活动，这一期间称之为活跃期“强幕”。

2003年11月鲁甸5.2级地震启动了滇东北M≥4.8第5个活跃期，2003—2006年连续发生6次5级地震，属活跃期“弱幕”；2006年9月至2012年8月呈现6年中强震平静时段，此平静时段正是“强幕”到来前的重要信号。2012年9月7日彝良5.7和5.6级双震标志着这个活跃期“强幕”的开始。因此滇西实验场在《2014年度云南地区地震趋势研究报告》中提出：未来滇东北地区依然存在发生M≥5.0地震危险性，甚至有发生M≥6.0地震危险性。2014年8月3日鲁甸发生6.5级强震，客观佐证了这一活动规律。

图5　滇东北地区M≥5.0地震M－t图

3.4 大盈江断裂5级震群窗

研究分析1900年以来大盈江断裂M≥ 5.0地震发现，大盈江断裂M≥5.0地震多为震群型（包括双震型），发生震群概率为5／7＝0.71（表2）。

而且大盈江断裂发生M≥5.0震群后，

表2　大盈江断裂5级震群与云南M≥6.0地震相关性统计表

最短9天，最长5个月，云南会发生M≥6.0地震，对应率为5／5＝1.0（表2）。2014年5 月24和30日盈江5.6、6.1和5.1级地震，间隔2个月后，于2014年8月3日鲁甸发生6.5级强震。

4　云南地下流体前兆异常

云南境内2009年7月9日姚安6.0级地震至2014年5月30日6级以上地震，平静时间达1 786天（图4），其后发生了2014 年5月24和30日盈江5.6、6.1和5.1级地震，盈江6.1级地震打破了云南6级以上地震超长时间平静异常状态。盈江3次5级以上地震后，云南地下流体6月中旬至7月不断有新异常出现，预示着有新的地震在孕育。结合云南境内6级以上地震超长时间平静异常，预示着云南仍有发生M≥6.0地震危险性，甚至有发生M≥6.5强震危险性。

4.1 水汞异常指标

洱源20号井水汞日均值≥28ng／L时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图6）。2014年6月26日和28日分别出现52ng／L和28ng／L高值新异常。

洱源水汞日均值≥200ng／L时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图7）。2014年7月16日、7月24日和7月25日分别出现209ng／L、206ng／L和227ng／L高值新异常。

图6　洱源20号井水汞日均值

图7　洱源水汞日均值

4.2 固体二氧化碳异常指标

为突出观测数据日变量，对洱源、下关和鹤庆固体二氧化碳日均值进行一阶差分处理：

Δxi＝xi－xi－1， i＝1，2，…，n（1）其中Δxi为差分值，xi为当天观测值，xi－1为前一天观测值。

洱源固体二氧化碳日均值一阶差分突破3倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图8）。日均值一阶差分2014年6月27日出现97mg／L新异常。

下关固体二氧化碳日均值一阶差分突破3倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图9）。日均值一阶差分2014年6月26日、7月1日和7月11日分别出现－39mg／L、31mg／L和－33mg／L新异常。

鹤庆固体二氧化碳日均值一阶差分突破3倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图10）。日均值一阶差分2014年6月14日和8月1日分别出现65mg／L和56mg／L新异常。

图8　洱源固体二氧化碳日均值一阶差分

图9　下关固体二氧化碳日均值一阶差分

图10　鹤庆固体二氧化碳日均值一阶差分

4.3 水氡异常指标

鹤庆水氡日均值突破2.4倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性（图11）。2014年6月10日至22日、7月2日、14日、30日、8月1日和4日分别出现高值新异常。

巧家水氡日均值突破2.5倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性，或550km范围内存在发生M≥5.8地震危险性（图12）。2014年6月24日出现11.7Bq／L低值新异常。

昌宁水氡日均值突破2.3倍方差线时，

400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性，或450km范围内存在发生M≥6.0地震危险性（图13）。2014年7月6日出现72.8Bq／L高值新异常。

腾冲水氡日均值出现持续性高值异常时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性，或550km范围内存在发生M≥6.0地震危险性（图14）。2014年盈江5级震群后仍处于高值异常。

龙陵水氡日均值≥500Bq／L时，400km范围内存在M≥5.0地震危险性，或550km范围内存在M≥6.0地震危险性（图15）。2014年6月14日至7月8日多次达到指标，7月30日至8月1日再次达到指标。

图11　鹤庆水氡日均值

图12　巧家水氡日均值

图13　昌宁水氡日均值

图14　腾冲水氡日均值

图15　龙陵水氡日均值

4.4 水温异常指标

为消除观测数据某一天日变幅较大对观测质量的影响，对龙陵水温和流量日均值进行60点滑动残差处理：

其中ei为滑动残差值，xi为当天观测值，xi－1为前一天观测值。

龙陵水温日均值60点滑动残差突破2.5

倍方差线时，400km范围内存在发生M≥5.0地震危险性，或550km范围内存在发生M≥6.0地震危险性（图16）。2014年6 月5日、9日、11日、12日和13日分别出现－3.08、－3.03、－3.15、－3.49和－3.40℃低值新异常。

