2003年大姚6.2、6.1级地震序列研究 2009-07-12 16:33:31.0　来源: 作者: 和宏伟 和国文 陈 燕  

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（1．云南省地震局，云南昆明 650041；  2。丽江市地震局，云南丽江 674100）
摘要：  2003年7月21日和10月16日，在云南省大姚县境内相继发生6.2级和6.1级地震，微观震中分别为25.95°N，101.23°E和25.92°N，101.30°E;宏观震中分别位于大姚县城北约25Kkm的昙华乡和20km的六苴乡，极震区烈度均为Ⅷ°。两次地震共造成19人死亡，600余人受伤，直接经济损失达100750万元。通过对这两次强震序列的时、空、强等特征进行分析认为：①在大姚6.2级地震序列衰减后期呈现出一些“双震”的特征；②大姚6.1级地震序列的时空分布仍有异常显示；③大姚6.2、6.1级地震的发生是楚雄——南华地震带强震活动进一步向北延伸的表现。
关键词：大姚地震；地震序列；时空分布；双震；楚雄—南华地震带

0  引  言
云南是一个多震省份，据1925年以来资料统计，云南地区（北纬21°～29°，东经97°～106°）5级以上地震的年发生率为3次左右，平均120天就要发生一次5级以上地震。2003年7月21日大姚6.2级地震是在云南地区5级以上地震高度平静的情况下发生的，即大姚6.2级地震打破了自2001年10月27日永胜6.0级地震后云南地区5级以上地震632天的平静。本次平静是1925年以来云南地区出现过的平静时间超过600天的两次之一（另一次是，1955年9月23日永仁6.7级地震至1957年6月22日澜沧5.5级地震平静了638天，这也是云南地区1925年以来5级以上地震最长的平静时间）。换言之，大姚6.2级地震的发生打破了云南地区罕见的5级以上地震的较长时间的平静，之后云南地区发生了8月21日四川盐源5.0级地震、10月16日大姚6.1级地震、11月15日和26日的鲁甸5.1级及5.0级地震等一系列中强以上地震。1995年10月24日武定6.5级地震以来云南地区的６级以上地震全部集中发生在金沙江断裂以东、红河断裂以北的云南东部地区，大姚6.2级、6.1级两次地震是自1995年以来云南东部地区６级以上地震活动的继续，因此，本文将对大姚两次强震序列的时、空、强等特征进行研究，旨在寻求一些对未来云南强震趋势判定有启迪的现象和特征。

1  2003年7月21日大姚6.2级地震序列时空分布特征
1.1  地震序列资料的选取
据云南省地震台网地震目录，2003年7月21日23时16分30.1 秒大姚6.2级地震发生，至2003年10月16日24时20时28分03.9秒大姚再次发生6.1级地震之前，大姚6.2级地震序列共发生1.0级以上地震350次，其中1.0～1.9级70次，2.0～ 2.9级214次, 3.0～3.9级58次，4.0～ 4.9级7次, 5.0～5.9级0次，6.2级1次，最大后续地震为8月5日的4.9级。震区的地震监控能力为M0=2.6 级，M≥M0的地震有165次。
1.2  6.2级地震序列时间域分布特征
该地震序列震级随时间分布和频度随时间分布见图1－3。从图中不难发现该序列的发展有三个比较明显的过程：一是7月21～26日，为序列发展的第一阶段，这一阶段的主要特征为地震发生最为频繁，平均每天发生18次M≥2.6级地震（其中每天发生3级地震6次，并共发生4级地震3次），该阶段地震频度高强度大，且频度快速非线性衰减，应变能高速释放（其中7月21～24日最为突出），这一过程表明了主震发生后震源体介质高度不稳定，介质破裂具有高度的随机性，因此在这一阶段各种地震学参数的变化可能往往具有非线性的特征；二是7月27～8月13日，这是序列发展的第二阶段，该阶段地震活动仍较频繁，平均每天发生2次M≥2.6级地震（其中发生4级地震2次），该时段内地震频度衰减不明显，频度波动也较第一阶段显著降低，并开始出现一天左右的平静，相邻两次地震的时间间隔缓慢稳步增长，应变释放曲线仍在缓升；第三阶段为8月14日之后，地震活动明显减少，平均两天才发生一次M≥2.6级地震，主要特征为“平静—活动”交替，并分别于8月18日、9月27日发生了4.8级和4.2级两次4级地震，M≥2.6级地震最长平静时间已达6.9天，相邻两次地震的时间间隔更加快速地起伏增长，该序列在这一阶段的强度衰减不明显。

