2014年云南景谷MS6.6地震前地震活动变化分析

刘 月 邵志刚

(中国地震局地震预测研究所，中国地震局地震预测重点实验室，北京 100036)

2014年云南景谷MS6.6地震前地震活动变化分析

刘 月 邵志刚

(中国地震局地震预测研究所，中国地震局地震预测重点实验室，北京 100036)

基于Region-Time-Length(RTL)算法，使用震前约6a和15a的地震目录定量检验了2014年景谷MS6.6地震前的地震活动变化。研究时段近6a的分析结果显示： 自2013年初在震中附近检测到地震活动增强，空间异常分布在22.5°～24.5°N，99°～102°E内，异常范围和异常程度随时间由小变大再变小； 综合反映区域地震活动水平的参数RTL面积分——IRTL从2013年8月开始上升，达到峰值点后回落，峰值点至地震发生的时间间隔为9个月。研究时段近15a时，研究区内发生了2007年宁洱MS6.4地震，结果表明： 宁洱地震前检测到地震活动平静； 景谷地震前，先检测到地震活动平静，后于震前1a检测到地震活动增强，异常分布在22.5°～25°N，99.5°～101.5°E范围内，IRTL峰值与地震发生的时间间隔为7个月。这说明即使发震位置相距较近且震级相当的地震，震前的地震活动变化也会明显不同。对于景谷MS6.6，不同研究时段检测到的结果虽有不同，但震前地震活动增强异常区的分布和参数IRTL出现峰值的时间较一致，所以探索RTL空间分布和参数IRTL与发震位置和时间的关系有重要的研究意义。

Region-Time-Length(RTL)算法RTL面积分 景谷地震 地震危险性分析

0 引言

2014年10月7日云南省普洱市景谷傣族彝族自治县发生了MS6.6地震(简称景谷地震)，震中23.4°N，100.5°E，震源深度5km(据中国地震台网中心)。景谷地震发生在川滇菱形块体与密支那-西盟块体或滇西南块体交界附近的红河断裂西侧的无量山区，位于澜沧江断裂以东的思茅-普洱地震带和以西的耿马-澜沧地震带之间(徐锡伟等，2014; 李永华等，2014)。自21世纪以来，该地区发生了多次5级以上地震，包括2007年5月3日的宁洱MS6.4地震。以2014年云南景谷MS6.6为例研究震前震中及周边地区的地震活动变化，对认识地震发生规律及分析地震危险性有重要意义( Gutenbergetal.，1944; Aki，1965; Mogi，1979; 张国民等，2005; 闻学泽等，2008; Gardonioetal.，2015)。

Region-Time-Length(RTL)算法(Sobolevetal.，1997)以地震目录为研究资料，根据RTL(x，y，t)值定量反映震中及周边地区t时刻前的地震活动水平，并应用到震例回顾性检验及地震发生危险性研究中。在1995年1月17日阪神MS7.2(Huangetal.，2001)、 1999年8月17 日土耳其MW7.4(Huangetal.，2002)、 2008年5月12日汶川MS8.0(Huang，2008)等强震前检测到地震活动平静； 在意大利(Gentili，2010)、 中国华北(蒋海昆等，2004a，b)、 甘肃(梅秀苹等，2013)的一些中等强度地震前，以及川滇地区部分MS≥6.0强震前(刘月等，2016a)检测到地震活动平静或增强。在地震危险性研究中，综合衡量区域地震活动水平的物理参数RTL面积分(IRTL)，对2008年于田MS7.3、 2008年汶川MS8.0、 2013年芦山MS7.0及2014年鲁甸MS6.5等强震的发震时间可能存在 “指示”意义(刘月等，2016c，d)，参数IRTL可为分析未来地震的发生时间提供一定的依据。但RTL方法对研究资料的选取时段是否敏感，即对同一研究震例，使用震前不同时段的地震目录得到的结果是趋于一致，还是存在明显差异，这决定了对未来研究点(将要发生的地震)分析结果的准确性。 为了探讨RTL方法对分析资料起始时间的依赖性，本文以2014年云南景谷MS6.6地震为例，分别根据震前约6a和15a的地震资料分析震前RTL空间异常演化与发震位置及IRTL与发震时间的关系。

