小滇西地區(qū)M≥5地震前b值時(shí)空變化特征*

王光明，付 虹，孔德育，李永莉

(云南省地震局，云南 昆明 650224)

0 引言

Gutenberg和Richter(1944)最早提出了震級(jí)-頻度的統(tǒng)計(jì)關(guān)系；Mogi(1962)和Scholz(1968)分別用巖石模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)介質(zhì)的不均勻性和應(yīng)力狀態(tài)是導(dǎo)致b值變化的主要因素，該發(fā)現(xiàn)為b值在地震預(yù)測(cè)研究中的應(yīng)用建立了物理基礎(chǔ)。

b值用于地震預(yù)測(cè)研究始于20世紀(jì)70年代，研究人員發(fā)現(xiàn)大地震前震中附近b值存在明顯的時(shí)空變化(低值異常)，因此認(rèn)為將b值時(shí)空掃描應(yīng)用于強(qiáng)震的中期預(yù)報(bào)是有意義的，據(jù)此發(fā)展出在大范圍內(nèi)搜索、識(shí)別孕震空區(qū)的b值時(shí)空掃描方法(吳開(kāi)統(tǒng)等，1986；李全林等，1979；黃德瑜，馮浩，1981；付虹等，1997；蔡靜觀等，1997)。隨著b值研究的深入，Wiemer和Wyss(1997)、Wyss等(2000)提出了利用b值等地震活動(dòng)性參數(shù)的空間分布，分析和判定活動(dòng)斷裂帶現(xiàn)今相對(duì)應(yīng)力水平的方法；易桂喜等(2004，2008，2013，2014)在其基礎(chǔ)上，發(fā)展出結(jié)合歷史強(qiáng)震背景和精定位的震源深度剖面，綜合判定斷裂帶不同段落的現(xiàn)今活動(dòng)習(xí)性與強(qiáng)震危險(xiǎn)地段的方法；Schorlemmer等(2005)研究揭示了不同震源機(jī)制類型地震事件的b值存在系統(tǒng)的變化，該結(jié)果對(duì)利用b值分析和判定不同類型活動(dòng)斷裂帶強(qiáng)震危險(xiǎn)性具有指導(dǎo)意義；基于余震b值相對(duì)于背景b值的變化，Gulia和Wiemer(2019)提出了前震交通燈系統(tǒng)(FTLS)來(lái)識(shí)別后續(xù)是否會(huì)發(fā)生更大地震。

云南地區(qū)b值總體呈西高東低的特征(李忠華等，2000；李濤等，2010)，在大部分6，7級(jí)以上強(qiáng)震前均存在b值時(shí)空分布異常，而且b值異常區(qū)的面積越大，未來(lái)強(qiáng)震震級(jí)越大(晏鳳桐，李晏平，1985：王世芹等，1999；楊繼登等，1999；劉虹和蘇有錦，2007)?；谏鲜鎏卣?，學(xué)者們將b值和其它地震學(xué)參數(shù)以及云南地區(qū)強(qiáng)震活躍期和平靜期相結(jié)合，用于分析、判定特定區(qū)域的強(qiáng)震危險(xiǎn)性(李永莉等，2002，2003a，b，2005；錢曉東和秦嘉政，2008；毛燕等，2016；劉自鳳等，2019)。張廣偉(2016)使用雙差定位后的地震目錄進(jìn)行b值空間掃描，發(fā)現(xiàn)云南地區(qū)在9～10 km深度b值變化最明顯，表明云南地區(qū)中強(qiáng)震孕震層主要位于9 km以下。