7月21日大姚6.2级地震序列衰减系数h=1.1~1.3，计算的最大后续地震为Mmax=5.5级。从h值随时间变化情况，也清楚地呈现了序列衰减的三个阶段特征：第一阶段为主震发生之后第1~6天，h值波动较大，在1.1~1.3之间变化；第二阶段为主震发生之后第8~23天，h值变化较小，基本稳定在1.3附近；第三阶段为24天之后，h值曲线开始上扬，主震后60天直至10月16日6.1级地震发生，h值下降到了1.1附近。也就是说，7月21日大姚6.2级地震h值在后期（9月21日之后）逐渐变小，在这种情况下于10月16日在大姚老震区又发生了6.1级地震。这是一个典型的“若发现初期h>1，后期h曲线逐渐接近、达到（甚至超过）1时，表明还有一次震级M≈M0－0.1的另一次主震发生”[1]的震例。
图4  7月21日大姚6.2级地震序列h值图

1.3  6.2级地震的震级—频度关系
本文采用李希特意义下的震级—频度关系。序列参数计算结果为：b值截距法计算Mb≈5.7级，b=0.66。由于到10月16日6.1级地震发生前的最大强余震只有4.9级，因此综合Mb、Mmax和h值考虑，7月21日大姚6.2级地震序列在一定程度上显示了“双震”型的特征。
图5  7月21日大姚6.2级地震序列b值截距图

1.4  6.2级地震序列空间分布特征
7月21日6.2级地震序列的空间分布可以明显的看出，主震震中昙华东侧方向5公里之外几乎没有余震发生，余震都沿北西方向分布在主震北西侧（余震展部范围达25km），这与震源机制解节面Ⅰ的走向较为一致，但主震震中东侧似乎是被一条昙华东侧北北东走向的断裂所阻隔（或切割），表明主震震中昙华东侧方向5公里之外的地壳介质在6.2级地震发生之后没有发生大于或等于云南省地震台网在该区的地震监控能力的地震（即换言之，就是没有产生ML≥2.6的地震破裂），也就是说主震东侧在6.2级地震发生之后可能仍处于闭锁状态。因此，当时在现场就有所谓“单侧破裂”的说法。但是我们用速报目录前三天的资料计算各种地震学参数，其显示的特征为“主震—余震”型特征，即h=1.5～1.8，MMax=5.3～5.0,Mb=4.9～5.4,b=0.76～0.58。总之，从序列早期发展的特征分析是没有发现异常，没有计算出来该震区近期将还会发生与6.2级地震震级相当的地震，因此，我们把6.2级地震序列类型判定为“主震----余震”型。时间过了近3个月的10月16日大姚再次发生了6.1级地震，时间相隔近90天而再次在老震区发生与6级主震相当的地震，这在云南有地震记载以来的历史上是比较罕见的！如果两次主震的时间间隔为90天左右也可以认为是“双震”型的话，我们当初的震型判定是错误的。更重要的是通过大姚6.2和6.1级两次地震的发生，使我们更深刻的认识到地震类型的复杂性。

