1996年2月3日云南省丽江7.0级地震

云南省地震局 刘丽芳 王世芹 付 虹 张俊伟 马殿军


摘要 | 前言 | 测震台网及基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布及震害 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面
观测台网及前兆异常前兆异常特征分析 |总结与讨论 | 参考文献和参考资料

 

 

 

摘   要

199623日云南省丽江县发生了MS7.0强烈地震,宏观震中位于丽江县城北约25km的上黑水与玉湖之间,极震区烈度为Ⅸ度,极震区为近南北向椭圆。这次地震造成房屋毁坏686824m2,受灾人口逾百万人,特重灾民36万人,无家可归者18.5万人,地震伤亡17366人,其中死亡309人,重伤4070人,直接经济损失30.49亿元人民币。

    丽江7.0级地震序列为主震-余震型,最大余震6.0级,余震衰减正常。余震区长轴呈南北向。震源机制解中节面Ⅰ走向337°,主压应力轴近南北向(方位3°),仰角75°。推测此次地震是在近乎垂直的主压应力作用下,NNW断层产生正倾滑错动的结果,节面Ⅰ为主破裂面。近南北向的玉龙山山前断裂为发震构造。

    地震震中附近地区各类观测台较多,500km范围内共有地震台87个,其中开展测震观测台62个,定点前兆观测台67个。震前异常项目数24个,各类异常共出现44项次,其中地震学异常12项次,其他前兆观测异常31项次,定点前兆观测异常项目14个,定点前兆观测异常台站22个,宏观异常1项次。

    1995年7月至1996年2月,云南地区连续发生了孟连西、武定和丽江3次中强震,丽江地震是最后一个连发的强震。中强震的连发给地震异常和识别带来了一定的困难,本文利用“继承性异常、继承性新异常、新异常等三类异常与未来地震有关”原则对丽江地震的异常进行了识别,并对本次地震的异常特征及有关重要现象进行了分析讨论。

Abstract

On Feb. 3, 1996, an earthquake of MS7.0 occurred in Lijiang county in Yunnan province. The macroseismic epicenter was located between Shangheishui and Yuhu, 25 km north to Lijiang town. The intensity in the meizoseismal area was Ⅸ. The meizoseismal area was elliptic with major axis in NS direction. Buildings of 686824 m2  were destroyed. More than one million people suffered from the disaster, 360000 of them sufferred severely and 185000 of them were homeless. The number of casualties was 17366, among them 309 were killed and 4070 severely injured. The direct economical loss caused by this earthquake was about 3.049 billion Yuan.

The Lijiang earthquake was of mainshock-aftershock type. Its largest aftershock was of MS6.0 and the aftershock attenuation was normal. The major axis of the aftershock area was in NS direction. The focal mechanism solution indicates that the azimuth of the nodal planeⅠwas 337°. The principal compressive stress was in nearly NS direction (with azimuth of 3°)with the elevation angle of 75°. It is guessed that the earthquake was the result of the normal dip slip of the fault in NWW direction under the action of nearly perpendicular principal compressive stress. The nodal planeⅠwas the main rupture plane of this earthquake. The seismogenic structure was the Yulong Shanqian fault in nearly NS direction.

There were 87 seismic stations within the distance of 500km from the epicenter, 62 of them were seismometric staions and 67 of them were precursory observation stations. Before this event there were 44 anomalies in 24 observation items, 12 of them were anomalies in seismic activity and 31 of them were anomalies in other precursory observation items. 1 of them was macroscopic anomaly.

3 strong earthquakes occurred one after another at western Menlian, Wuding and Lijiang in the Yunnan area from July 1995 to February 1996. Among them the MS7.0 Lijiang earthquake was the last earthquake of the group. Because those earthquakes occurred in a group, it was difficult to distinguish or separate precursory anomalies for each earthquake. In this paper, the principle of “the coming earthquake is related to the inherited anomalies, inherited new anomalies or new anomalies” is used to identify anomalies to the Lijiang earthquake. The characteristics of anomalies and other important phenomena are analyzed and discussed at the end of the paper.

前   言

据云南测震台网测定,1996年2月3日19时14分18.1秒在云南省丽江县境内发生了MS7.0级强烈地震。微观震中为27°18′N、100°13′E,宏观震中为27°05′N、100°16′E,微、宏观震中相距约25km,主震震源深度为10km。极震区烈度为Ⅸ度。

 此次地震发生在云南省地震局长期(10年尺度)、中期(1~3年尺度)预测时段内。地震发生后,云南省地震局立即部署大震应急工作,赶赴震区开展震情监视、现场考察和震害评估工作1~6)。

 震区震害主要为大面积房屋倒塌和严重受损,出现较多地裂缝、滑坡、崩塌、跳石等地表破坏现象。地震波及4个地州的9个县92个乡镇,房屋毁坏686824m2,严重破坏3262838m2,死亡309人,重伤4070人。

 历史上自公元886年以来震区附近共发生MS≥5.0级地震19次,其中5.0~5.9级14次、6.0~6.9级4次、7级1次。丽江7.0级地震是继1511年6月1日永胜西北红石崖MS7 级地震之后发生的又一次7级强烈地震。1966年以来震区附近先后发生了1966年9月28日中甸6.4级地震和1975年12月1日丽江5.0级地震,5级以上地震经过11年的平静之后发生了1996年2月3日的丽江7.0级地震。在1975年12月1日丽江5.0级地震后开展了现场考察和灾害评估工作,提交了工作报告7),对地震序列、震害、异常特征及发震构造进行了研究。