1 相关理论及基础资料

1.1 RTL算法简介

Region-Time-Length(RTL)方法(Sobolevetal.，1997)以地震目录为研究资料，根据RTL(x，y，t)值衡量研究点(x，y)在t时刻前的地震活动异常程度(方法的具体介绍请参照文献： 刘月等2016a，b)。RTL(x，y，t)是震中距R(x，y，t)、 时间T(x，y，t)以及破裂尺度函数L(x，y，t)分别除以各自标准差后的乘积：

(1)

分析过程中涉及到的主要参数有： 扫描半径Rmax，特征半径r0=0.5Rmax，扫描时间窗Tmax，特征时间t0=0.5Tmax，使用地震目录的最小震级Mmin。实际分析时为了排除正常扰动，把RTL(x，y，t)<-1看作地震活动平静，RTL(x，y，t)>1看作地震活动增强。

1.2 震级完整性分析

通过扩散链法(李闽峰，2002)对地震目录删除余震，然后分析2000-01-01—2014-10-06期间，21.5°～25°N，98.5°～102°E的地震目录的震级完整性。采用了震级-序号图像法(Ogataetal.，1991)、 最大曲率法(MAXC)及拟合度分别为90%和95%的拟合度检测(GFT-90%和GFT-95%)法(Wiemeretal.，2000)，分析区域地震最小完整性震级MC随时间的变化。对结果选择的优先级为GFT-95%>GFT-90%>MAXC，择优后的MC以黑色曲线给出，标注为MC-Best(蒋长胜等，2011)。结果如图1 所示，不同方法得到的区域地震最小完整性震级MC的时序变化结果较为一致，2008年之前MC值最大为ML2.1； 2008年之后为ML1.6。

2 使用2009-01-01—2014-10-06地震目录分析震前地震活动变化

本节使用2009-01-01—2014-10-06期间的地震目录，以每组数据的截止时间标记分析结果。分析过程中，令特征时间t0=12个月，则每组分析资料的起止时间相差Tmax=2t0，即Tmax=24个月。例如，第1组资料为2009-01-01—2010-12-31期间的地震目录，分析结果以数据的截止时间来标记，记为2010-12-31(后文相同)。

2.1 震中的地震活动分析

以景谷地震震中为研究点，分析震前震中附近的地震活动变化。令震级下限等于最小完整性震级，即Mmin=ML1.6，特征半径r0=50km，即扫描半径Rmax=100km，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d。结果如图2 所示，2012年上半年之前，RTL值在0附近变化，即没有检测到地震活动平静或增强，地震活动在背景水平波动； 自2013年初，RTL值开始上升，于2014年2月初达到峰值，之后回落。景谷地震发生时，RTL值已降至较低水平。

图1 震级完整性分析Fig. 1 Magnitude of completeness analysis.a 震级-序号图，色块的颜色表示地震数目； b 不同方法给出的完整震级

图2 景谷地震前震中的RTL值随时间的变化Fig. 2 The temporal variation of the RTL of the epicenter prior to Jinggu earthquake.使用2000-01-01—2014-10-06期间的地震目录，同图3—8

为了比较震级下限对分析结果的影响，在满足震级下限大于最小完整性震级的前提下，随机选取1组数据，令Mmin=ML1.6、 1.8、 2.0、 2.3、 2.5、 2.7，其他参数不变。结果如图3 所示，根据不同的Mmin得到的RTL值虽略有差别，但随时间的变化趋势一致，均于2013年初至发震前检测到地震活动增强。

为了分析空间扫描范围对结果的影响，分别令r0=25km、 50km、 75km、 100km，Mmin=ML2.0，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d。结果如图4 所示，根据不同特征半径得到的RTL值随时间的变化趋势一致； 但r0=25km时，波动较大； 当r0=100km时，RTL峰值为13，明显小于其他结果的峰值，而且自2014年5月检测到地震活动平静，在其他特征半径下没有检测到这种特征。这说明r0太小或太大都会影响结果的稳定性，甚至会影响对异常趋势的判断，所以后文分析时令r0=50km或75km。

图3 不同震级下限得到的RTL值随时间的变化Fig. 3 The temporal variation of RTL by different Mmin.