2  2003年10月16日大姚6.1级地震序列时空分布特征
2003年7月21日23时16分30.1 秒大姚6.2级地震发生后，2003年10月16日24时20时28分03.9秒大姚再次发生6.1级地震，第一次主震至第二次主震发生前的序列时空特征上面已进行了描述。下面就10月16日大姚6.1级地震序列的时空特征进行分析。
6.1级地震后，截止2004年5月31日共发生1.0级以上地震342次，其中1.0～1.9级43次，2.0～ 2.9级242次, 3.0～3.9级46次，4.0～ 4.9级10次, 5.0～5.9级0次，6.1级1次，最大后续地震为10月17日和11月1日的两次4.7级。序列计算参数的下限震级仍取M0=2.6 级，M≥M0的地震有145次。
2.1  10月16日6.1级地震后地震序列时间域分布特征
6.1级地震后序列震级随时间分布和频度随时间分布，从图中不难发现该序列的发展也可以分为三个过程：一是10月16～19日，为序列发展的第一阶段，这一阶段的主要特征为地震发生最为频繁，平均每天发生16次M≥2.6级地震（其中每天发生3级地震7次，并共发生4级地震2次），该阶段地震频度高强度大，且频度快速非线性衰减，应变能高速释放，这一过程表明了主震发生后震源体介质高度不稳定，介质破裂具有高度的随机性，因此在这一阶段各种地震学参数的变化可能往往具有非线性的特征；二是10月19～11月12日，这是序列发展的第二阶段，该阶段地震活动仍较频繁，平均每天发生2次左右M≥2.6级地震（其中发生4级地震3次），该时段内地震频度衰减不明显，频度波动也较第一阶段显著降低，并开始出现一天左右的平静，相邻两次地震的时间间隔缓慢稳步增长，累积能量释放曲线仍在缓升；第三阶段为11月13日之后，地震活动明显减少，平均3—5天才发生一次M≥2.6级地震，平均平静时间为4天左右，并开始出现超过10天的平静，且相邻两次地震的时间间隔更加快速地增长，虽然序列活动仍有一定起伏，如1月23日还发生了1次4.0级地震，3月24日～4月16日又发生了4.2～4.6级4次4级地震，但总体上序列衰减已进入比较平稳的后期阶段。
10月16日大姚6.1级地震之后，序列衰减系数h值有逐渐变小的趋势。可见，h值随时间变化情况大致呈现了序列衰减的三个阶段特征：第一阶段为主震发生之后第1~6天，h值比较稳定，h=1.5；第二阶段为主震发生之后第7~23天，h值曲线稍微上扬，但还是比较稳定，h值为1.3左右；第三阶段为第24~160天，h值曲线开始波动上扬，且h值在1.2～1.3之间波动；第四阶段为第161天之后，h值曲线大幅上翘，h值急剧下降，这主要是由于2004年3月24日~26日老震区连续发生了4.4级、4.2级和4.6级三次晚期强余震所致。
  10月16日大姚6.1级地震后序列h值图

上述可知，10月16日6.1级地震之后序列的h值与之前7月21日6.2级地震之后的h值还是有明显的差异，主要表现在6.1级之后的h值比前者的大，同时主震后6天内的h值的稳定性也比前者要好。从表2可以清楚地看出两次主震之后h值等序列主要参数之间的差异性，值得注意的是10月16日6.1级地震之后的序列，自2003年11月9日以来h值曲线开始上升，特别是2004年3月25日～4月16日h值曲线急剧上扬，这是否意味着这个序列到目前为止能量释放仍不完全，还有进一步起伏的可能或者说是大姚老震区及其附近地区近几年可能还有发生中强以上地震的危险？当然，也不能排除这是6级强震群序列后期衰减的一种正常的特征。不论哪种观点，我们都只有通过时间来检验。

2.2  10月16日6.1级地震后的震级—频度关系
李希特意义下的震级—频度关系的序列参数计算结果为：b值截距法计算Mb≈5.5级，b=0.68。参数计算结果与7月21日大姚6.2级地震后的参数基本一致。
图7  10月16日大姚6.1级地震序列b值截距图