 许多专家和学者对丽江地震进行了研究,出版了《一九九六年丽江地震》专著[1],并发表了不少文章和研究报告。作者按震例规范要求,着重从异常判定和地震预测预报认识的方面,系统地整理和研究了与这次地震有关的资料和研究成果,编写出本研究报告。研究判定丽江7.0级地震前有24个观测项目(含地震学)出现了44项次异常,其中地震学异常项目9个,异常项次12条,定点前兆观测异常项目14个,异常项次31条,宏观异常1条

 

测震台网及基本参数

丽江7.0级地震前,震中周围500km范围内共有有人值守测震台和电信传输测震台62个,其中100km范围内有7个,101~200km范围内有7个,201~500km范围内有48个(图1)。震中附近地区遥测台和区域台对地震的监控能力分别为ML≥1.5和ML≥1.0级。这次地震的基本参数和序列目录采用云南地震台网资料,地震的基本参数见表1。 

表1  地震基本参数

Table 1  Basic parameters of the earthquake

 

编号

发震日期

发震时刻

震中位置

震级

MS

震源深

/km

震中地名

结果来源

   

    

φN

λE

1

1996  02  03

19  14  18.1

27°18

100°13

7.0

10

丽江

8

2

1996  02  03

19  14  18.1

27°18

100°13

7.0

10

中甸

9

3

1996  02  03

 

27.2°

100.3°

6.9

 

丽江

10

4

1996  02  03

19  14  22.6

27°15

100°27

6.5

34

丽江

NEIC

5

1996  02  03

19  14  20.0

27.29°

100.29°

6.5

10

丽江

ISC

6

1996  02  03

19  14  19.6

27.34°

100.25°

6.9

10

丽江

BJI

 

图1  丽江7.0级地震前测震台网分布图

Fig.1  Distribution of seismometric stations before the MS7.0

       Lijiang earthquake

 

 

 

地震地质背景 

   

    丽江地震发生的地震地质背景条件请参照《一九九六年丽江地震》一书[1]。下面仅就震区附近的情况加以概述。

 丽江震区位于青藏高原隆起的东南隅,红河断裂和金沙江断裂之东,丽江-剑川断裂之北,即松潘-甘孜褶皱系内的玉树-义墩褶皱带南端。自元古代(Pt)以来,由于古大洋向其北塔里木地块的正向挤压和向东扬子准地台西缘古岛弧带的侧向俯冲,产生大量密集的线状弧形深断裂带,各断裂带具有分支多,相互切割、合并的组合特征。老断裂进一步发展,并沿断裂出现大量断陷盆地。各老断裂所挟持的块体内部也产生由北东-北北东和北北西向的共轭断裂网络,从而构成了本区的主要构造轮廓[2]、[3]。

 丽江震区布格重力异常,一个明显的现象就是相对重力高与重力低呈东西向相间排列,这些相间排列的重力高与重力低又在木里-宁蒗-永胜及中甸-丽江-鹤庆两个显著的重力梯级带的挟持下向南延伸交于鹤庆,再向松桂-洱源-大理-弥渡延伸。地壳速度结构显示出在剑川-丽江断裂以北至中甸附近存在一个上地壳内的高速区(高速块体)(6.30~6.60km/s),深度在5~25km,其周围为相对低速区所包围[1]、[4]。

 震区断裂非常发育,主要有龙蟠-乔后断裂、丽江-剑川断裂、中甸-永胜断裂和玉龙山山前断裂(图2)。震区处在北西、北东和北北西-北北东向3条较大规模构造断裂所围限的三角形断块内。玉龙山山前断裂全长约60km,倾向东,倾角55°~60°,属左旋正断性质,对丽江盆地的形成与发育有重要的控制作用。玉龙山山前断裂为本次地震的主要发震构造[1]、[3]。

 

 

图2  丽江附近断裂构造与历史地震震中分布图

断裂名称:①龙蟠-乔后断裂;②丽江-剑川断裂;③中甸-永胜断裂;

         ④玉龙山山前断裂

Fig.2  Map of fault structure and distribution of historical

       earthquakes around Lijiang area

 

    该区历史上地震活动频繁。自公元886年以来共记载到MS≥5.0级地震19次,其中5.0~5.9级14次、6.0~6.9级4次、7级1次,区内最强的地震是1511年6月1日永胜西北红石崖7 级地震 [5]。

 

 

 

烈度分布及震害

考察[1]、[6]、[7],丽江7.0级地震的宏观震中位于丽江县城北约25km的上黑水与玉湖之间,宏观震中为27°05′N、100°16′E(图3)。极震区烈度为Ⅸ度。各烈度区的主要特征为:

 Ⅸ度区:北起丽江县大具,南到县城以南文笔―漾西以北,东迄丽江大东―文化,西到文海―玉龙雪山一线。极震区为近南北向椭圆,长轴长64km,方向为N3°E,短轴长26km,面积1225km2。其中黄山乡、白华开文村、白沙乡文荣村、金山乡新团六队、大研镇文智十队等村破坏极为严重。地表破坏现象较多,主要有地裂缝、滑坡、崩塌、跳石等,从震区地表破坏的分布来看,地表破坏密集分布于大具―玉湖一带,构成长轴为近南北向、长度约30km的地表破坏主要分布区。黑水村东产生的构造地裂缝呈N20°E延伸,长1.3km,具右阶左行张扭性运动特征。总体为西盘抬升,最大左旋水平位错30cm,最大垂直错距25cm。崩塌滑坡主要分布于玉龙雪山东西两侧,特别是虎跳峡一带,地震崩塌曾一度使交通中断,游客被困。另在震区东部大东―文明一带玄武岩区滑坡亦较发育。白沙乡文化村边的麦田里产生直径2.5m的局部陷落,黑水四社附近的路旁出现少量喷砂冒水现

