观测结果表明,永胜数字化水管倾斜东西向、北南向均有清晰、明显的年变化规律(图1)。东西向观测值一般在每年的2～5月逐渐上升,到6月达到最高值,而后在7～9月以较快速度下降,到10月最低,年变形态呈现出比较规则的波动形态。北南向观测值一般在每年的1～3月逐渐下降,4月达到最低; 而后在5～8月逐渐上升,9月达到最高(偶尔有8月或10月时),然后10～12月下降,年变形态呈现出比较规则的季节性波动形态。

图1 2003～2008年永胜台水管倾斜仪年变曲线
Fig.1 Annual change curve of water-pipe tiltmeter at Yongsheng Station from 2003 to 2008

在汶川8.0级地震前,永胜水管倾斜主要表现为:北南向出现将近1年的大幅度趋势下降异常,东西向自2007年7月起变化速率比以往快

(图2a、图3a)。

北南向:变化最明显从2007年9月初到2008年5月初,水管倾斜,变化量是583.6×10^-3″,同期的2003～2006年,变化量分别是289.5×10^-3″、

图2 永胜水管倾斜北南向观测曲线(a)2005～2008年整点值曲线;(b)2008年5月12日分钟值曲线
Fig.2 Observation curve of water-pipe tilt in NS at Yongsheng Station(a)hour value curve from 2005 to 2008;(b)minute value curve on the May.12, 2008

图3 永胜水管倾斜东西向观测曲线(a)2005～2008年整点值曲线;(b)2008年5月12日分钟值曲线
Fig.3 Observation curve of water-pipe tilt in EW at Yongsheng Station(a)hour value curve from 2005 to 2008;(b)minute value curve on the May.12, 2008

东西向:从2007年12月初到2008年的5月初,水管倾斜变化最明显,变化速率是213.4×10^-3″/月,同期的2003～2006年,变化速率分别是106.7×10^-3″/月、134.4×10^-3″/月、148.4×10^-3″/月、60.3×10^-3″/月。从图2、3可以看出:(1)汶川地震当天,永胜台水管倾斜固体潮双峰双谷分钟值曲线上叠加有汶川大震所激发的瞬态高频同震响应;(2)永胜台的水管倾斜观测值在2007年7月以前,都有比较规则的年变形态,尤其东西向,但是2007年7月10日以后北南向、东西向的变化趋势异于往年,呈现出趋势性异常。北南向向南倾斜,幅度大、延续时间长,打破了以往的年变形态。东西向变化速率高于前4年中的任何一年,曲线上有高频成分叠加,使曲线看起来不光滑,有小结节。

从统计结果看(表1),2005年永胜水管倾斜北南向、东西向的月平均变化量较高,在2005年8月5日发生了云南会泽5.3级地震,震中距213 km。2007年、2008年1～4月的月平均变化量达到历史最高水平,但是在永胜台周边350 km范围内,没有发生5.0级以上的地震。快速地倾斜变化具有一定的短期前兆指示意义,且与地震震级有一定的相关性,快速地倾斜变化往往具有较清晰的物理特征,如起止时间(持续时间)、变化幅度及速度等物理特征具有可读性。对每次中强地震前云南地区地倾斜观测资料进行扫描,可以捕捉到震前短期内发生的一些快速变化图像,并获得相应的物理特征。西南地区各测点地倾斜在震前快速变化的特征表明,永胜测点的变化最为灵敏(牛安福,2004)。因此永胜台水管倾斜的变化,应该与汶川地震有关。

表1 2003年1月至2008年4月永胜水管倾斜月平均变化
Tab.1 Monthly average changes of water-pipe tilt at Yongsheng Station from Jan.,2003 to Apr.,2008

(1)2003年1月～2008年12月永胜地震台气温月均值的变化如图4a所示,从图4a可以看出,在2007年7月至2008年5月汶川地震发生前的这段时间内,该台的气温与往年相比没有明显异常,表明汶川地震的孕育过程中永胜水管倾斜异常没有受到气温的影响。

(2)2003年1月至2008年12月永胜地震台气压月均值的变化如图4b所示,从图4b可以看出,在2007年7月至2008年5月汶川地震发生前的这段时间内,该台的气压与往年差别不大,表明汶川地震的孕育过程中永胜水管倾斜异常没有受到气压的影响。

(3)表2列出了2003年1月至2008年12月永胜地震台记录到的降雨年变化量,并统计了这

图4 2003～2008年永胜台气温(a)、气压(b)月均值曲线
Fig.4 Monthly mean curves of air-temperature(a)and pressure(b)at Yongsheng Station from 2003 to 2008

表2 2003～2008年永胜水管倾斜年变化量与降雨量统计表
Tab.2 Statistic of annual variations of water-pipe tilt and rainfall at Yongsheng Station from 2003 to 2008

2004年北南、东西向分量的变化量比2003年大,2004年12月26日在距离永胜台225 km的双柏发生了5.0级地震。2005年北南向的变化量比2004年大,2005年8月5日在距离永胜台213 km的会泽发生了5.3级地震。2006年的1月至2007年12月,距永胜台350 km范围内没有发生过5.0级以上地震。2007～2008年永胜水管倾斜北南、东西分向的巨大变化量,无法解释。

汶川地震发生在北东走向的龙门山断裂上(张立等,2010),永胜水管倾斜观测点处于川滇交界的九龙—永胜地震带上,丽江—小金河断裂带和宾川—程海断裂带之间,是跨越川滇两省的多条断裂的交汇处。丽江—小金河断裂带与龙门山断裂带同为北东向断裂,同为第四纪活动断层,这两条断裂在地下的某一点是否贯通,是否同为一条断裂?有待进一步研究。

吴翼麟(1994)经过系统清理总结,按现有台站的实际观测精度,形变监测地震的能力半径D_J可用下式估算:lgD_J=0.303(M+1.6),据此,我国形变台网当前的布局,基本可以满足东部监测5级,西部监测6级地震的要求。根据该公式可算出,汶川8.0级地震,形变的监测半径是810.59 km,永胜地震台距离汶川580 km,汶川地震在永胜水管倾斜的监测半径内。因此笔者认为永胜水管倾斜北南向的大幅度、东西向的高速率变化,是汶川地震的异常反映。通过上述分析,在排除了外界气象干扰的前提下,永胜水管倾斜仪不但记录到了汶川地震显著的同震响应,而且记录到了汶川地震前可能的趋势异常变化。

2008年5月汶川地震后,2009、2010年的观测又可见比较清晰的年变规律(图5)。

图5 2009年(a)、2010年(b)永胜台水管倾斜月均值曲线
Fig.5 Monthly mean curve of water-pipe tilt at Yongsheng Station in 2009(a)and 2010(b)