2.3  10月16日6.1级地震后序列空间分布特征
我们从上面1.4描述过7月21日6.2级地震序列空间分布特征时就已明确指出，6.2级地震序列空间分布不均匀，即主震震中昙华东侧方向5公里之外几乎没有余震发生，余震都沿北西方向分布在主震北西侧，且主震震中东侧似乎是被一条北北东走向的断裂所阻隔（或切割），表明主震震中昙华东侧方向5公里之外的地壳介质在6.2级地震发生之后没有发生大于或等于云南省地震台网在该区的地震监控能力的地震（即换言之，就是没有产生ML≥2.6的地震破裂），也就是说主震东侧在6.2级地震发生之后可能仍处于闭锁状态。那么10月16日大姚老震区又再次发生了6.1级地震，此次6.1级地震的震中位置和余震空间分布与6.2级地震的震中位置和余震空间分布的差异如何呢？从图8不难看出，10月16日6.1级地震是发生在7月21日6.2级地震的东南方向，两次地震震中相距8km，而且它就发生在6.2级地震余震分布区域的边缘，即恰好发生在前面所述的所谓6.2级地震后可能仍处于闭锁状态的区域。并且还可以发现，6.2级地震之后的序列空间展布没有明显的优势方向，再考虑到由于该区没有发现比较明显的断裂或断裂带，因此判定6.1级地震主要破裂方向比较困难。从序列空间分布特征和震源机制解两个方面分析，6.1级地震的主要破裂方向存在两种可能：一是6.1级地震的主破裂面也是节面Ⅰ，其走向为17゜，与6.2级地震主破裂面（如前面1.4中所分析认为的6.2级地震主破裂面可能是节面Ⅰ，走向为308゜）大致成70゜左右交角；第二种可能是6.1级地震的主破裂面是节面Ⅱ，其走向为287゜，与6.2级地震主破裂面的走向大体上一致，交角仅为20゜左右。
从图8还可以看出，10月16日6.1级发生后，6.2、6.1级地震整个序列其空间展布呈北西—东南向，而且从图中不难发现，6.1级主震震中东南方向也基本没有发生2.6级以上地震，即类似于7月21日6.2级地震后的情况，序列空间展布仍不均匀。这种现象是否表明了大姚老震区的东南方向区域仍存在闭锁段？是否预示着大姚老震区的东南方向区域仍存在发生中强以上地震的危险？另外，这种两次主震的时间间隔为2～3个月的6级以上地震震例在云南地区历史上比较少见，只是上个世纪30年代的缅甸—腾冲6级强震群、四川马边6级强震群和1971年思茅两次6级强震与之较为类似。因此，我们把大姚6.2、6.1级两次主震称之为“间歇双震”。
从大姚震区的地质构造上分析，“震区地处川滇菱形块体中南部，属扬子准地台川滇台背斜内的滇中中台陷，位于由程海断裂、红河断裂和元谋断裂围限而成的滇中块体内部，区域内主要分布有一系列近南北向的走滑活动断裂带，南部发育以楚雄-南华活动断裂带为代表的一组北西向断裂及褶皱构造，但极震区地表没发现明显的断裂构造，仅见一系列白垩系红层构成的宽缓褶皱” 。因此，综合考虑“南部发育以楚雄-南华活动断裂带为代表的一组北西向断裂及褶皱构造”和这两次主震的震中连线走向和余震空间分布优势走向均为北西--南东向的两方面的因素，作者认为，大姚6.2、6.1级地震的发生是北西向的楚雄—南华地震带的强震活动自2000年姚安6.5级地震以来进一步向北延伸的表现。因为，众所周知，楚雄——南华地震带在历史上是一个以发生中强地震为主的地震活动比较弱的地震带，自云南省有地震记载以来至1962年该地震带只是分别在1680年楚雄发生过63/4级和1962年南华发生过6.2级两次6级以上强震，其余的破坏性地震均为5级地震，特别是南华以北的姚安和大姚地区历史上没有6级或6级以上强震的记载，而自2000年姚安发生6.5级地震以来，2003年又在其北方的大姚相继发生了两次6级强震。由此，我们不禁想到，既然楚雄——南华地震带目前处于强震活跃阶段，那么这个活跃时段可能还会持续多长时间？甚至是否存在发生更大强度地震的可能？这些问题值得进一步研究。 

