2021年漾濞MS6.4级地震前兆异常分析

张华英，杨建文，高 琼

（中国地震科学实验场大理中心，云南 大理 671000）

0 引言

根据中国地震台网测定，北京时间2021年5月21日21时48分，云南大理白族自治州漾濞县发生6.4级地震，震中位置25.67°N、99.87°E，震源深度8 km，并发生多次余震，云南省内多地州震感强烈。此次地震打破了云南地区6级地震6年零7个月平静，滇西地区6级地震9年零7个月平静。

地震前的异常表现十分复杂，不仅表现为单一的指标或台站出现异常，而且表现为不同观测手段和前兆异常的群体活动化[1-3]。例如，2017年四川九寨沟7.0地震前1到6个月内，甘东南地区部分倾斜和应变观测数据出现了中短期地震前兆异常变化[4]。2020年新疆于田6.4级地震前于田垂直摆倾斜EW分量破年变异常，和田、于田GNSS观测EW方向均显示了西向运动异常化[5]。

中国地震科学实验场大理中心现有地震观测项目涵盖地下流体、形变，漾濞地震发生前震区周围诸多观测资料均出现了不同程度的异常，中国地震科学实验场大理中心捕捉到了震前异常，并向云南省地震局填报了地震预报卡，三要素正确。本文通过漾濞6.4级地震的前兆观测资料异常分析，并结合基于背景噪声的云南地区波速测量结果，探索用传统前兆观测资料与背景噪声相结合的方法，为今后滇西特别是滇西北地区的短临预报提供经验借鉴。

1 前兆观测资料异常分析

云南省前兆台网现有专业台站13个，滇西地区就占了7个（滇西北有6个，另一个是腾冲台）。滇西地区专业台站分别是：下关、洱源、云龙、弥渡、丽江、永胜、腾冲。漾濞6.4级地震前滇西地区除下关台和丽江台以外，其余台站均出现不同程度异常，异常台站占比高达71%。本文选取异常台站记录到的10条典型异常作为分析研究，主要观测资料为地下流和形变异常，所选台站包含五个省局专业台站和一个县局观测站龙陵，均分布在滇西地区。震中与异常台站分布如图1所示。

图1 震中与异常台站分布图Fig.1 Distribution map of epicenter and abnormal stations

漾濞地震发生前洱源、龙陵、弥渡、腾冲、永胜、云龙的水位、水温、水氡、水汞以及形变等测项的观测资料在短期或中期内均出现了不同程度的异常，详见表1。

表1 漾濞6.4级地震前兆异常特征Table 1 Precursory anomaly characteristics of the Yangbi MS6.4 earthquake

台钻 观测项 异常开始时间/（年-月-日） 异常特征描述 异常开始（或结束）至发震间隔动水位 2021-04-20 水位持续上升 30 d水管倾斜NS分量 2019-12-09 持续南倾 162 d水管倾斜EW分量 2019-12-02 持续向东倾 169 d腾冲 叠水河碳酸泉汞 2021-05-20 临震前1天开始高值突跳 1 d永胜 水管倾斜NS分量 2020-08-24 破年变 273 d云龙 洞体应变EW分量 2021-01-02 破年变 139 d弥渡

1.1 地下流体异常

洱源水化站距离漾濞6.4级地震震中76 km，震前洱源水化站的中层水温和静水位两个测项的观测资料均出现了明显的短临异常。中层水温自2015年10月更换仪器后，观测环境良好，资料连续可靠。2015年11月12日至2016年4月5日洱源中层水温持续下降，2016年5月18日发生了云龙5.0级地震；2016年12月13日至2017年3月18日洱源水化站中层水温持续下降，2017年3月27日发生漾濞5.1级地震。结合以往震例，洱源中层水温出现低值后，两个月内滇西北地区发生5级以上地震的概率高。此次漾濞6.4级地震前，洱源中层水温明显低值异常（图2），再次验证了该条指标对滇西北地区5级以上地震的短临指示意义。

图2 洱源水化站中层水温异常图Fig.2 Water temperature Anomaly in the middle layer of Eryuan hydration station

洱源台静水位2021年5月10起挑头且快速上升，也表现出明显的短临特征（图3）。

图3 洱源水化站静水位异常图Fig.3 Static water level anomaly of Eryuan hydration station

龙陵邦腊掌一号泉水温自2018年9月起持续升高、水氡自2020年8月起一直低值异常。统计1978年以来的数据资料，包括此次漾濞地震在内，邦腊掌一号泉水温持续上升一共出现过五组，持续时间最短3年，最长5年，滇西地区发生5级以上地震的概率为100%（见图4）。

图4 龙陵邦腊掌一号泉水温异常图Fig.4 Water temperature anomaly of Banglazhang No.1 spring in Longling

