根据历史地震记载,1500年以来川滇地区共发生7.0级以上地震41次,其中7.0～7.9级地震39次,8.0～8.9级地震2次,最大地震强度为8.0级。由图2可见,川滇7.0级以上地震主要分布在川滇和川青两块体边界断裂带上,其余分布在滇缅块体中的景洪—腾冲NW向强震带上。从强度而言,川滇和川青块体东边界的龙门山断裂带和小江断裂带地震强度最高,均发生过8.0级地震(图3)。

由此可见,川滇地区高水平地震活动状态及其有序空间分布的特征,与其所处的特殊构造区位和所受的区域应力场应力作用有着密切不可分的关系。

图2 1500年以来川滇M≥7.0地震活动空间分布

图3 1700年以来川滇M≥7.5地震空间分布

图4为川滇7.0级以上历史地震活动时序分布图。由图4a可见,1500年前川滇只有个别7.0级以上地震有记载,所以川滇7.0级以上地震资料起始时间应于1500年算起,但仍有遗漏。其中1700年后7.5级以上地震资料可能比较完整,而7.0级以上地震资料从1900年后才比较完整。

从图4b可看出,川滇7.5级以上地震具有明显的活跃、平静的盛衰交替活动的韵律,平静期时间尺度为50～60年,活跃期内7.5级以上地震间隔时间优势分布为20年左右; 1900～1955年全球处于8.0级以上地震强活跃时段,此期间川滇7.0级以上地震也一直处于活跃中,地震间隔为几年或10年左右; 1955年后川滇7.0级以上地震呈现活跃、平静交替活动的动态过程,平静期长度为12～15年(图4c)。2008年5月12日在龙门山断裂带上发生汶川8.0级地震,打破了川滇12.3年无7.0级以上地震的平静。分析认为,汶川8.0级地震将启动下一个川滇7.0级以上地震活跃期。

图4 川滇历史大震时序分布(a)800～2008年M≥7.0地震;(b)1700～2008年M≥7.5地震;(c)1900～2008年M≥7.0地震

上文已指出,川滇7.0级以上地震主要分布在川滇和川青两块体边界断裂带上,从图3可以看出,1700年以来川滇共发生12次7.5级以上地震,其中11次分布在川青块体东、西边界断裂构造带及川滇菱块东部主要断裂构造带上。这三大断裂构造带交汇于康定一带,形成Y字型构造分布。在印度板块向北东推移过程中所形成的区域应力场作用下,这三大构造带断裂活动彼此影响。

川青块体东边界断裂构造带上的7.0级以上地震主要发生在龙门山、岷江和虎牙等断裂带上,川青块体西边界断裂构造带7.0级以上地震主要分布在鲜水河断裂上; 川滇菱块东部断裂构造带上的7.0级以上地震主要发生在则木河、小江、曲江和石屏—建水等断裂带上。

取康定至川甘交界的武都NE向7.0级以上地震带、康定—甘孜NW向鲜水河7.0级以上地震带、西昌—昆明—石屏SN向7.0级以上地震带进行深入分析研究,结果得出,1700年以来,这三条7.0级以上地震带地震活动基本同步,经历了4个活跃及4个平静的盛衰交替活动过程,2008年5月12日汶川8.0级地震打破这三条地震带32年无7.0级以上地震的平静。其较大的差异性有两点(图5):

(1)三条地震带每个7.0级以上地震活跃期,均是从NE向地震带活动开始进入高能量大震释放阶段。

(2)在同一活跃期内,NE向7.0级以上地震与NW向、NS向7.0级以上地震具有明显盛衰交替活动的特征。NE向7.0级以上地震带地震频次低,NW和NS向7.0级以上地震带地震频次高。基本上,一次NE向地震带7.0级以上尤其是7.5级以上地震发生后,该地震带将处于平静状态,而后在长达数年、十几年时间段内,NW、NS向地震带7.0级以上地震相继交替活动。此地震活动特点决定川青块体东边界断裂构造带7.0级以上地震平静期长,川青块体西边界断裂构造带及川滇菱块东边界断裂构造带7.0级以上地震平静期短。

图5 川青块体东西边界、川滇菱块东边界断裂构造带M≥7.0地震时序分布

上述研究结果表明,岷江—龙门山地震带、鲜水河地震带、云南东部主要构造带地震活动不仅具有显著的盛衰交替性,还存在一定程度的关联性或互动性。其中,岷江—龙门山地震带上的地震活动对其它两个构造带地震的影响程度是比较显著的,在其上发生大震后,将引发另外两个构造带上的强震活动。由此推测,发生在龙门山地震带上的汶川8.0级地震对未来川滇强震丛集活动的启动具有重要的指示意义。那么该地震将对云南东部构造地震活动的强度及发生时间等有何影响呢?