3  结语
通过对大姚两次强震序列的分析，我们得出以下一些认识：
（1）7月21日大姚6.2级地震序列衰减后期呈现出“双震”的特征。
首先，7月21日大姚6.2级地震序列衰减系数h=1.1~1.3，特别是主震发生60天后，h值下降到了1.1附近的现象，经后来的震情发展情况表明，虽然不符合“若Mm>M0与－0.3，震群一般为双震型，其后还有震级与M0相当的另一主震发生” [3] 的理论，但仍是一个典型的“若发现初期h>1，后期h曲线逐渐接近、达到（甚至超过）1时，表明还有一次震级M≈M0－0.1的另一次主震发生”[1]的震例。
其次就是7月21日6.2级地震序列空间分布不均匀的现象，从后来的震情发展情况表明也是显示“双震”型的一个重要特征。当初我们已经发现主震震中昙华东侧方向5公里之外几乎没有余震发生，余震都沿北西方向分布在主震北西侧，且主震震中东侧似乎是被一条北北东走向的断裂所阻隔（或切割），表明主震震中昙华东侧方向5公里之外的地壳介质在6.2级地震发生之后没有发生大于或等于云南省地震台网在该区的地震监控能力的地震（即换言之，就是没有产生ML≥2.6的地震破裂）。但是，我们当时只认识到了这次地震可能是单侧破裂的问题。
再就是b值截距法计算到的Mb≈5.7级，按目前我们常用的预测误差0.5级计算外推，预测上限可以达到6.2级，也与后来发生的6.1级地震相当。因此，从震后的实际情况看来这也是6.2地震序列显示的“双震”型特征之一。
当然，要在第2次主震发生之前敢于肯定异常，明确指出这是“双震”型地震，这在实际预测预报工作中还是有相当的难度。因为，通过近30年的地震预测预报实践表明，异常与地震的关系并非是简单的一一对应的关系。况且，我们用速报目录前三天的资料计算各种地震学参数，其显示的特征为“主震—余震”型特征，即h=1.5～1.8，MMax=5.3～5.0,Mb=4.9～5.4,b=0.76～0.58。因此，我们只有不断总结经验，对序列后期的余震监视工作不放松，明察秋毫，最大限度的利用一切可能得到的信息，加强异常的综合分析，逐步提高预测和决策水平。
（2）大姚地震序列时空特征方面仍存在问题。
    首先，10月16日大姚6.1级地震发生后至今，其东南方向几乎未发生过2.6级以上余震，序列空间分布上仍不均匀，估计在6.1级地震震中东南方向可能仍存在闭锁段；其次是6.1级地震发生后序列晚期的h值曲线上扬比较明显，这可能表明该区域应力释放还不完全。
（3）大姚6.2、6.1级地震的发生是楚雄——南华地震带强震活动进一步向北延伸的表现。
    楚雄—南华地震带在历史上是一个以发生中强地震为主的地震活动比较弱的地震震带，且历史上6级以上强震都只是在楚雄和南华发生过。而自2000年姚安发生6.5级地震以来，南华以北的姚安和大姚已相继发生3次6级以上强震，在空间上已经明显显示出了楚雄——南华地震带的强震活动向北延伸的特征。

参考文献

[1] 国家地震局科技监测司，地震学分析预报方法程式指南，地震出版社，1990：22.
[2] 刘正荣，晏凤桐.龙陵共轭地震群的特征，地震研究，1978，1（2）.
[3]  中国地震局，地震现场工作大纲和技术指南，地震出版社，1988:29～30.