前人的研究主要聚焦于6級(jí)以上地震前b值的時(shí)空變化特征，對(duì)于M5.0～5.9地震研究較少。云南小滇西地區(qū)(保山—騰沖—盈江一帶)5，6級(jí)地震活動(dòng)較為頻繁，尤其是2000年以來(lái)，發(fā)生多次M≥5.0地震，為研究M≥5.0地震前b值變化特征提供了較好的基礎(chǔ)。本文同時(shí)使用完整地震目錄和去余震目錄，采用最大似然法對(duì)小滇西地區(qū)進(jìn)行b值時(shí)空掃描，尋找該地區(qū)M≥5地震前b值的時(shí)空變化特征，旨在云南地區(qū)地震監(jiān)測(cè)能力隨著觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展和臺(tái)網(wǎng)布局的完善有了較大提升的基礎(chǔ)上，探尋M≥5地震前后的b值變化，為M≥5地震預(yù)測(cè)提供可能的判據(jù)。

1 數(shù)據(jù)和方法

1.1 地震目錄數(shù)據(jù)

云南地震臺(tái)網(wǎng)于2000年左右完成數(shù)字化升級(jí)(模擬信號(hào)升級(jí)為數(shù)字信號(hào))，2007—2008年實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展升級(jí)，固定臺(tái)站數(shù)量達(dá)到46個(gè)(不包含省外臺(tái)站)，2018年新建20個(gè)臺(tái)站投入使用，大大提高了區(qū)域地震監(jiān)測(cè)能力(皇甫崗，李忠華，2010；張演等，2016)。本文選取2001年1月—2019年9月的地震目錄計(jì)算小滇西地區(qū)的b值。為研究余震序列對(duì)b值計(jì)算結(jié)果的影響，采用完整地震目錄和去余震目錄2種地震目錄。本文參考蘇有錦等(2003)的研究，對(duì)M≥5.0的地震序列采用統(tǒng)一的方法刪除余震：空間窗根據(jù)每個(gè)序列的空間分布確定，時(shí)間窗用C-S余震時(shí)間窗進(jìn)行余震刪除處理。

采用多參數(shù)法(馮建剛等，2012；劉麗芳等，2012)對(duì)2種地震目錄進(jìn)行最小完整性震級(jí)進(jìn)行估算(每500個(gè)地震計(jì)算一個(gè)MC值)，結(jié)果如圖1所示。盡管2種地震目錄的地震數(shù)量不同，但是MC值具有相同的變化趨勢(shì)：在2000—2008年呈下降趨勢(shì)，但較為平穩(wěn)，2009年之后下降趨勢(shì)變大，2010年后曲線轉(zhuǎn)平。2種地震目錄的最優(yōu)MC值相同，為ML1.4，但是由于本文研究的時(shí)間為2001—2019年，而2001—2008年MC值較高，因此本文選取ML≥1.8的地震進(jìn)行b值計(jì)算。

小滇西地區(qū)(瀾滄江斷裂和南汀河斷裂以西，國(guó)界以內(nèi))位于喜馬拉雅東構(gòu)造結(jié)的東南端，區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，主要發(fā)育有NS向怒江斷裂、龍陵—瀾滄斷裂、柯節(jié)斷裂、普漂—施甸斷裂、騰沖—銀盤斷裂、蘇典—盈江斷裂和NE向大盈江斷裂、龍陵—瑞麗斷裂、畹町—安定斷裂(Xuetal，2015)。2001年以來(lái)該地區(qū)中強(qiáng)地震較為活躍，共發(fā)生M≥5.0地震9組14次，如圖2所示，主要分布在2個(gè)區(qū)域：騰沖—保山地區(qū)和盈江地區(qū)。

圖2 2001—2019年小滇西地區(qū)M≥5地震空間分布

1.2 b值計(jì)算方法

最大似然法具有計(jì)算簡(jiǎn)便、不易受個(gè)別較大地震影響、計(jì)算結(jié)果較為穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)，因此本文使用該方法計(jì)算b值。具體計(jì)算公式如下：

(1)

式中：M為震級(jí)；ΔM為震級(jí)分檔，本文取0.1；e為自然對(duì)數(shù)的底數(shù)。估算b值的誤差為：

(2)