图16　龙陵水温日均值60点滑动残差

4.5 流量异常指标

龙陵流量日均值60点滑动残差突破3倍方差线时，400km范围内存在发生M≥ 5.0地震危险性，或550km范围内存在发生M≥6.0地震危险性（图17）。2014年6 月9日出现－0.001 44L／s低值新异常。

图17　龙陵流量日均值60点滑动残差

地下流体前兆出现同步性异常现象。本文对前兆异常的同步性定义为：不同测项30天内同时达到异常指标值［4］。洱源20号井和洱源水汞，洱源、下关和鹤庆固体二氧化碳，鹤庆、巧家、昌宁、腾冲和龙陵水氡出现不同测点相同测项同步性异常现象。洱源水汞和固体二氧化碳，鹤庆水氡和固体二氧化碳，龙陵水氡、流量和水温出现同一测点不同测项同步性异常现象。同一测点不同测项出现同步性异常和不同测点相同测项出现同步性异常，这两种同步性异常现象同时出现可能是地震孕震过程进入短临阶段的重要标志。

5　结论和讨论

（1）滇西地震预报实验场2013年底和2014年5月上旬分别在年度和年中地震趋势研究报告中提出，2014年度滇东北存在发生6级地震危险性。2014年8月3日鲁甸6.5级强震发生在预测区域内，地震中短期三要素预测正确。

（2）2014年鲁甸6.5级强震前地震活动性震兆存在中短临异常现象。地震活动性震兆包括云南2009年7月以来M≥6.0地震平静异常，滇东北5级地震丛集活动和滇东北中强震活跃期进入“强幕”等中期异常背景，以及大盈江断裂5级震群窗短临异常。

丛集地震反映了区域上或一条构造带上

地震周期性的成丛发生过程，这种周期性必然反映区域上的某些特点，因为地震是构造运动中的一种表现形式，而构造运动的一个基本规律就是周期性。地震丛集现象正是反映了区域构造活动的脉动性特点，地震丛集发生的时期代表了区域构造活动的高潮期，地震丛集的间隔则代表了构造活动的低潮期。地震丛集是构造活动的必然结果［6－7］。

（3）2014年鲁甸6.5级强震前地下流体前兆存在短临异常现象。地下流体前兆2014 年6月至7月出现同测点不同测项同步性异常和不同测点同测项同步性异常现象。

洱源20号井和洱源水汞，洱源、下关和鹤庆固体二氧化碳，鹤庆、巧家、昌宁、腾冲和龙陵水氡，出现不同测点相同测项同步性异常现象。洱源水汞和固体二氧化碳，鹤庆水氡和固体二氧化碳，龙陵水氡、流量和水温，出现同一测点不同测项同步性异常现象。同一测点不同测项出现同步性异常和不同测点相同测项出现同步性异常，这两种同步性异常现象同时出现可能是地震孕震过程进入短临阶段的重要标志。

当震中附近的震源应力场变化、蠕动传播以及应变递次让位等震源演化过程出现，必将作用和牵连处于同一孕震应力应变场作用下的多个应力集中点，产生相应的活动和演化。因此，在同一孕震应力应变场作用下，会观测到前兆同步性异常现象［2－4］。

（作者电子信箱，杨芬：yangfen710806＠sina.com）参考文献

［1］孙丽娟，冀林旺，金镇洪，等.山龙峪井水位异常与地震关系初探.2004，东北地震研究，20（1）：42－48

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The review of tracing forecast with key regions for seismic risk before M6.5 strong earthquake occurred in Ludian，Yunnan 2014 and the
characteristics of medium－short term impending anomalies

Yang Fen
（Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area，Yunnan Dali 671000，China）

Abstract In the middle and annual earthquake trend study reports of Yunnan Province for 2014，the Western Yunnan Earthquake Prediction Study Area proposed the risk of strong earthquakes M≥6.0in northeast Yunnan 2014.The M6.5strong earthquake occurred in Ludian，the prediction area on August 3，2014.We found some medium－short term impending anomalies about seismicity and underground fluid precursors before M6.5strong earthquake occurred in Ludian.The medium－short term impending anomalies include the middleterm anomalies，such as the seismicity with quiescence of earthquakes with M≥6.0in Yunnan from July 2009，earthquakes with M≥5.0cluster activity and the arrival of active episode of strong earthquake in northeast Yunnan，and the short－term impending anomaly with the window of earthquake swarm with M≥5.0in Dayingjiang earthquake fault.The underground fluid precursors indicate the synchronism anomalies of underground fluid precursors with different observation item at one measuring point and different measuring point in one observation item.

Keywords M6.5strong earthquake in Ludian；the review of tracing forcast with key regions for seismic risk；the characteristics of medium－short term impending anomaly

收稿日期：＊2015－02－04；采用日期：2015－06－17。

doi：10.3969／j.issn.0235－4975.2015.10.005

文献标识码：A；

中图分类号：P315.72；