象。

 

图3  丽江7.0级地震等震线图

Fig.3  Isoseimal map of the MS7.0 Lijiang earthquake

 

 

 

 

 

Ⅷ度区:北起丽江县北部的高寒,南到大理州鹤庆县的辛屯附近,东迄宁蒗县石门坎,西达中甸县龙蟠。长轴长99.5km,方向为N5°E,短轴长60km,面积2434km2。部分Ⅲ类房屋遭到了不同程度的严重破坏,部分Ⅱ类房屋也遭到了不同程度的毁坏。地面破坏主要为岩石崩落,沿金沙江分布于长松―三古一带。

Ⅶ度区:北起丽江县奉科(新民)以北,南达鹤庆县河底、邑头,东迄宁蒗县西川乡,西达丽江县石鼓镇附近。长轴长122.5km,方向为N8°E,短轴长72.5km,面积4151km2。部分Ⅱ类和Ⅲ类房屋遭到了不同程度的严重破坏。

Ⅵ度区:西至迪庆州中甸县小中甸,东到宁蒗县新营盘战河一线,南达鹤庆县松桂西邑以南,北过金沙江到达四川省境内。长轴长196km,方向为N10°E,短轴长125km,面积10906km2。部分Ⅱ类和Ⅲ类房屋遭到了不同程度的中等破坏和轻微破坏。

本次地震有感范围北起四川甘孜州的乡城县,南到云南思茅地区,东至昆明,西达中缅边境,面积约432000 km2。

丽江7.0级地震波及丽江、迪庆、大理、怒江4地州的9县92个乡镇,其中以丽江、中甸、鹤庆3个县受灾最重。房屋毁坏686824 m2,严重破坏3262838 m2,中等破坏7582215 m2,轻微破坏9544224 m2。受灾人口逾百万人,特重灾民36万人,无家可归者18.5万人,因地震造成伤亡17366人,其中死亡309人,重伤4070人,直接经济损失30.49亿元人民币

 

 

 

地震序列 

据云南地震台网测定8),丽江7.0级主震发生后,自1996年2月3日至8月4日半年时间内,震区共发生ML≥1.0级余震5109次,其中1.0~1.9级2035次,2.0~2.9级2842次,3.0~3.9级190次,4.0~4.9级37次,5.0~5.9级4次,6.0~6.9级1次,最大MS6.0级余震发生在主震后30小时。该序列ML≥4.0地震目录见表2。

丽江7.0级地震序列为主震-余震型,主震能量占序列总能量的94.3%(图4),主震与最大余震的震级差为1.0级。图5为这次地震的M-t图,其中a为ML≥1.0地震的M-t 图,b为 ML≥3.0地震的M-t图,从图5b可以更清楚地看出该序列密集-平静-密集成组分布的特征。图6是地震序列的日频度衰减曲线,该余震序列多数余震均集中发生在主震后的当月,尤其是主震后的前几天最为集中,随着时间的推移余震频次逐渐减少。

据云南省地震遥测中心印发的丽江地震目录,发现在主震后2天内ML≤2.3级余震多有遗漏,4天后才基本完整地给出ML≥2.0级地震目录,故序列参数的起算震级取ML2.3。计算得到地震序列的b值为0.84(图7),p=1.20(图8),h=0.9(图9)。从上述图件和参数大小来看,序列h值为0.9不正常,但其他所有参数衰减正常。

图10是丽江7.0级地震及其余震震中分布图。从图中可以看出,云南地震台网测定的主震震中(微观震中)与宏观震中相差约25km。丽江7.0级主震发生在丽江县城北部,最大余震6.0级发生在主震以南的丽江县城附近,距主震约37km。余震活动主要沿丽江盆地西部呈近南北向展布,余震区长约60km,宽约20km,总面积约1000km2。ML≥4.0的余震大体呈北北西与北北东两个条带展布,一般来说较大强余震主要沿主震破裂带附近发生,ML≥4.0级余震的空间分布基本代表了主震破裂迹线的展布。余震震中分布图显示有两处余震分布较少:一处是主震震中附近;另一处是余震区中部余震分布不连续,有一定的间隙空段。

表2  丽江7.0级地震序列目录(ML≥4.0级)Table 2  Catalogue of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence (ML≥4.0)

 

发震日期

发震时刻

 

震中位置

震级

震源深

/km

震中

地名

资料

来源

   

    

φN

λE

ML

MS

1

1996  02  03

19  14  18.1

27°18

100°13

 

7.0

10

丽江

8)

2

1996  02  03

 19  18  30.2

 

 

4.2

 

 

 

 

3

1996  02  03

19  19  53.5

 

 

4.4

 

 

 

 

4

1996  02  03

19  23  55.5

 

 

4.4

 

 

 

 

5

1996  02  03

19  39  40.0

 

 

4.8

 

 

 

 

6

1996  02  03

19  58  19.5

 

 

4.7

 

 

 

 

7

1996  02  03

20  03  25.2

 

 

4.1

 

 

 

 

8

1996  02  03

20  08  12.7

 

 

4.8

 

 

 

 

9

1996  02  03

20  11  31.6

 

 

4.2

 

 

 

 

10

1996  02  03

20  14  47.9

 

 

4.5

 

 

 

 

11

1996  02  03

20  16  26.6

 

 

4.2

 

 

 

 

12

1996  02  03

20  24  02.5

 

 

4.1

 

 

 

 

13

1996  02  03

20  36  53.6

 

 

4.2

 

 

 

 

14

1996  02  03

20  49  07.9

 

 

4.0

 

 

 