图4 不同特征半径得到的RTL值随时间的变化Fig. 4 The temporal variation of RTL by different r0.

RTL值由无量纲量R、T及L三者共同决定，为了分析它们与RTL的关系，图5 给出了R、T及L随时间的变化过程。结果显示，自2012年三者总体呈上升趋势，分别于2014年1月底或2月初达到峰值，之后回落。这与RTL随时间的变化趋势较为一致。

前文根据扩散链法删除余震，为了探讨分析结果对剔除余震方法的依赖性，分别采用K-K法(Keilis-Boroketal.，1980)和Reasenberg法(Reasenberg，1985)对地震目录进行处理。令r0=50km，震级下限Mmin=ML2.0，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d。3种删除余震方法得到的景谷地震前的地震活动变化如图6 所示，2013年3—9月，Reasenberg法检测到的RTL波动幅度明显高于其他2种方法。但总的来讲，不同删除余震方法得到的RTL值随时间的变化相近，所以它们对地震活动变化的判断结果是一致的。

图5 无量纲量R、 T、 L随时间的变化Fig. 5 The temporal variation of the dimensionless qualities R，T and L.

图6 不同删除余震方法得到的RTL值随时间的变化Fig. 6 The temporal variation of RTL by different aftershock deletion methods.

2.2 区域地震活动分析

上一节研究了震中的地震活动随时间的变化，下面将分析震前震中及周边地区的地震活动情况，使用2009-01-01—2014-10-06期间的地震资料。空间扫描以网格形式，令研究点以0.25°N×0.25°E滑移，特征时间t0=12个月，滑移步长10d，特征半径r0=50km，震级下限Mmin=ML2.0。

北纬21.5°～25°，东经98.5°～102°的RTL空间分布随时间的变化如图7 所示，限于篇幅，仅列出了可代表地震活动变化过程的结果，图中标识时间为分析资料的截止日期。冷色表示地震活动平静，暖色表示地震活动增强。在震中以西100km的澜沧-耿马地震带最早于2012年4月初检测到小范围的地震活动增强(图7a)； 随着时间的推移，异常逐渐向震中扩散，至2013年2月初，在震中及其西北150km范围内检测到地震活动增强(图7b，c)； 2013年8月，耿马-澜沧地震带和思茅-普洱地震带的异常连在一起，RTL值最高的区域也由之前的震中西北方，转移至其西南方(图7d)； 之后，异常范围以震中为中心，集中在22.5°～24.5°N，99°～102°E，且RTL值不断升高，即地震活动不断增强(图7e)； 随着发震时间的临近，异常范围和异常程度逐渐减弱(图7f)。

图7 景谷地震前RTL空间分布随时间的变化Fig. 7 The space-time evolution of RTL befor Jinggu earthquake.

根据研究区的RTL分布随时间的演化图像，只能定性地观察地震活动变化，为了定量检验区域地震活动水平，计算了图7e红色矩形区的RTL面积分——IRTL随时间的变化。由于异常范围和异常程度在2014年初几乎达到最大，故把此时的异常区看作地震活动增强的主体区域。结果如图8 所示： 在2012年之前(含2012年)，IRTL在较低水平波动； 自2013年不断上升，于2014年1月中旬达到峰值，这意味着区域地震活动水平不断增强，并于2014年1月中旬达到顶峰，IRTL=8.85×105km2； 之后，IRTL回落，区域地震活动逐渐向背景水平恢复。IRTL峰值至地震发生的时间间隔为9个月。这说明IRTL峰值对发震时间可能有指示意义。

