参考中国地震局“2013年流体观测资料预报效能评估细则”,制定以下4条分类原则,并根据原则对滇东北地区的流体资料进行了评估。

(1)地下流体观测值合理且稳定,并且至少要有4年以上连续资料。

(2)环境因素对资料变化干扰不大或者干扰引起的变化可以通过技术途径和经验途径剔除。

(3)对于符合(1)、(2)条件的观测资料,以观测点为圆心,将250 km半径内M_S≥5.0地震,400 km半径内M_S≥6.0地震作为研究样本,对每项资料进行预报效能的资料评价。

(4)资料稳定、连续,地震对应率和概括率均在60%以上者评为Ⅰ类; 资料稳定、连续,地震对应率和概括率其中之一低于60%评为Ⅱ类; 资料基本稳定、连续,映震效果不是很明显,地震对应率和概括率均低于40%,但是仍然可以用于日常震情跟踪工作的评为Ⅲ类; 资料不稳定,几乎没有任何映震效果的评为Ⅳ类。

按照上述工作思路和评价原则,对2003年以来滇东北地区(25°～29°N,102°～106°E)37个测点的61个测项资料进行逐项梳理,综合评定结果得到Ⅰ类测项32项,占总测项的52%,Ⅱ类测项17项,占总测项的28%,Ⅲ类和Ⅳ类测项12项,占总测项的20%。从评定结果可以看出,滇东北地区地下流体观测资料质量较好,其中水化学测项质量比水物理测项好,41项水化学测项中Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类测项分别为28项、11项、0项和2项,所占百分比分别为68.3%、26.8%、0%、4.9%; 20项水物理测项中Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类和Ⅳ类测项分别为4项、6项、6项和4项,所占百分比分别为20%、30%、30%、20%。所选用的Ⅰ、Ⅱ类测项资料和测点分布见表1和图1。

表1 选用的Ⅰ、Ⅱ类地下流体资料测项一览表
Tab.1 Precursory item of I and II class observation data

图1 选用的 Ⅰ、Ⅱ 类观测资料点及震例震中分布图
Fig.1 Distribution of I,II class observation points and earthquake epicenter

分别使用原始资料日值、五日均值和旬均值对观测资料进行异常识别和提取。对原始资料中异常信噪比较高,直观给一阈值就能得到与地震相关较好的资料,采用原始曲线加阈值的方法提取异常。对从原始曲线不能直接识别异常的资料,分别用相关矩平、K-L拟合分析、CF分析等方法(陆远忠,2002),根据最佳对应原则进行了异常识别和提取。图2为不同分析方法提取的部分异常示意图。

总结异常特征时,采用中国震例编写《地震震例总结规范》(DB/T24-2007),将异常开始时间在震前1个月内出现的作为临震异常,2～6个月为短期异常,6个月至5年为中期异常,超过5年以上为长期异常。

滇东北地区地下流体观测项目在逐年增加,

图2 多种分析方法得到的地下流体前兆异常时间进程曲线示意图
(a)大关CO2 CF日值;(b)昭通水温日值;(c)鲁甸HCO-3矩平五日均值;(d)普格水温矩平五日均值;(e)会东松坪
CO2矩平旬均值;(f)东川CO2 K-L拟合五日均值;(g)巧家大龙潭泉HCO-3旬均值;(h)鲁甸大坪泉水氡CF日值
Fig.2 The time course curve of underground fluid precursory anomaly by a variety of analytical methods (a)CF daily values of CO2 recorded by Daguan Station;(b)daily water temperature value recorded by Zhaotong Station;(c)departure mean value of HCO-3 in five days recorded by Ludian Station;(d)departure mean value of water temperature in five daysrecorded by Puge Station;(e)departure mean value of CO2 in ten days recorded by SongPing Station,Huidong;(f)K-Lfitting mean value of CO2 in five days recorded by Dongchuan;(g)mean value of HCO-3 in ten days recordedby Dalongtan spring in Qiaojian;(h)CF day value of water radon recorded by Daping spring in Ludian

表2 2003～2012年滇东北地区M≥5地震参数
Tab.2 Parameters of M≥5 earthquakes in Northeast Yunnan from 2003 to 2012

所挑选出来的测项起始时间不是统一的,但从得到的结果看观测数量的变化没有对结果造成影响。

2003年11月15日、26日云南省鲁甸县先后发生5.1、5.0级地震,这组地震发生在鲁甸—昭通断裂上,震区处于川滇菱形块体东侧,属于扬子准地台滇东台褶带的滇东北台褶束,NE向断裂、褶皱发育(非明伦等,2004)。

地震前滇东北地区Ⅰ、Ⅱ类地下流体观测资料共有13个测点20个测项,其中有10个测点15个测项出现显著前兆异常,包含中期异常1项,短期异常11项,临震异常3项,且33.3%的异常在震前转折结束。震中距100 km范围内共有5个测点12个测项,其中5个测点的10个测项在震前出现了异常; 震中距100～150 km范围内共有5个测点5个测项,其中4个测点4个测项在震前出现异常; 震中距大于150 km范围共有3个测点3项测项,其中1个测点1项测项出现前兆异常。