對(duì)研究區(qū)域進(jìn)行掃描時(shí)，首先將研究區(qū)域進(jìn)行格網(wǎng)化，經(jīng)緯度的步長(zhǎng)分別為0.05，然后選擇每個(gè)格網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的中心點(diǎn)為圓心、半徑為r的圓形統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)震級(jí)大于MC的地震事件(馮建剛等，2016)?？疾靊值在時(shí)間域的變化時(shí)，采用固定窗長(zhǎng)和步長(zhǎng)計(jì)算b值，并將得到的b值作為該時(shí)間窗最后時(shí)刻的b值，可使各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的b值完全由該時(shí)刻之前已發(fā)生的地震事件決定，在實(shí)際應(yīng)用中更具可操作性(史海霞等，2018)。

2 b值分析

2.1 b值時(shí)間變化曲線

為了分析小滇西地區(qū)M≥5.0地震之前b值的變化特征，本文計(jì)算了該區(qū)b值隨時(shí)間的變化曲線，結(jié)果如圖3所示，計(jì)算時(shí)使用不同的窗長(zhǎng)和步長(zhǎng)，最終選出對(duì)b值結(jié)果反映最好的參數(shù)(窗長(zhǎng)為200個(gè)地震事件，步長(zhǎng)為20個(gè)地震事件；震級(jí)范圍為1.8～4.9)，同時(shí)為了對(duì)比不同地震目錄計(jì)算得到的b值差異，對(duì)2種地震目錄使用相同的計(jì)算參數(shù)。由圖3可以看出，2種地震目錄得到的b值整體變化趨勢(shì)相同，均值也基本相同(完整目錄和去余震目錄b值均值分別為0.89，0.88)，僅在M≥5.0地震發(fā)生后的幾個(gè)月存在較為明顯的差異。這種現(xiàn)象表明：對(duì)于b值時(shí)間序列，是否去除余震僅影響中強(qiáng)震發(fā)生后的一段時(shí)間，對(duì)于b值長(zhǎng)期變化趨勢(shì)影響較小。

由圖3地震與b值的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)，大部分M≥5.0地震前，b值較低，僅在2008年3月21日盈江M5.3地震和2015年10月30日昌寧M5.1地震前，b值處于均值線附近。小滇西地區(qū)M≥5.0地震前整個(gè)地區(qū)b值隨時(shí)間變化趨勢(shì)呈現(xiàn)多樣化的特征：2004年10月19日保山M5.3地震和2008年3月21日盈江M5.3地震發(fā)生在b值下降時(shí)段；2008年8月盈江M5.0，5.9地震、2011年騰沖2次M5.2地震、2014年5月盈江M5.6，6.1地震和2015年10月昌寧M5.1地震發(fā)生在b值波動(dòng)時(shí)段；2011年3月10日盈江M5.8地震和2011年11月28日緬甸M5.2地震發(fā)生在b值上升時(shí)段(由于本文使用的數(shù)據(jù)在2001年施甸3次地震前的地震較少，因此該組地震不在討論范圍內(nèi)，下同)。

圖3 小滇西地區(qū)b值時(shí)間變化曲線

研究表明(晏鳳桐，李晏平，1985)，b值異常區(qū)的面積和未來(lái)強(qiáng)震震級(jí)存在正相關(guān)的關(guān)系。據(jù)此猜想，小滇西地區(qū)M5.0～5.9地震前的b值異常區(qū)域可能較小，孕震區(qū)產(chǎn)生的b值異?？赡鼙恍〉嵛鞯貐^(qū)整體的b值變化所淹沒(méi)。為驗(yàn)證上述猜想，本文選定2001年以來(lái)的2個(gè)M≥5.0地震集中區(qū)：騰沖—保山地區(qū)和盈江地區(qū)(如圖2紅色框線所示)，進(jìn)行深入研究分析。由于這2個(gè)區(qū)域地震數(shù)量相對(duì)較少，選用窗長(zhǎng)為100個(gè)地震事件、步長(zhǎng)為10個(gè)地震事件和M1.8～4.9的震級(jí)范圍作為參數(shù)，計(jì)算b值變化曲線，結(jié)果如圖4所示。騰沖—保山地區(qū)的第一個(gè)b值出現(xiàn)于2001—2002年(完整地震目錄為2001年，去余震地震目錄為