 

15

1996  02  03

21  17  27.3

 

 

4.4

 

 

 

 

16

1996  02  03

21  23  16.3

 

 

4.0

 

 

 

 

17

1996  02  03

21  24  56.9

 

 

4.0

 

 

 

 

18

1996  02  03

22  19  32.2

 

 

4.3

 

 

 

 

19

1996  02  04

03  38  57.2

26°59

100°16

4.5

 

10

 

 

20

1996  02  05

00  58  06.2

26°58

100°17

 

6.0

15

 

 

21

1996  02  05

06  57  47.7

26°59

100°13

4.7

 

10

 

 

22

1996  02  05

11  26  10.3

26°58

100°11

 

4.8

5

 

 

23

1996  02  06

03  40  21.1

26°58

100°15

4.0

 

10

 

 

24

1996  02  06

09  42  32.9

27°08

100°16

4.6

 

15

 

 

25

1996  02  06

10  46  27.9

27°13

100°18

4.7

 

15

 

 

26

1996  02  06

15  36  13.6

27°06

100°16

 

5.7

15

 

 

27

1996  02  06

19  04  24.1

26°57

100°15

4.1

 

10

 

 

28

1996  02  07

04  08  57.7

27°11

100°18

 

5.4

15

 

 

29

1996  02  07

09  09  23.9

27°01

100°15

4.0

 

10

 

 

30

1996  02  07

15  19  40.0

26°59

100°16

 

5.0

10

 

 

31

1996  02  07

23  29  23.3

26°57

100°16

4.3

 

15

 

 

32

1996  02  09

06  46  39.0

27°00

100°17

4.3

 

10

 

 

33

1996  02  11

16  43  27.5

27°09

100°18

4.1

 

15

 

 

34

1996  02  14

23  20  41.7

26°57

100°16

4.3

 

10

 

 

35

1996  02  15

09  09  47.7

27°02

100°16

4.0

 

10

 

 

36

1996  02  17

00  57  22.7

26°57

100°15

4.0

 

10

 

 

37

1996  02  24

08  57  36.8

27°08

100°14

4.5

 

15

 

 

38

1996  02  29

07  21  45.0

26°57

100°12

4.1

 

10

 

 

39

1996  03  13

11  52  11.7

26°58

100°16

 

4.8

15

 

 

40

1996  03  28

22  20  26.0

26°48

100°05

4.2

 

15

 

 

41

1996  07  02

15  05  02.0

26°56

100°06

 

5.5

10

 

 

42

1996  07  02

15  41  06.0

26°56

100°06

4.8

 

10

 

 

43

1996  07  02

16  01  54.5

26°52

100°08

4.2

 

15

 

 

 

图4  丽江7.0级地震序列蠕变曲线

Fig.4  Strain release of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

图5  丽江7.0级地震序列M-t图

Fig.5  M-t diagram of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

 

图6 丽江7.0级地震序列日频度曲线

Fig.6  Daily frequency of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

图7  丽江7.0级地震序列b值图(ML≥2.3)

Fig.7  b-value diagram of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

 

图8 丽江7.0级地震序列p值图(ML≥2.3)

Fig.8  p-value diagram of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

 

图9 丽江7.0级地震序列h值图(ML≥2.3)

Fig.9  h-value diagram of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

 

 

图10  丽江7.0级地震及其余震震中分布图

Fig.10  Distribution of the MS7.0 Lijiang earthquake sequence

 

 

 

 

震源机制解和主破裂面

 

据云南传输台网资料,使用初动符号总数为40个,运用P波初动符号图解断层面法,求得丽江7.0级地震的震源机制解见表3及图11(矛盾符号比为0.20)。从图11和表3可见,节面Ⅰ走向337°,倾角50°,倾向NEE。P轴方位3°,仰角75°,即主压应力轴为近南北,显示本次地震以垂直向力作用为主。

结合地质构造、烈度等震线和余震活动等资料,分析认为节面Ⅰ和玉龙山山前断裂的走向基本一致,所以节面Ⅰ为主震初始破裂面。据此推测丽江7.0级地震发生在南北向的玉龙山山前断裂上,是在近乎垂直的压应力场作用下产生的正倾左旋错动的结果[8]、[9]。 

表3  丽江7.0级地震震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of the MS7.0 Lijiang earthquake

编号

节面Ⅰ

节面Ⅱ

P

T

B

X

Y

结果

来源

走向

倾向

倾角

走向

倾向

倾角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

方位

仰角

1

337

NEE

50

6

W

44

3

75

260

4

169

15

275

46

66

40

王绍晋

2

157

 

48

353

 

44

358

81

255

2

164

9

 

 

 

 

HRVD

 

图11  丽江7.0级地震震源机制解图

Fig.11  Focal mechanism solution of the MS7.0 Lijiang earthquake

 

 


观测台网及前兆异常  

 

丽江7.0级地震发生在云南省前兆观测台网较密集的地区,距震中周围500km范围内分布有87个地震台,其中测震观测单项台20个,其他前兆观测单项台12个,综合观测台55个。有测震、水氡、水位、流量、高精度水温、水汞、CO2、地磁D、地磁Z、地电阻率、自然电位、地倾斜、地应力、重力、短基线和短水准等24个观测项目246个观测台项。在62个地震台上有测震观测项目(见图1),67个地震台上有其他定点前兆观测项目(图12、表4);其中0~100km内有5个观测台19个观测台项;101~200km内有9个观测台25个观测项目;201~500km内有53个观测台140个观测项目。这些定点前兆观测台站的观测项目如表4所示,震前都有长期连续可靠的观测资料。