2004年8月10日在云南省鲁甸县发生5.6级破坏性地震,极震区烈度为Ⅷ度。

地震前滇东北地区Ⅰ、Ⅱ类地下流体观测资料共有15个测点22个测项,其中有9个测点15个测项出现显著前兆异常,包含中期异常6项,短期异常7项,临震异常2项,且40%的异常在震前转折结束。震中距100 km范围内共有6个测点13项测项,其中6个测点12个测项出现前兆异常; 震中距100～150 km范围内共有6个测点6项测项,其中2个测点2项测项出现前兆异常; 震中距大于150 km范围共有3个测点3项测项,其中1个测点1项测项出现前兆异常。

2005年8月5日在云南省会泽县发生5.3级地震,发震构造为北北西向小江断裂与北东向昭通—鲁甸、会泽等断裂、褶皱带的交汇部位(谢英情等,2005)。

地震前滇东北地区Ⅰ、Ⅱ类地下流体观测资料共有21个测点33个测项,震前有13个测点16个测项出现显著异常。其中中期异常3项,短期异常11项,临震异常2项。50%的异常在震前转折结束。震中距100 km范围内共有11个测点22个测项,其中7个测点10个测项出现前兆异常; 震中距100～150 km范围内共有6个测点7个测项,其中3个测点3个测项出现前兆异常; 震中距大于150 km范围共有4个测点4项测项,其中3个测点3个测项出现前兆异常。

2006年7月22日、8月25日云南省盐津县先后发生5.1、5.0级地震,这组地震发生在北西向的马边—盐津断裂上(非明伦等,2006)。

地震前滇东北地区Ⅰ、Ⅱ类地下流体观测资料共有24个测点38个测项,其中有17个测点24个测项出现前兆异常,包含中期异常3项,短期异常17项,临震异常4项。20.8%的异常在震前转折结束。震中距100 km范围内共有5个测点5个测项,其中3个测点3个测项出现前兆异常; 震中距100～150 km范围内共有3个测点7个测项,其中2个测点4个测项出现前兆异常; 震中距大于150 km范围有16个测点25个测项,其中12个测点17个测项出现了前兆异常。

2012年9月7日11时、12时在云南省彝良县先后发生5.7级、5.6级破坏性双震,地震前滇东北地区Ⅰ、Ⅱ类地下流体观测资料共有33个测点45项测项,有28个测点36项测项出现显著前兆异常(表7)。,包含中期异常8项,短期异常25项,临震异常3项。33.3%的异常在震前转折结束。震中距100 km范围内有10个测点15项测项,全部出现前兆异常; 震中距100～150 km范围内共有18个测点25项测项,其中14个测点17项测项出现前兆异常; 震中距大于150 km范围有5个测点5项测项,其中4个测点4项测项出现前兆异常。

每组地震前滇东北的流体异常月频次时间进程图,如图3所示,从图可见地下流体异常在中期阶段逐步增多,但发展趋势比较缓慢; 地震前3～6个月的短期阶段异常急速增加,到震前3个月异常数量基本增长到前期的一倍,达到最高水平; 震前3个月的短期阶段至临震当月,异常数量有所减少,部分异常转折结束。滇东北地下流体前兆异常在时间上具有明显的阶段性,在本区5.0～5.9级地震发震时间的演化过程中,越邻近地震发生短期异常的数量越多。出现异常项数超过总观测项数的68%,则预示着进入3个月的短期阶段; 部分异常转折结束,则预示着进入一个月的临震时间段。前兆异常在时间上的这种演化特点对于发震时间的判定有一定的指示意义。

图3 地下流体前兆异常月频次统计图
Fig.3 Monthly frequency statistic of the underground fluid precursory anomalies

从图4前兆异常时空演化进程可以看出,滇东北5.0～5.9级地震前100天左右开始,震中100 km范围内异常显著增多,2005年会泽5.3级和2012年彝良5.6、5.7级地震前,前兆异常有向震中收缩的现象,但并不是每组地震前都能勾画出前兆异常随时间向震中迁移的图像。部分学者研究云南2001年施甸中强震震群(黄雍等,2002)、2007年盐津5.1级双震(张立等,2007)、2011年缅甸7.2级地震(张立,2013)震前地下流体异常时,认为震前异常有向震中迁移的现象。滇东北的中等地震前,这种现象并没有普适性。

图4 滇东北几组M>5地震震前前兆异常时空演化进程图
(a)2003年鲁甸5.1、5.0级双震;(b)2004年鲁甸5.6
级震;(c)2005年会泽5.3级地震;(d)2006年盐津
5.1级双震;(e)2012年彝良5.7、5.6级地震
Fig.4 Temporal and spatial evolution process of precursory anomalies before several groups of M>5.0 earthquakes in Northeast Yunnan (a)Ludian M5.1、M5.3 earthquakes in 2003;(b)Ludian M5.6 earthquakes in 2004;(c)Huize M5.3 earthquake in 2005;(d)Yanjin M5.1 double earthquakes in 2006; (e)Yiliang M5.7、M5.6 earthquakes in 2012.