统计1985年以来的数据资料，包括此次漾濞地震在内，每当一号泉水氡出现低值异常，随后滇西地区出现5级以上概率为100%（见图5）。

图5 龙陵邦腊掌一号泉水氡异常图Fig.5 Radon anomaly of Banglazhang No.1 spring in Longling

此外，从流体方面来看，弥渡水化站动水位从2021年4月20起，地震发生前的一个月内测值快速上升（图6）。腾冲叠水河碳酸泉汞临震前一天大幅升高，测值从4.4 ng/L突升至20 ng/L，测值升高了将近4倍，是较为明显的临震前异常（图7）。

图6 弥渡动水位Fig.6 Midu dynamic water level

图7 腾冲叠水河碳酸泉汞Fig.7 Mercury in carbonated spring of Dieshuihe in Tengchong

1.2 形变异常

形变方面，弥渡台水管倾斜的北南向分量和东西向分量于2019年的12月初同步出现异常，表现为北南分量持续向北倾（图8），东西分量持续向西倾（图9）。结合震例来看，弥渡台的水管倾斜东西向分量异常对半年内滇西地区5级以上地震具有良好的指示意义。

图8 弥渡台水管倾斜NS向Fig.8 Water pipe inclines in NS direction at Midu Station

图9 弥渡台水管倾斜EW向Fig.9 Water pipe inclines in EW direction at Midu Station

此外，永胜台水管倾斜北南向自2020年8月起出现了明显的破年变现象（图10），而云龙台洞体应变量东西向则是在漾濞地震前以往的年变现象消失了（图11）。

图10 永胜台水管倾斜NS向Fig.10 Water pipe inclines in EW direction at Yongsheng Station

图11 云龙洞体应变量EW向Fig.11 Cave strain in EW direction in Yunlong

2 基于背景噪声的云南地区波速测量结果

地下介质速度变化研究是背景噪声地震学的主要应用方向之一。背景噪声波速测量主要依托于台站记录的连续波形资料，波形资料连续、实时记录的特点，决定了背景噪声波速测量结果应该具有捕捉强震发生前短临异常的能力。

鉴于此，在日常的工作中，我们主要基于云南数字地震台网22个台站记录的2018年以来的宽频带垂直分量连续波形数据（图12），采用背景噪声互相关及傅立叶变换等方法，获取了28台站对间的瑞利波走时偏移，并以±1.5倍标准差作为异常阈值，动态跟踪了云南地区波速异常变化特征。并将波速测量结果应用到了云南地区M≥5.0破坏性地震的日常跟踪及分析预测工作中。

图中红色表示波速异常一直在持续的台站对，绿色表示现已恢复，但3个月内仍有指示意义的台站对。

由图12可知，在2021年5月21日漾濞6.4级地震前，异常台站对主要分布于滇西北、滇南和川滇菱形块体内部，且滇西北的异常台站对主要集中分布于漾濞6.4级地震震中附近。图13为震中附近TUS-DAY台站对的瑞利波走时偏移时间序列。

图12 2021年5月21日漾濞6.4级地震前云南地区异常台站对分布Fig.12 Distribution of abnormal station pairs in Yunnan before the Yangbi MS6.4 earthquake

图13 TUS-DAY台站对的瑞利波走时偏移时间序列Fig.13 Rayleigh wave travel time migration time series of TUS-DAY station pairs

由图13可知，对TUS-DAY台站对的瑞利波走时偏移时间序列划定±1.5倍标准差作为异常阈值后，该台站对的超指标异常3个月内对云南地区的M≥5.0地震的发震时刻具有一定的指示意义。另外，从2021年4月21日开始，该台站对的瑞利波走时偏移出现了明显的超指标异常，31天后发生了漾濞6.4级地震，且该超指标异常一直在持续中。

3 结论与讨论

漾濞6.4级地震前滇西地区的前兆观测资料出现不同程度的异常，其中地下流体和形变异常最为明显。洱源水化站水温、水位，弥渡动水位，腾冲叠水河碳酸泉汞等地下流体观测资料在此次漾濞地震前大幅变化，是较为明显的短期异常，而形变资料在震前则更多表现为破年变异常。结合历史震例，洱源中层水温低值异常对滇西北地区尤其大理境内的5级以上地震有较强短临指示意义。龙陵邦腊掌一号泉水温和水氡对滇西地区5级以上地震有较强指示意义，且截止到本文发稿前龙陵邦腊掌一号泉水温、水氡异常仍然持续，是否意味着漾濞6.4级地震后滇西地区仍存在发生5级以上地震危险性？

此外，漾濞地震前云南地区背景噪声也出现异常，且滇西北的异常台站对主要集中分布于漾濞6.4级地震震中附近。可尝试用背景噪声来判定短临地震的地点，且将此新方法更广泛应用到地震短临预报工作中。

以往滇西北地区发生5级以上地震前，洱源水化站水汞，下关水化站水汞、水氡在震前往往都会有明显异常变化，但是此次漾濞6.4级地震，这几条指标均没有出现异常，分析原因，可能是从震源机制解上看此次漾濞地震是走滑型地震，因而没有表现出明显的拉张或压缩。