基于1966―2006年正式出版的《中国震例》(张肇成等,1988,1990a,b,1999,2000a,b,2006; 蒋海昆等,2013)和2007年云南省震例总结报告^①,对云南的定点形变异常进行统计研究,该时间段内云南省内共发生5级以上地震41组,有记录的定点形变异常83条。其中,5.0～5.9级地震27组,占全部地震的66%; 6.0～6.9级地震8次,占20%; 7.0～7.9级地震6次,占14%,小震级地震多、大震级地震少,符合地震活动总体规律。

根据异常形态特征将定点形变异常分为破年变、速率加大、矢量打结、其他(固体潮畸变,相关系数降低)异常4类。各类典型异常形态特征如图1所示。

图1 震前定点形变典型异常曲线
Fig.1 Typical abnormal curves of fixed point deformation before earthquakes

不同震级前兆异常表现形式有可能存在差异,因此将所选取的41组地震按照不同的震级范围分别统计,具体见表1。从表1可知,83项定点形变

异常中,98%为倾斜类异常,线应变异常仅为2%。这与云南倾斜仪数量较多,且多年观测资料质量连续性较好有关。

表1 不同震级档形变前兆异常分布
Tab.1 Distribution of precursory deformation anomalies in different magnitudes

从表1可知,并非所有地震前都可以观测到形变前兆异常,随着震级增大,出现异常的震例数未成线性增加趋势。5.0～5.9级地震,对应形变异常的地震占地震总数的50%左右,6.0～7.4级地震震前基本都可观测到形变异常。7.5级以上地震只发生2次,其中,1970年通海7.8级地震前周边没有形变观测台站; 1988年澜沧—耿马7.6、

图2 平均异常数量(a)、异常持续时间(b)与震级的关系
Fig.2 Relationship of the average abnormal frequency (a),abnormal maximum duration(b) and magnitude

7.2级地震震中靠近边境一带,没有在台站观测集中区,加之统计范围限定,所以2次7.5级地震震前统计到的异常数量较少。但将异常数量平均到每次地震,从平均异常数量与震级的关系可以看出(图2a),除7级以上地震,平均异常数量总体上随震级增大有加速增长的趋势,这与7级以上地震多发生在远离台站集中区域,且研究范围限制有一定关系。

从图2b可见异常持续时间与震级未发现有明显关系,其中,6.5～6.9级地震异常持续时间最长。

从图3a可见,6级以上地震震前出现形变异常台站的震中距与震级有一定的相关性。5级左右地震震中距变化与震级关系不明显,而6级以上地震随着震级增加,异常震中距成线性增加,即震级越高,异常分布范围越广。

将所研究震例的形变异常数量和出现异常的台站震中距进行统计(图3b),发现7级以上大震前异常多出现在距震中较远的地区(>300 km),5.5～6.9级地震前异常集中在震中距300 km范围内,但基本没有震前预测能用的规律可循。

对所研究的41组地震,将异常最新出现的时间(异常开始时间与发震时间间隔的天数)进行统计,统计新出现的异常数量与距离发震时间的关系,见图4。从图中可以明显看出,异常出现时期多为中短期,且随着发震时间临近,异常频次逐渐增多,在震前75～150 d范围内达到顶峰,后逐渐减少。

图3 震级(a)、前兆异常数量(b)与震中距的关系
Fig.3 Relationship of magnitude(a),the number of precursory anomalies(b)and epicentral distance

图4 新出现的异常数量与时间关系
Fig.4 Relationship of emerging abnormal frequency and time

从图5中可看出,统计结果中各震级档地震异常形态并无明显区别。5.0～5.4级地震,形变速率加大类异常占总数的60%,而5.5～7.4级地震异常多以破年变为主。7.5级以上地震震例较少,且受异常统计范围限制,可能记录不完整,并未发现明显规律。

从以上震例总结结果可见,除随着发震时间的逼近,异常数量有显著增加外,其它的统计特征基本上不能用于指导震前预测。

图5 各震级档形变前兆异常形态分布
Fig.5 Distribution of deformation anomalies morphology in different magnitude

2000年初以来,云南定点形变观测资料出现多次异常,尤其是一些变化幅度较大的在日常跟踪中容易被识别的异常变化,如破年变加速等,与6级以上地震都有较好的相关性。

将趋势异常变化持续时间在1个月以上,变化幅度大于正常年变幅度2倍以上的异常称为显著异常。对云南所有定点形变观测资料进行全时空的异常提取,得到表2。图6给出了部分定点形变显著异常曲线。

图6a为2013年1月至2016年1月云龙台水管倾斜EW向变化情况。水管倾斜自2014年初加速西倾,7月速率减小恢复正常,最大变幅为380.81×10^-3 ″。图6b为2005年1月至2010年1月云龙台水管倾斜EW向变化情况。水管倾斜自2007年3月加速西倾,6月起速率减小,后转折东倾,最大变幅为1 232.1×10^-3 ″。图6c为1993年1月至2006年1月弥渡台水管倾斜EW向变化情况。水管倾斜自2002年初加速东倾,在2003年大姚6.2级地震后速率减缓,最大变幅为1 458.8×10^-3 ″。图6d为2009年1月至2016年1月勐腊

表2 2000—2015年云南定点形变显著异常表
Tab.2 Significant fixed point deformation anomaly in Yunnan since 2000

图6 云南部分定点形变显著异常曲线
Fig.6 Part of significant fixed point deformation anomaly curves in Yunnan

台洞体应变EW向变化情况。洞体应变自2010年2月加速拉张,直至2011年调仪器后恢复正常,而后发生缅甸7.2级地震,最大变幅为21 400.5×10^-8。2013年10月又发生一次加速拉张,拉张过程中发生景谷6.6级地震,震后持续拉张至2015年2月变缓,最大变幅为34 507.85×10^-8(2010年及2013年断数部分为调仪器干扰)。

2000—2015年,云南定点形变共观测到26个测项显著异常,异常持续时间均为1个月以上,异常形态均为破年变和加速变化。对表2给出的异常进行汇总分析,单个测项出现显著异常记为1,按月累计异常数量,结果如图7所示。2000年初以来云南及其邻区6级以上地震发生前,定点形变均观测到显著异常。异常出现后,云南及其邻区首发6级以上地震时间间隔最短为27 d,最长为1 767 d,有88%的地震发生在2年以内(楚雄EW向洞体应变异常暂时未对应地震,统计未算入其中)。如果以1年为尺度,出现异常后1年内发生地震为对应,1年内无震为虚报。则2000年以来异常可以分为12组,其中有9组地震在1年内发生,地震对应率达到75%。

图7 形变显著异常数量与6级以上地震的对应关系图
Fig.7 Correspondence map of deformation significant abnormality frequency and M≥6 earthquakes

根据表2作震级和震中距关系图,从图8可见,6～6.5级地震异常集中分布在300 km内,最远的是470 km; 而7～8级地震异常主要分布在500～700 km,500 km内没有异常。其主要原因为2000年初以来云南境内没有7级以上地震,震中附近没有观测点。

总体来看,震级越大,异常分布范围越广。6～6.5级地震异常分布的震中距可达470 km,7级地震可达到700 km,异常分布比原来震例总结得到的6级地震异常分布震中距为300 km,7级地震500 km要范围大,这主要反映了震例统计的范围增大。

图8 显著异常震中距—震级关系示意图
Fig.8 Relationship map of epicentral distance of significant abnormality and magnitude