表4  丽江7.0级地震前定点前兆观测项目登记表

Table 4  Summary table of precursory monitoring items on the  fixed observation points before the MS7.0 Lijiang earthquake

 

图12  丽江7.0级地震前定点前兆观测台站分布图

Fig.12  Distribution of precursory monitoring stations before the

        MS7.0 Lijiang earthquake

 

丽江7.0级地震前共出现了24个异常项目。地震学共出现12条异常,包括地震频度、地震空区、地震条带、地震b值、复发周期、波速比、地震尾波、地震平静和窗口地震。定点前兆观测出现了31条异常(图13)14个异常项目,包括水氡、水位、高精度水温、水汞、CO2、pH、HCO3-、SO42-、F―、电导率、自然电位、地倾斜、短水准和短基线。宏观异常1条。

在震中周围100km内有前兆观测台站5个台项19个,出现异常台站2个异常台项4个,异常台站和异常台项百分比分别为40.0%和21.1%;在101~200km范围内有前兆观测台站9个台项25个,出现异常台站和异常台项为4个和5个,异常台站和异常台项百分比分别为44.5%和20.0%;在201~500km范围内有前兆观测台站53个台项140个,出现异常台站和异常台项为16个和22个,异常台站和异常台项百分比分别为30.2%和15.7%。各类异常的具体情况详见表5和图14~56。

图13  丽江7.0级地震定点前兆观测异常分布图

Fig.13  Distribution of precursory anormalies of the MS7.0 Lijiang

        earthquake on the fixed observation points

 

 

表5  异常情况登记表

Table 5  Summmary table of precursory anomalies

丽江地震前,云南地震台网已经具备了较高的地震监控能力,所以地震资料的信度较高。在这里给出的异常主要是在年度趋势研究报告和日常监视预测预报中常用的,在震前发现的异常。由于1995年7月12日孟连西已发生了7.3级地震,对于全省判定有无7级左右地震的地震学指标已很难再用。在表5中给出的云南地区5.0~5.9级地震频度、滇西地区复发周期等曲线是因为孟连西7.3级地震后又看到了新的起伏变化,而且震前1995年底就有部分同志认为它们还可能对应新的强震,才再次作为丽江地震的异常。考虑到无论如何孟连西地震的影响是存在的,故把它们作为二类异常处理,换句话说如果不是孟连西地震在先,它们都应该是一类异常。

 表5中给出的前兆观测异常均有连续完整的观测资料,资料信度高,异常均有较好的地震对应率,预测效能好。由于丽江7.0级地震前分别于1995年7月12日和1995年10月24日先后发生了孟连西7.3级和武定6.5级地震,成组地震的连发给前兆观测异常的识别带来了很大的困难。在这里主要是根据“八五”《震后异常与新地震异常识别研究》11)中“继承性异常、继承性新异常、新异常等三类异常与未来地震有关”的原则,对丽江7.0级地震前的前兆观测变化进行了认真分析、认识,给出了表5中的异常。从表5和图26 ~56可看到,孟连西7.3级和武定6.5级地震后又出现了许多新异常,如攀枝花川05井水位、六库高精度水温、弥渡CO2、弥渡水汞、保山pH、保山HCO3-、昌宁电导率、云龙地倾斜、石屏地倾斜、通海地倾斜、下关短水准、永胜短水准、短基线等。这些异常与孟连西7.3级和武定6.5级地震肯定是无关的。

 

图14  云南地区ML5.0~5.9级地震频度曲线

Fig.14  Curve of frequency of ML5.0~5.9 earthquakes inYunnan area

 

 

图15  云南地区4级双震或震群年频度曲线

Fig.15  Curve of yearly frequency of ML4.0―4.9 bi-shocks or

        cluster in Yunnan area

 

图16  震中周围ML2.5~4.9地震频度曲线

Fig.16  Curve of frequency of ML2.5―4.9 earthquakes around the

        epicentral area

 

 

图17  震中周围ML≥4.0地震频度曲线

Fig.17  Curve of frequency of ML≥4.0 earthquakes around the

        epicentral area

 

图18  滇西北地区地震复发周期曲线

Fig.18  Curve of earthquake recurrent period in the Northwestern

        Yunnan area

 

 

图19  丽江地震前地震空区(a)及空区外内频度比曲线(b)

Fig.19  Seismic gap before the Lijiang earthquake and curve of

        frequency ratio outside and inside the gap area

 

 

图20  滇西地区1976~1995年ML≥5.0地震震中分布图

Fig.20  Distribution of ML≥5.0 earthquakes in west Yunnan area

        from 1976 to 1995

 

 

 

 

图21  滇西地区ML3.0~5.5级地震b值曲线

Fig.21  b-value curve of ML3.0―5.5 earthquakes in the west

        Yunnan area

 

 

图22  滇西北地区波速比月均值曲线

Fig.22  Curve of monthly mean value of wave velocity ratio in the

        northwestern Yunnan

 

图23  洱源台尾波持续时间比曲线

Fig.23  Curve of sustained time ratio of seismic coda wave

        at Eryuan staion

 

 

图24  中甸大理地震带M-t图(a)和M≥6.0地震时间间隔图(b)

Fig.24  M-t diagram (a) and temporal interval diagram (b) of M≥6.0

        earthquakes on the Zhongdian-Dali seismic belt

 

图25  永胜地震窗月频度图

Fig.25  Diagram of monthly frequency in Yongsheng seismic window

 

 

图26  南涧水氡5日均值曲线

Fig.26  Curve of five-day mean value of radon content in

        groundwater at Nanjian station

 

图27  腾冲水氡旬均值曲线

Fig.27  Curve of ten-day mean value of radon content in

        groundwater at Tengchong station

 