2002年)，而盈江地區(qū)第一個(gè)b值出現(xiàn)于2008年，這表明在2008年之前，騰沖—保山地區(qū)小震活動(dòng)相較于盈江地區(qū)更加活躍，因此在該時(shí)段騰沖—保山地區(qū)的地震事件對(duì)整個(gè)小滇西地區(qū)b值的貢獻(xiàn)更高；在2008年8月盈江M5.0，5.9地震之后，盈江地區(qū)小震活動(dòng)增加，對(duì)小滇西地區(qū)完整目錄b值的貢獻(xiàn)有所升高。

2002年以來(lái)，騰沖—保山地區(qū)共發(fā)生3組M≥5.0地震，其中2組發(fā)生在b值較低的時(shí)段。2004年保山M5.3地震發(fā)生在b值趨勢(shì)下降時(shí)段，地震發(fā)生后該地區(qū)b值回升到高值水平；2011年騰沖2次M5.2地震發(fā)生在b值回升轉(zhuǎn)平之后，但b值仍然較低，地震發(fā)生后該地區(qū)b值亦有所回升，但是回升幅度相較于2004年??；2015年昌寧M5.1地震雖然發(fā)生在b值下降時(shí)段，但是b值處于高值水平(圖4a)。

2008年以來(lái)，盈江地區(qū)連續(xù)發(fā)生5組M≥5.0地震，這些地震均發(fā)生在b值較低的時(shí)段。其中，2008年3月21日盈江M5.3地震和2011年11月28日緬甸M5.2地震發(fā)生后，b值無(wú)明顯變化；而2008年8月盈江M5.0，5.9地震、2011年3月21日盈江M5.8地震和2014年5月盈江M5.6，6.1地震發(fā)生后，完整目錄b值均出現(xiàn)明顯升高(圖4b)，這與前人得到的余震b值比背景b值高的結(jié)論相符(吳開(kāi)統(tǒng)等，1986；Guliaetal，2005)。由2種地震目錄計(jì)算得到的騰沖—保山地區(qū)b值差異較小，盈江地區(qū)b值差異較大(完整目錄b值均值比去余震目錄高0.09)，分析認(rèn)為余震序列的豐富程度是造成上述差異的主要原因。

圖4 騰沖—保山地區(qū)(a)、盈江地區(qū)(b)的b值變化曲線

結(jié)果表明，2個(gè)小區(qū)域的b值在M≥5.0地震前呈現(xiàn)出多樣化的變化趨勢(shì)，與整個(gè)小滇西地區(qū)的b值曲線相同。但是相對(duì)于整個(gè)小滇西地區(qū)，2個(gè)小區(qū)域的b值在地震前后變化幅度更大、低值異常更加明顯，表明更小的研究區(qū)域?qū)^(qū)內(nèi)應(yīng)力變化更加敏感。

3個(gè)不同尺度研究區(qū)域的b值曲線中均存在一個(gè)較長(zhǎng)的低b值的時(shí)段：小滇西地區(qū)為2008年3月—2014年5月，騰沖—保山地區(qū)為2010年4月—2014年5月，盈江地區(qū)為2008年2月—2014年5月。3個(gè)時(shí)段結(jié)束時(shí)間基本相同，而開(kāi)始時(shí)間存在差異。盡管在上述低b值發(fā)生了M≥5.0地震，但是b值僅在發(fā)震之后較短的時(shí)間出現(xiàn)上升，而后又快速下降到低值水平。分析認(rèn)為該低b值過(guò)程可能顯示了2014年5月30日盈江M6.1地震的孕震過(guò)程：2008年2月在盈江地區(qū)首先出現(xiàn)低b值現(xiàn)象；2008年之后盈江地區(qū)的地震活動(dòng)對(duì)整個(gè)小滇西地區(qū)b值影響增加，因此小滇西地區(qū)出現(xiàn)低b值；隨著應(yīng)力的積累，低b值區(qū)域擴(kuò)展到相鄰的騰沖—保山地區(qū)；盈江M6.1地震發(fā)生后，積累的應(yīng)力得到釋放，該區(qū)域的b值恢復(fù)到正常水平。

