地震的发生受构造运动控制(中国科学院地质研究所,1997),构造运动往往改变了局部岩石圈的物理特性,进而导致岩石圈磁场发生变化,岩石圈磁场异常是地球深部物理过程的重要信息来源之一(丁鉴海等,1994)。云南地区6级以上强震常发生在活动断裂附近,地震与活动断裂带有密切的成因关系(钱晓东,秦嘉政,2008)。小江断裂带是云南地区十分重要的活动断裂带,位于川滇菱形地块南半部的东边界(毛燕等,2016)。它是一条构造成熟度较低的断裂带,尤其是断裂中南段。该断裂带内有多条次级断层,彼此雁行排列,形态复杂,不仅断裂阶区多,断层面陡且转弯亦多,这些部位常处于闭锁状态,应力强烈集中而且易引发强震,历史上曾发生过多次大地震。因此,小江断裂带也成为了地震地磁监测的重点区域,自2014年8月以来,小江断裂带及邻近区域布设了由216个测点构成的地磁总强度监测网,并分别于2015年3月和8月、2016年3月和8月进行了4期观测。

地磁总强度数据经过日变通化、长期变改正后剥离得到岩石圈磁场。研究表明,通过地磁总强度数据反演地面实测岩石圈磁场异常变化,提取有效的震磁信息,可得出较为可靠的结论。顾春雷等(2012)以九江—瑞昌5.7级地震和汶川8.0级地震为研究对象,建立两个震区的岩石圈磁场模型,发现九江—瑞昌5.7级地震前后,地磁总强度变化较为显著,震前震中出现总强度高值异常区,震后该高值异常迅速衰减百余纳特,震中位于总强度高梯度带和低梯度带的交界区; 汶川地震震中位于岩石圈磁场总强度的零值线附近,震区以外区域岩石圈磁场无明显变化。闰素萍等(2010)在分析东大别构造带地震地磁监测区岩石圈磁场特征时得出结论:东大别构造带震磁监测试验区岩石圈磁场总强度分布与该区域构造单元有较好的对应关系,反映了该区域构造分布情况。倪喆等(2014a)在分析芦山7.0级地震前后岩石圈磁场异常变化后认为:芦山地震前岩石圈地磁总强度发生变化,震中位于地磁总强度的零值线附近。倪喆(2014b)研究洱源5.5级地震前后地磁场化异常特征发现,震前测区内相邻期总强度变化的正值区大致均衡,逐渐演变为整个测区都是正值并出现高梯度带,正值的高梯度带再演变为正负值交界的高梯度带,此时震中位于正值高梯度带的边缘; 震后,正负值交界的高梯度带远离震中,正负值区又大致均衡。以上研究中分析了岩石圈磁场变化,没有进一步分析岩石圈磁场变化在浅表和深部的变化以及居里面变化。本文利用已获取的小江断裂带及邻区4期地磁总强度数据,着重分析了该区域岩石圈磁场在深部、浅表和居里面的变化特征。

利用4期的地磁总强度观测资料,获得小江断裂及其周边区域相邻期岩石圈磁场异常的深部和浅表变化以及居里面变化。分析小江断裂岩石圈磁场在不同深度处的变化特征。2016年5月4日在云南省个旧市(23.28°N,103.23°E)发生了4.6级和4.7级地震,两次地震处于小江断裂带地磁总强度加密观测区内,发震时间也在数据观测期内。下文对个旧地震与岩石圈磁场异常变化相关的震磁信息进行讨论。

小江断裂带居里面变化分布如图2所示。在3个相邻期变化中,居里面变化特征在时间域和空间域上总体都表现为居里面起伏趋势从小江断裂南段、中段到北段持续增大,并且区域逐步扩大。

2015年3—8月,在个旧附近区域居里面起伏趋势增强; 在鲁甸县附近区域起伏趋势减弱。2015年8月—2016年3月,居里面起伏在个旧北部减弱,南部增强,在个旧附近出现居里面起伏趋势增强和减弱的明显边界; 在鲁甸县北端和南端起伏趋势增强。2016年3—8月,个旧附近区域居里面起伏表现为逐渐增强的趋势,之前出现的居里面起伏趋势增强与减弱的边界消失; 而鲁甸县北端和南端居里面起伏增强的趋势更强、增强范围也更大。

小江断裂岩石圈磁场异常深部变化分布如图3所示。在3个相邻期变化中,岩石圈磁场异常深部变化特征在时间域和空间域上总体都表现为从小江断裂南段、中段到北段持续增强,并且磁场增强区域逐步扩大。2015年3—8月,在个旧附近区域磁场增强; 2015年8月—2016年3月,个旧北部磁场变化减弱,南部能量增强,在个旧附近出现磁场变化增强与减弱的明显边界; 2016年3—8月,个旧附近区域磁场变化增强,且能量增强程度更高、范围更大,且文前出现的磁场变化增强与减弱的交界消失。在3个相邻期变化中,鲁甸区域的磁场变化逐渐增强,并逐渐表现出磁场变化增强与减弱的较为明显的边界。

图2 2015年3月—2016年8月小江断裂相邻期居里面变化分布
Fig.2 Distribution of the variation of curiosive in successive period in Xiaojiang fault during March 2015 to August 2016

小江断裂岩石圈磁场异常浅表变化分布如图4所示。在3个相邻期变化中,岩石圈磁场浅表变化特征在鲁甸区域表现为逐渐增强,并在2016年3—8月出现较为明显的磁场变化增强与减弱的边界。2015年3—8月,在个旧附近区域磁场变化增强; 2015年8月—2016年3月,在个旧附近出现磁场变化增强与减弱的边界; 2016年3—8月,个旧附近区域磁场变化增强。

图3 2015年3月—2016年8月小江断裂相邻期深部变化分布
Fig.3 Distribution of deep changes in successive period in Xiaojiang fault during March 2015 to August 2016

图4 2015年3月—2016年8月小江断裂相邻期浅表变化分布
Fig.4 Distribution of the varivation of superficial in successive period in Xiaojiang fault during March 2015 and August 2016

利用2015年和2016年小江断裂带及邻区的地磁总强度4期测量数据,得到了小江断裂及其周边区域岩石圈磁场异常的深部和浅表分布以及居里面变化,进而分析岩石圈磁场异常变化特征。小江断裂岩石圈磁场异常总体表现为从南段、中段到北段逐渐增强; 在个旧和鲁甸附近,岩石圈磁场变化特征明显; 在时间域上,个旧附近磁场变化还表现出增强、减弱、再增强的特征,2015年8月—2016年3月,在居里面、深部和浅表分布中,个旧附近都出现了磁场能量增强和减弱的明显边界。是否可以得出结论:岩石圈磁场异常深部和浅表变化中出现磁场变化增强与减弱的明显边界以及居里面起伏变化的明显边界是有效的震磁信息。在以后的研究中需进行更深入、谨慎的分析。