图28  龙陵水氡月均值曲线

Fig.28  Curve of monthly mean value of radon content in

        groundwater at Longling station

 

图29 甘孜台水氡旬均值曲线

Fig.29  Curve of ten-day mean value of radon content in

        groundwater at Ganzi station

 

图30 剑川水位旬均值曲线

Fig.30  Curve of ten-day mean value of water level at

        Jianchuan station

 

图31 攀枝花川-05井水位5日均值曲线

Fig.31  Curve of five-day mean value of water level in Sichuan-05

        spring at Panzhihua station

 

图32  下关水位日均值曲线

Fig.32  Curve of daily mean value of water level at

        Xiaguan station

 

图33  腾冲水位5日均值曲线

Fig.33  Curve of five-day mean value of water level at

        Tengchong station

 

 

图34  开远水位日均值曲线

Fig.34  Curve of daily mean value of water level at

        Kaiyuan station

 

 

图35  六库深井水温日均值曲线

Fig.35  Curve of daily mean value of deep well water temperature

        at Liuku station

 

图36  道孚台53泉水温5日均值曲线

Fig.36  Curve of five-day mean value of water temperature in

        53-spring at Daofu station

 

 

图37  弥渡二氧化碳5日均值曲线

Fig.37  Curve of five-day mean value of CO2 content in groundwater

        at Midu station

 

图38  洱源水汞月均值曲线

Fig.38  Curve of monthly mean value of Hg content in groundwater

        at Eryuan station

 

图39  弥渡水汞月均值曲线

Fig.39  Curve of monthly mean value of Hg content in groundwater

        at Midu station

 

 

图40  保山pH值5日均值曲线

Fig.40  Curve of five-day mean value of pH-value in groundwater

        at Baoshan station

 

 

图41  龙陵硫酸根离子5日均值曲线

Fig.41  Curve of five-day mean value of SO42- content in

        groundwater at Longling station

 

 

图42  保山碳酸氢根离子日均值曲线

Fig.42  Curve of daily mean value of HCO3- content in groundwater

        at Baoshan station

 

 

图43  昌宁电导率日均值曲线

Fig.43  Curve of daily mean value of conductivity of groundwater

        at Changning station

 

 

图44  龙陵氟离子5日均值曲线

Fig.44  Curve of five-day mean value of F- in groundwater at

        Longling station

 

 

图45  元谋自然电位EW向日均值曲线

Fig.45  Curve of daily mean value of self potential (EW) at

        Yuanmou station

 

 

图46  永胜地倾斜旬均值曲线

Fig.46  Curve of ten-day mean value of tilt at Yongsheng station

 

 

 

图47  云龙地倾斜日均值曲线

Fig.47  Curve of daily mean value of tilt at Yunlong station

 

 

 

图48  西昌地倾斜5日均值曲线

Fig.48  Curve of five-day mean value of tilt at Xichang station

 

 

图49  康定地倾斜月均值曲线

Fig.49  Curve of monthly mean value of tilt at Kangding station

 

 

图50  姑咱地倾斜5日均值曲线

Fig.50  Curve of five-day mean value of tilt at Guza station

 

 

 

图51  通海地倾斜(a.EW向; b.NS向)日均值曲线

Fig.51  Curve of daily mean value of tilt (a. EW; b. NS) at

        Tonghai station

 

 

 

 

图52  石屏地倾斜日均值曲线

Fig.52  Curve of daily mean value of tilt at Shiping station

 

 

图53  永胜短基线月测值曲线

Fig.53  Curve of monthly observed value of short base line at

        Yongsheng station

 

 

图54  永胜短水准月测值曲线

Fig.54  Curve of monthly observed value of short leveling at

        Yongsheng station

 

 

图55  下关短水准月测值曲线

Fig.55  Curve of monthly observed value of short leveling at

        Xiaguan station

 

 

图56  通海短水准月测值曲线

Fig.56  Curve of monthly observed value of short leveling at

        Tonghai station

 

前兆异常特征分析

 

1.丽江7.0级地震发生在4级地震空区和5级地震条带的空段上

1988年1月10日宁蒗5.5级地震后至1995年9月4日,在滇西北地区形成了一个4级以上地震的半椭圆形的空区(半椭圆左侧的怒江、中缅交界一带自1965年至1995年为4级以上地震的少震区),而后出现了历时5个月的平静之后发生了丽江地震。从图19b看该空区的内外频度比异常是非常显著的。

自1976年龙陵7.3、7.4级和宁蒗、盐源6.7、6.4级地震后,滇西地区的M≥5级地震都发生在北东条带上,且在1996年2月3日丽江7.0级地震周围一直都比较空,1988年就用该空段预测过地震,结果失败了。1992年12月从永胜5.4、5.1级地震开始,在中甸至大姚一带出现了一条新的北西向5级以上地震条带(图20)。1993年9月在滇西地震预报实验场召开的川滇紧急会商会上,云南省地震局就注意到了这一现象,并已把它看作强震的征兆。5级以上地震北西带在丽江7.0级地震周围也形成了空段。

2.中甸大理地震带缺震异常显著,短期阶段小震窗异常活跃

中甸大理地震带本世纪以来有9次M≥6级地震(图24a),6级以上地震最长的时间间隔为24年(图24b)。而1966年的中甸6.4级地震到1995年底的时间间隔长达30年之久,表明M≥6级地震时间间隔超过了历史极限,该区缺M≥6级地震,近年里发震的可能性较大[10]。短临阶段永胜小震窗的频度异常突出,表明小震活动逐渐向震中附近逼近。