2.2 b值空間分布

為了研究b值空間分布與M≥5.0地震之間的關(guān)系，本文對(duì)2008年以來(lái)小滇西地區(qū)M≥5.0地震前的b值采用統(tǒng)一的參數(shù)進(jìn)行了空間掃描(由于本文選取的地震目錄起始時(shí)間為2001年，對(duì)于2001年和2004年的2組地震，數(shù)據(jù)量太少，不進(jìn)行b值空間掃描)。參數(shù)設(shè)置如下：最小完整性震級(jí)MC=1.8，經(jīng)緯度步長(zhǎng)為0.05°，目錄選取半徑為30 km，每個(gè)統(tǒng)計(jì)單元內(nèi)最少地震數(shù)為30個(gè)。

2008年3月21日盈江M5.3地震前的b值空間掃描結(jié)果(圖5a，b)顯示，低b值區(qū)主要位于中緬交界地區(qū)，2008年3月21日盈江M5.3地震和8月20，21日盈江M5.0，M5.9地震都發(fā)生在低b值區(qū)。與2008年3月21日盈江地震前相比，2011年3月10日盈江M5.8地震前b值空間掃描結(jié)果(圖5c，d)的范圍更大，而且低b值區(qū)自盈江向騰沖方向擴(kuò)展，分析認(rèn)為小震活動(dòng)增加和臺(tái)網(wǎng)監(jiān)測(cè)能力增強(qiáng)可能是造成b值空間掃描范圍增大的原因，而盈江擴(kuò)展到騰沖的低b值區(qū)則是騰沖2次M5.2地震的前兆異常。2011年3月10日盈江M5.8地震和11月28日緬甸M5.2地震都發(fā)生在低b值區(qū)，而6月20日和8月9日2次騰沖M5.2地震發(fā)生在高低b值過(guò)渡區(qū)。

圖5 2001年1月1日至2008年3月20日去余震地震目錄(a)、完整地震目錄(b)和2001年1月1日至2011年3月9日去余震地震目錄(c)、完整地震目錄(d)的b值空間掃描結(jié)果

2011年3組M≥5.0地震發(fā)生后，小滇西地區(qū)的低b值區(qū)域并未減少，在滇緬交界地區(qū)仍然存在大范圍的低b值異常(圖6a，b)，2014年5月盈江M5.6和M6.1地震就發(fā)生在低b值區(qū)。而2001年1月1日至2015年10月29日b值空間掃描結(jié)果(圖6c，d)顯示低b值區(qū)域變少，整個(gè)小滇西地區(qū)b值明顯升高，該現(xiàn)象在該區(qū)b值時(shí)間變化曲線上亦有體現(xiàn)，在2014年盈江地震后，整個(gè)地區(qū)的b值迅速上升，2015年之后b值在1.0左右波動(dòng)。2015年10月31日昌寧M5.1地震發(fā)生在高低b值過(guò)渡區(qū)。

圖6 2001年1月1日至2014年5月23去余震地震目錄(a)、完整地震目錄(b)和2001年1月1日至2015年10月29日去余震地震目錄(c)、完整地震目錄(d)的b值空間掃描結(jié)果Fig.6 Spatial scanning results of b value (a)，(b)represent results of de-aftershock catalog and complete earthquake catalog from Jan.1，2001 to May.23，2014；(c)，(d)represent results of de-aftershock catalog and complete earthquake catalog from Jan.1，2001 to Oct.29，2015