3 使用2000-01-01—2014-10-06地震目录分析震前地震活动变化

2007年6月3日发生了宁洱MS6.4(简称宁洱地震)，震中(23.0°N，101.1°E)，该地震的发震时间与景谷地震相隔约7a，震中距约80km。在一定程度上，宁洱地震或许影响了区域地震活动变化。为了进一步探索基于RTL算法的地震活动异常可能存在的前兆特征，以及宁洱地震对景谷地震的影响，后文将使用更长时间尺度(2000-01-01—2014-10-06)，近16a的地震目录进行分析。根据1.3节可知，区域最小完整性震级MC=ML2.1。为了与第2节的分析结果对比，其他参数选取参照第2节。

图8 景谷地震前地震活动异常区(图7e红色矩形包围区域)的IRTL随时间的变化Fig. 8 The temporal variation of IRTL of the anomalous region(highlighted by red rectangle in Figure 7e)prior to Jinggu earthquake.

图9 不同震级下限得到的RTL值随时间的变化Fig. 9 The temporal variation of RTL by different Mmin.使用2000-01-01—2014-10-06期间的地震目录，同图10—12

3.1 震中的地震活动分析

本节将分析景谷地震前震中的地震活动变化，特征半径r0=50km，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d。为了比较震级下限对分析结果的影响，分别令Mmin=ML2.1、 2.3、 2.5。结果如图9 所示，不同Mmin得到的RTL值随时间的变化趋势一致，共检测到3次异常： 1)2003年9月初至2008年4月底检测到地震活动平静； 2)2011年初至2012年7月底再次检测到地震活动平静； 3)2013年11月至景谷地震前检测到地震活动增强。下面将分别展开分析。

2003年9月初至2008年4月底的地震活动平静，可与2007年宁洱地震相对应。在之前的研究中(刘月等，2016a)，检验了川滇地区1976年以来的MS≥6.0强震前震中的RTL值随时间的变化，对2007年宁洱地震使用了震前约6a的资料，检测到地震活动平静，这与本文的分析结果相符。

2008年5月至2010年底，RTL值在0附近波动，即无地震活动平静，也无地震活动增强。于2011年初至2012年7月底检测到地震活动平静，但无强震与之对应。在2.1节，于相同时段仅检测到RTL值在0附近波动，未检测到地震活动平静。这说明研究资料起始时间的不同影响了RTL值随时间的变化，进而影响对地震活动趋势的判断。

2013年11月至景谷地震前检测到地震活动增强，持续时间近1a。与2.1节相同的是，均于震前检测到地震活动增强； 不同的是，本节结果的持续时间仅1a，<2.1节中的2a。

图10 不同特征半径得到的RTL值随时间的变化Fig. 10 The temporal variation of RTL by different r0.

为了比较空间扫描范围对结果的影响，分别令r0=25km、 50km、 75km、 100km，Mmin=ML2.1，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d。结果如图10 所示，r0=50km、 75km、 100km时，RTL值随时间的变化趋势一致。r0=25km时，即Rmax=50km，计算结果与其他参数的明显不同，不仅RTL值波动较大，且于景谷地震前未检测到地震活动增强。造成以上差异的原因，可能是扫描半径过小导致包含的资料信息不足。2.1节中，r0=25km时，RTL值虽波动幅度较大，但随时间的变化趋势与其他r0的计算结果相同。这说明分析资料起始时间不同可能导致分析结果差异较大。

图11 RTL空间分布随时间的变化(2003-09-04—2014-07-28)Fig. 11 The time-space evolution of RTL(2003-09-04—2014-07-28).