3.震前1~3年震中附近地区中小地震活动增强以及介质处于非稳态现象显著

在震中周围1°´1°范围内ML2.5~4.9级地震出现了1980年以来的最高活动水平,震中周围2°´2°范围内不同级别的中小地震活动也呈现了多年来的最高活动水平;洱源台波速比出现了有资料以来的最大变化,与孟连西7.3级地震前澜沧台的变化相似;同时洱源台的尾波持续时间比也出现了长达一年的低值异常,表明滇西北地区有强震在孕育[11~14]。

4.跨断层短水准、短基线出现了“巨变”异常

永胜跨断层短水准、短基线自1994年开始出现了大幅度的涨落变化,因该测点以往出现异常对应了2次滇西南的7级地震,因此用它对应了1995年的孟连西7.3级地震。丽江7.0级地震发生后,再仔细分析,发现实际情况是前两次滇西南地震前的异常幅度远没有这次大,1994~1995年短水准、短基线的变化是正常变化的几十倍,真可谓“巨变”异常。

5.前兆观测异常以流体和形变为主

丽江7.0级地震前出现了14个前兆观测异常项目31个异常项次,其中流体学科异常占18项次(水氡4项次、水位5项次、高精度水温2项次、水汞2项次、CO2 1项次、pH值1项次、HCO3- 1项次、SO42- 1项次、F- 1项次),占全部异常项次的58.1%;形变学科异常占11次(地倾斜7项次、短水准3项次、短基线1项次),占全部异常项次的35.5%;磁电学科异常占2项次(电导率1项次、自然电位1项次),占全部异常项次的6.4%。可见,前兆观测异常主要为流体和形变。

 

6.前兆观测异常幅度大,异常形态明显,且以中、短期异常为主

前兆观测异常如甘孜水氡、攀枝花川-05井水位、道孚水温、洱源水汞、龙陵SO42-、龙陵F-、西昌地倾斜、康定地倾斜、通海地倾斜、永胜短水准、永胜短基线等都在震前出现了多年未见的大幅度涨落变化。从丽江震前出现的14个项目31项次前兆观测异常来看,中期异常(A类)22项次,短期异常(B类)8项次,临震异常(C类)1项次,可见丽江地震前主要出现的是中、短期前兆观测异常。

7.前兆观测异常外围多,中心少

从前兆观测异常的空间分布(图14)来看,前兆观测异常主要分布在301~400km范围内,而中心少。前兆观测异常分布呈现出的外围多而中心少的空心化趋势似与某些学者(陈立德,1998)[15]提出的地震孕育硬化模型相符,这一问题值得进一步研究。

8.震前9个月异常数量增加,短临阶段数量减少

从1994年7月开始,据表5统计丽江7.0级地震的定点前兆观测中、短、临异常的月台项数,得到图57。从图可见,从1995年5月开始前兆观测异常数量迅速增加,1995年10月达到最高,到1995年11月,特别是12月开始由于有部分异常结束出现转折变化,异常数量开始呈衰减趋势, 1996年1月异常数量比最多的1995年10月减少了7项,而1996年2月上旬比10月减少了12项。

图57 丽江7.0级地震定点前兆观测异常月项次总数时序图

Fig.57  Diagram of total monthly items of precursory anomalies

        before the MS7.0 Lijiang earthquake on the fixed

        observation points

 

 

总结与讨论 

 

1) 丽江7.0级地震前云南省地震局作出了成功的中长期预测预报,但短期预测预报震级偏小,临震预报地点错误,分析认为可能是以下原因造成的:

从震中附近的地震学异常,特别是中小地震频度显著增加、滇西北地区波速比、洱源台地震尾波持续时间比异常等分析,该区存在强震的背景是很清晰的。但由于1995年7月12日和1995年10月24日云南地区已先后发生了孟连西7.3级和武定6.5级地震,云南自有地震记录以来,一年内连续发生3次MS6.5级地震事件的实例只有一次,总认为它是小概率事件。而且孟连西和武定地震的连发使异常难以确认。因此在1995年12月的滇川紧急会商会上,大家都没有勇气判断近期还将有7级地震,这是短期阶段预测预报震级偏小的一个原因。该震例的结果表明,历史地震统计资料应慎重使用,应充分注意到历史地震的震级误差和资料漏遗这一基本事实,应充分重视现实的地震活动和前兆观测异常,动态的资料比静态更为重要。

中期预测预报三要素基本正确,而进入年度和短临阶段时,震级则逐渐报小,全国地震趋势会商会的结论也常有类似情况,即大形势分析有7级地震的危险,但具体地点难落实。因为6~7级地震的中期预测预报一般不采取大的惊动社会的行政措施,预测预报人员心理压力不大,而年度和短临预测特别是6~7级地震的短临预测预报,政府会采取惊动社会的大规模的防震抗震措施,在地震预测预报水平尚未过关的情况下,预测预报人员心理压力很大,一般不愿冒此风险,但当确实有异常并且发震的可能较大时,为避免漏报一般就通过采取降低预测预报震级的办法进行处理。预测预报人员的心理压力也可视为造成震级预测预报偏小的原因之一。

1970年以来,川滇地区虽已发生多次7级大震,从已有的震例总结中,所认识的宏观异常基本上都是出现在震中区附近的,而凤庆属于滇西南地区,因此1996年1月14的出现的凤庆宏观温泉异常,使我们毫不犹豫地把临震地点报在滇西南地区。另外,震源区短临异常亦不明显。 样本和认识的局限性是导致临震地点错报的原因之一。