云南东部主要断裂构造带由小江、曲江和石屏—建水等断裂带组成。从图5可看出,云南东部主要构造带7.0级以上地震与川青块体东西边界构造带7.0级以上地震存在北南往返迁移规律,尤其在沿龙门山、岷江、虎牙等断裂带展布的NE向地震带强震活跃期首发震后,云南东部构造带首先出现强震响应,典型震例见表1。

表1 龙门山、岷江、虎牙等断裂构造带与云南东部构造带强震迁移统计表

根据对1900年以来较完整的7.0级以上地震资料的研究,大部分四川7级地震后,在1～2年时间段内,云南将出现不同程度的地震活动响应。统计结果显示,四川7级地震后短期内,云南首先出现响应的地震是中强地震,强度达6级,最高强度为6.7级,6级地震响应最长时间为6个月,优势时段为3个月(比例为57%); 随着区域应力不断调整、增强,能量积累也随之增高,达到7级地震的能量,其释放的高概率时段为四川7级地震后1.3～2.3年(表2、表3)。该统计结果对未来云南东部强震活动最快时间尺度有一定的借鉴。

表2 四川M≥7.0地震后云南首发强震统计表

表3 四川M≥7.0震后半年内云南地区最大地震强度统计表

2003年11月至2006年11月,小江断裂以北及构造附近的鲁甸、盐津发生6次5级地震。研究认为,该构造及附近地区中强震丛集活动过程与所处构造急剧活动有一定程度的内在关系,该区域中强震高度丛集活动是构造释放6.5级以上地震能量的一个重要震兆(刘翔,2006)。

同一地区、地震带的地震活动一般具有一定的共性特征。2006年会泽5.3级地震前,小江断裂带及附近出现中小地震反复活跃的现象,结果,不仅在中小地震活动的条带上发生了会泽地震,而且其后在该中小地震活动条带北端发生两次同等强度的盐津地震(刘翔等,2006)。2008年1月以来,川滇交界一带3级以上地震十分活跃(图6)。若汶川8.0级地震前中小地震的活跃与大尺度区域应力场应力增强有关的话,震后的活跃可能表明该构造在汶川地震后仍处于高应力状态,并有可能通过发生强震的方式来释放构造所积累的能量。

图6 2008年1～7月云南地区M≥3.0地震空间分布

大量地震研究与预报实践工作表明,准确的地震预测判断不仅建立在统计结果、经验等基础上,更关键的是要以定量的科学数据作为充分的依据。

在地震研究中常将中小地震活动的频度N值、b值、地震危险度D值等参数大小的变化作为定量刻画中强或强震危险程度的主要依据,其中:

(1)小震频度往往作为小震活跃与平静的定量标志;

(2)根据古登堡—里克特公式:

lgN=a-bM.(1)

b值反映了大小地震间的比例关系,它决定于岩石中应力大小与破裂应力的百分比;

(3)地震危险度D值反应了地震在时间上的丛集程度。根据陆远忠等(2002)的研究,D值定义为

D=1-exp(-μ/ρ).(2)

其中μ、ρ为待定参数,它们服从weibull分布

f(τ)= μτ^ρ-1exp[-(μτ^ρ)/ρ].(3)

其中τ为两地震的时间间隔。

将图6中云南东北部及川滇交界中小地震活动区作为研究区,6个月为时间窗,对研究区内中小地震活动的各种参数进行全时空扫描、和研究分析,结果得到,研究区M≥6.0地震发生前,该区中小地震活动参数N值、b值、D值都会相应出现显著的高值异常变化。2008年上半年,该研究区M≥3.0地震活动超出40次高警戒的水平,M≥2.0地震b值处于高值状态,M≥2.5地震D值处于高值时段。这三个参数的异常可能是当前云南东北部及川滇交界一带M≥6.0地震孕育的震兆信息显示。

综上所述,孕震中期的5级地震活动丛集异常、短期的中小地震活跃都可能表明云南东部尤其是小江断裂北部及川滇交界一带活动构造可能处于6～7级地震孕育过程。

图6 云南东北部(25°～30°N; 100.8°～106°E)小震活动参数动态变化图(a)M≥3.0地震N-t图;(b)M≥2.0地震b-t图; (c)M≥2.5地震D-t图