3.2 区域地震活动分析

空间扫描时扫描点以0.25°×0.25°滑移，特征时间t0=12个月，滑移步长为10d，特征半径r0=50km，震级下限Mmin=ML2.1。限于篇幅，文中仅列出了能够反映宁洱地震前地震活动平静，以及景谷地震前地震活动平静和增强的代表性结果，如图11 所示。五角星分别代表宁洱MS6.4和景谷MS6.6的震中。

宁洱地震前，于2003年9月在红河断裂和镇远-普洱断裂之间检测到地震活动平静(图11a)； 至2004年底，异常范围不断缩小且逐渐向震中靠拢(图11b)； 于2005年年中至2006年年中，在震中西北的耿马-澜沧断裂带之间检测到大范围的地震活动平静(图11c，d)； 随着发震时间的临近，异常程度减弱，异常范围缩小，仅在距震中约150km的南汀河西支断裂和龙陵-瑞丽断裂之间检测到地震活动平静(图11e)； 临震前在红河断裂和镇远-普洱断裂之间检测到地震活动增强(图11e)，持续数月后减弱； 之后，地震活动平静和增强异常均不明显(图11f)。通过以上分析可知，宁洱地震前以地震活动平静为主，异常程度呈现从小变大再变小的过程。

图12 22°～25°N，89.75°～102°E范围内IRTL随时间的变化Fig. 12 The temporal variation of IRTL of the region of 22°～25°N，89.75°～102°E.

景谷地震前，先检测到地震活动平静，后检测到地震活动增强。2011年初于震中以西的耿马-澜沧断裂带检测到地震活动平静(图11g)； 随着时间的推移，异常的空间分布呈西弱东强的趋势，于2011年11月集中到红河断裂和澜沧江断裂之间(图11h)； 之后异常程度不断减弱，震中周边的地震活动逐渐恢复至背景水平，于2013年2月初，在震中以北约150km检测到小范围的地震活动增强(图11i)； 至2013年8月，于震中以南约150km范围内检测到地震活动增强(图11j)； 2014年初，震中以南和以北的异常连在一起，空间异常以震中为中心，主要分布在22.5°～25°N，99.5°～101.5°E内(图11k)，这与2.2节的空间异常分布范围较接近； 随着发震时间的临近，异常程度逐渐减弱(图11l)。

以上研究区的综合地震活动水平随时间的变化如图12 所示： 宁洱地震前以地震活动平静为前兆异常，参数IRTL的时程曲线于2006年2月下旬降至低谷点，即IRTL出现低谷后16个月宁洱地震发震； 景谷地震前先检测到地震活动平静，IRTL于2010年至2012年初不断降低(RTL<-1)，之后回升，自2013年10月IRTL值(RTL>1)逐渐升高，于2014年3月初达到峰值，之后回落，IRTL峰值至地震发生的时间间隔为7个月。2.2节的研究结果显示，IRTL峰值至景谷地震发生的时间间隔为9个月，这与本节分析结果仅相差2个月，二者比较一致。这说明对于景谷地震，IRTL峰值与地震发生时间的关系受研究资料起始时间的影响不大。

4 总结与讨论

本文通过RTL算法定量分析2014年云南景谷MS6.6地震前震中及周边地区的地震活动变化，为了探索地震活动演化与地震发生位置和时间的关系，对比了不同研究时段和扫描参数的结果。分析表明，使用震前约6a的地震目录时，仅检测到地震活动增强，异常范围以震中为中心，分布在22.5°～24.5°N，99°～102°E范围内，综合反映区域地震活动水平的物理参数IRTL达到峰值点后9个月发震。使用震前约15a的地震目录时： 景谷地震前先检测到地震活动平静，后检测到地震活动增强，参数IRTL达到峰值后7个月发震； 研究区内包括了2007年6月3日宁洱MS6.4地震，检测到宁洱地震前主要表现为地震活动平静，参数IRTL降至低谷点后16个月发震。景谷地震和宁洱地震的震级相差0.2，且震中距仅80km，但震前地震活动变化明显不同，这说明基于RTL方法分析地震危险性时，不能仅根据地震活动平静或增强判断发震震级>7还是<7。