對(duì)比分析2種不同地震目錄在上述4個(gè)時(shí)間段的b值空間掃描結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，去余震目錄的b值整體更低，這樣能夠更加清楚地反映低b值區(qū)域；而完整地震目錄因?yàn)橛嗾鸬拇嬖?，?dǎo)致強(qiáng)震周邊地區(qū)的b值明顯升高。但是在2008年3月20日b值空間掃描結(jié)果中，完整地震目錄在施甸地區(qū)存在一個(gè)明顯的低值區(qū)域，而去余震目錄卻沒(méi)有，可能是由于2001年施甸地震序列記錄不完整造成的。綜上所述，進(jìn)行b值空間掃描尋找孕震異常時(shí)，使用去余震目錄效果更好。

2.3 Δb值

易桂喜等(2013)、馮建剛等(2016)研究認(rèn)為地震b值的空間掃描和Δb值相互結(jié)合可能是進(jìn)一步確認(rèn)強(qiáng)震危險(xiǎn)的有效方法之一。本文使用Δb值空間掃描進(jìn)一步尋找小滇西地區(qū)5級(jí)地震b值空間變化特征。為保證Δb值不受M≥5.0地震余震的干擾，計(jì)算時(shí)使用2001年1月1日至目標(biāo)地震發(fā)生前一天的b值與2001年1月1日至前一次M≥5.0地震后的N個(gè)月(M5.0～5.9地震，N為3；M6.0～6.9地震，N為6)的b值之差作為Δb值，進(jìn)行空間掃描。由于本文所使用的地震目錄時(shí)間較短，因此僅可計(jì)算2011年之后5組地震前的Δb值空間分布。

Fig.5 Spatial scanning results ofbvalue(a)，(b)represent results of de-aftershock catalog and complete earthquake catalog from Jan.1，2001 to Mar.20，2008；(c)，(d)represent results of de-aftershock catalog and complete earthquake catalog from Jan.1，2001 to Mar.9，2011

圖7顯示，2011年盈江M5.8地震、騰沖M5.2地震和緬甸M5.2地震前，震源區(qū)附近b值有所下降，但降幅較小(大約在0.1以內(nèi))；2014年盈江M5.6，M6.1地震前，震源區(qū)附近b值變化不明顯(震源區(qū)周邊略有下降，降幅在0.05以內(nèi))；2015年昌寧M5.1地震前，震源區(qū)處于b值上升和下降的交界處(Δb值在-0.02～0.02)。綜上所述，在2011年之后發(fā)生的5組地震震源區(qū)及周邊地區(qū)并未發(fā)現(xiàn)明顯的Δb值異常，部分地震前震源區(qū)周邊雖出現(xiàn)b值下降現(xiàn)象，但是下降幅度

圖7 2008年11月22日至2011年3月9日(a)、2012年3月1日至2014年5月23日(b)、2014年12月1日至2015年10月29日(c)小滇西地區(qū)Δb值空間掃描結(jié)果Fig.7 Spatial scanning results of Δb value from Nov.22，2018 to Mar.9，2011(a)，from Mar.1，2012 to May.23，2014(b)，from Dec.1，2014 to Oct.29，2015(c) in the western region of Yunnan province

較小，因此Δb值異常無(wú)法作為小滇西地區(qū)M≥5.0地震的預(yù)報(bào)指標(biāo)。

2.4 M≥5.0地震與b值時(shí)空分布的關(guān)系

根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，本文總結(jié)了2001年以來(lái)小滇西地區(qū)M≥5.0地震前b值時(shí)空分布特征(表1)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在M≥5.0地震發(fā)生前，小滇西地區(qū)的b值時(shí)間曲線趨勢(shì)呈多樣化的特征，既存在上升、下降，也存在波動(dòng)，但是在75%的地震發(fā)生之前，小滇西地區(qū)均處于低b值狀態(tài)；b值空間掃描結(jié)果顯示：71%的地震發(fā)生在低b值區(qū)內(nèi)，29%的地震發(fā)生在高低b值過(guò)渡區(qū)。因此，小滇西地區(qū)時(shí)間曲線上的低b值是該區(qū)M≥5.0地震的一個(gè)可能的異常指標(biāo)，可以根據(jù)空間掃描的低b值地區(qū)確定未來(lái)可能的震源位置，但是b值無(wú)法單獨(dú)作為一個(gè)臨震指標(biāo)。這與李永莉等(2003a，b)的研究結(jié)果一致，即地震活動(dòng)性參數(shù)的異常與強(qiáng)震并非唯一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此單項(xiàng)地震學(xué)指標(biāo)用于強(qiáng)震預(yù)報(bào)具有局限性。