通过总结发现,丽江地震前四川地区出现了不少前兆观测异常,如甘孜水氡、攀枝花水位、道孚高精度水温、西昌地倾斜、康定地倾斜、姑咱地倾斜等,由于地域限制,在震前未能够较好地分析和利用这些资料,也可视为临震地点预测失误的原因。因此,加强邻省、邻区地震资料的交换是必要的。

(2) 丽江地震的烈度分布及震害分布范围大,极震区内出现了高烈度异常点,多处地震破坏现象比较复杂,这可能是由于丽江地区特殊的地形和地质构造的结果,也可能与这次地震复杂的破裂过程和与之相应的地震波辐射与频谱特征有关,对此有待进一步的研究。

(3) 丽江7.0级地震序列参数中h值为0.9,按提出h值的刘正荣的观点,h值小于1.0,通常是前震序列。但据历史震例,丽江地区的地震序列主要为主震-余震型,前震序列从未见过。地震发生后根据其他参数的结果,我们就已把该地震序列类型判定为主震-余震型,否定了还有更大地震的可能性。我们认为在实际操作中综合考虑各种因素的影响,是减少错误的途径之一。该序列的h值小于1.0有可能反映了该地震序列的强余震持续时间较长,因其后丽江又于1996年9月25日和1997年10月23日分别发生了5.8级和5.3级地震。从余震震中分布图可以看出,余震分布非均匀现象十分明显,这可能是与丽江地震的破裂过程和构造成因有关。

(4) 丽江7.0级地震前中短期阶段,震中附近中小地震活动增强非常显著,特别是5级地震北西条带的出现改变了滇西地区地震多年一直沿北东条带活动的格局,是判定中期阶段该区有强震最为重要的依据。此外短期阶段异常数量迅速增长,到短临阶段异常减少,可能是7级地震前兆异常的共性特征。

(5) 丽江地震的短临决策过程,实质只是一次震后异常及新地震异常的识别过程。经过研究和识别,在震前肯定了孟连西7.3级、武定6.5级地震以后出现的异常不是震后效应,而是新的地震异常,虽然运用这些异常报错了地点,震级也报得偏小,但是肯定地认为还有一次新的地震发生,及发震时间的判定则是正确的。今后应加强多震地区成组地震连发的各类特征和判别指标的应用研究。1995年7月至1996年2月,云南地区连续发生了3次中强震,这就使地震异常的区分极为困难,使本已复杂的单一地震孕育的场源关系变得更为复杂,因此,区分丽江地震的场兆和源兆是困难的,要区分某些异常到底是哪个地震孕育引起的同样是困难的,但是要预测连发中强震的单个地震,就必须区分异常发展的阶段差异和区域差异,因此,研究3次地震的整个异常过程是必要的。另外,前兆观测异常的大幅度特征是由单个地震孕育引起的还是由3次地震的整体孕育造成的也是很值得研究的问题。

参考文献和参考资料

 

参  考  文  献

[1] 云南省地震局滇西地震预报实验场,一九九六年丽江地震,北京:地震出版社,1998。

[2] 国家地震局地质研究所、云南省地震局,滇西北地区活动断裂,北京:地震出版社,1986。

[3] 周光全、张建国、周瑞琦等,丽江7.0级地震的地震地质构造背景分析,地震研究,20(1),92~100,1997。

[4] 苏有锦、刘祖荫,丽江7.0级地震震源环境及其破裂过程讨论,地震研究,20(1),66~71,1997。

[5] 四川云南西藏地震简目编辑组,西南地震简目,成都:四川科学技术出版社,1988。

[6] 韩新民、周瑞琦,丽江7.0级地震的烈度分布,地震研究,20(1),35~46,1997。

[7] 张建国、周瑞琦、吴伯黔、周光全,丽江7.0级地震地表破裂与形变特征,地震研究,20(1),58~65,1997。

[8] 皇甫岗,1996年2月3日云南丽江7.0级地震,地震研究,20(1),1~8,1997。

[9] 王绍晋、龙晓帆、罗淑进,丽江地震序列的震源机制、发震应力场和破裂特征,地震研究,20(1),26~34,1997。

[10] 蔡静观,丽江大震前长-中-短-临地震学异常的演化过程,地震研究,20(1),13~20,1997。

[11] 张喜玲、张爱玲,丽江7.0级地震前地震波特征的时空,地震研究,20(1),109~116,1997。

[12] 蔡静观、张喜玲等,云南地区近期强震重复发生时地震学的动态演化特征,地震研究,20(4), 357~364,1997。

[13] 龙晓帆、王绍晋,丽江7.0级地震前地震活动特征,地震研究,20(3),259~264,1997。

[14] 付虹等,云南地区中短期前兆识别、指标体系、预报方法及效能评价研究,地震通讯,1999年专辑。

[15] 陈立德,丽江7.0级地震短临异常特征及震源硬化模型,地震,18(1),7~13,1998。

 

参  考  资  料

1)云南省地震局,中国南北地震带近期地震危险性判定,1985。

2)云南省地震局,云南省地震危险趋势预测及防震抗震技术对策,1986。

3)云南省地震局,云南2005年前强震危险性预测,1994。

4)云南省地震局,云南省1995年度地震趋势研究报告,1994。

5)云南省地震局,云南省1996年度地震趋势研究报告,1995。

6)云南省地震局,震情反映(9516),1995。

7)云南省地震局,1975年12月1日丽江5.0级地震考察报告,1975.12。

8)云南省地震局,云南地震目录(1994~1996年),1998。

9)云南地震遥测中心,云南地震速报目录,1996。

10)中国地震局,中国强地震目录(公元前23世纪至公元1999年),1999.9。

11)陈立德等,震后异常与新地震异常的识别研究,中国地震局“八五”攻关研究报告,1995。