据自2000年的资料，于2011年初和2011年7月检测到地震活动平静，据2009年以来的地震资料却未于以上时段检测到异常，说明研究资料的起始时间不同，可能会导致在同一时段检测到不同的地震活动变化特征，体现了RTL方法对分析资料时间范围选取具有一定的依赖性。但是2种分析结果均于景谷地震前1a检测到地震活动增强，异常集中在耿马-澜沧地震带和思茅-普洱地震带之间，且IRTL出现峰值的时间仅相差2个月。这表明，基于RTL方法的地震活动增强现象 “预测”景谷地震发生的危险性时，对发震位置和时间的 “判断”是一致的。限于RTL方法对研究资料起始时间存在一定的依赖性，即便检测到地震活动平静或增强现象，也不能说明一定会发生地震。但在分析危险区与发震时间时，由于RTL空间异常集中在震中或发震断层周边，这或许可为判断地震发生的危险区域提供依据，同时IRTL曲线的峰值点或低谷点也可为发震时间提供参考。

致谢 田勤俭、 江在森、 闻学泽、 蒋海昆、 李闽峰等研究员和吕晓健副研究员对本文提供了指导，蒋长胜研究员提供了区域震级完整性分析计算程序，文中使用的地震目录来自中国地震台网中心，部分计算是在中国科学院超级计算中心完成的，审稿专家提出了建设性的意见，在此一并表示感谢。

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ANALYSIS OF SEISMICITY CHANGES PRIOR TO THE 2014 YUNNAN JINGGUMS6.6 EARTHQUAKE

LIU Yue SHAO Zhi-gang

(InstituteofEarthquakeScience，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100036，China)

According to the Region-Time-Length(RTL)algorithm，the analysis of seismicity changes prior to the 2014 Yunnan JingguMS6.6 earthquake was conducted by using the earthquake catalogues about 6 and 15 years before this earthquake，respectively. When the studied period was nearly 6 years，an enhancement of seismic activity was detected around the epicenter since the beginning of 2013. The anomalies mainly distributed in the region of 22.5°～24.5°N and 99°～102°E. The range and degree of anomalies changed from small to large，and then to small chronologically. As the surface integral in respect toRTL，the physical parameterIRTL，which could reflect the regional seismicity level，began to increase since August 2013，and then reduced after reaching the peak point. The time length from the peak point ofIRTLcurve to the earthquake occurrence was 9 months. When the analyzed catalogue was nearly 15 years，the 2007 NingerMS6.4 occurred in the studied region. Seismicity quiescence was detected prior to the NingerMS6.4. Before the JingguMS6.6，seismicity quiescence was detected firstly，and then enhanced activity was observed 1 year prior to the earthquake occurrence. The anomalies mainly distributed in the region of 22.5°～24.5°N and 99°～102°E. The time length from the peak point ofIRTLcurve to the earthquake occurrence was 7 months. The above study showed that even the earthquakes location was near and the magnitude was close to each other，a big difference in seismic activity before the earthquakes may exist. Before the JingguMS6.6，there was some difference in seismicity changes according to different beginning time of catalogues，but the distribution of anomalies and the time length from the peak point ofIRTLto the earthquake occurrence were uniform. So there was an important significance for exploring the relationship between the distribution of anomalies and the earthquake location，and the relationship between the time of the peak point ofIRTLand the earthquake occurrence time.

Region-Time-Length(RTL)algorithm，surface integral ofRTL，Jinggu earthquake，seismic hazard evaluation

10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.04.021

2016-02-19收稿，2016-10-27改回。

中国地震局地震预测研究所基本科研业务专项(2015 IES010204)资助。

P315.2

A

0253-4967(2016)04-1070-12

刘月，女，1987年生，2014年于中国科学院力学研究所获得固体力学专业博士学位，助理研究员，主要从事地球动力学和地震活动性研究，电话： 010-88015344，E-mail： liuyue@cea-ies.ac.cn。