表1 2001年以來(lái)小滇西地區(qū)M≥5.0地震前b值時(shí)空分布特征

3 討論

3.1 震后b值下降原因分析

Gulia和Wiemer(2019)對(duì)加利福尼亞、日本、意大利和阿拉斯加的31個(gè)具有足夠的質(zhì)量和豐富程度的地震序列進(jìn)行分析，結(jié)果表明在主震后余震序列b值普遍升高了20%；另外，他們還得到2個(gè)在主震后余震b值明顯降低的序列，后續(xù)均發(fā)生了更大的地震。據(jù)此，他們提出了前震交通燈系統(tǒng)(FTLS)來(lái)識(shí)別后續(xù)是否會(huì)發(fā)生更大地震。

在盈江地區(qū)的完整目錄的b值時(shí)間變化曲線中，大部分余震序列的b值在主震發(fā)生后明顯升

高，但在2008年盈江M5.0地震和2014年盈江M5.6地震后b值的下降，后續(xù)均發(fā)生了更大的地震(2008年8月21日盈江M5.9和2014年5月30日盈江M6.1地震)。為探究盈江地區(qū)M≥5.0地震后b值降低是否是后續(xù)更大地震的前兆，本文給出了2008年8月20日盈江M5.0地震和2014年5月24日盈江M5.6地震前后的b值數(shù)據(jù)(表2)。由表2可見(jiàn)，2008年8月20日M5.0地震發(fā)生后，盈江地區(qū)b值稍有降低，隨后b值升高到背景水平之上，在8月21日M5.9地震發(fā)生后b值又出現(xiàn)短暫降低(由于篇幅原因，未在表2中列出)。同樣的變化特征也出現(xiàn)在2014年的這組地震中，5月24日M5.6地震后，盈江地區(qū)b值迅速降低，然后回升到背景水平之上，在5月30日M6.1地震發(fā)生后，b值亦出現(xiàn)先降低后升高的現(xiàn)象。

表2 2008年8月20日盈江M5.0地震和2014年5月24日盈江M5.6地震前后盈江地區(qū)b值

上述現(xiàn)象與Gulia和Wiemer(2019)研究中的2次前震后b值變化趨勢(shì)和平均b值特征(b值未升高到背景b值之上，且平均b值明顯小于背景b值)均不同，分析認(rèn)為盈江地區(qū)2008年8月20日M5.0地震和2014年5月24日M5.6地震后的低b值并非是更大地震的前兆，而是由于地震目錄完整性的影響造成的假象。地震目錄的質(zhì)量、一致性和完整性通常受到記錄地震臺(tái)網(wǎng)變化和觀測(cè)限制的強(qiáng)烈影響(Gulia，Wiemer，2019)，尤其是在中強(qiáng)震發(fā)生后，尾波會(huì)淹沒(méi)后續(xù)地震的初動(dòng)信號(hào)，導(dǎo)致余震序列的不完整(Jiangetal，2019)。在前震交通燈系統(tǒng)的研究中，Gulia和Wiemer(2019)將地震后第一個(gè)小時(shí)甚至幾天的數(shù)據(jù)排除在分析之外，就是為了消除這種影響。

3.2 余震序列和空間范圍對(duì)b值的影響

本文對(duì)完整地震目錄和去余震地震目錄都進(jìn)行了b值的時(shí)空掃描，對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)：在b值時(shí)間變化曲線中，2種地震目錄的b值曲線整體變化趨勢(shì)相同，平均值亦相差無(wú)幾，差異僅僅存在于M≥5.0地震后的一段時(shí)間；在空間掃描結(jié)果中，去余震目錄的b值比完整目錄低，更加容易識(shí)別低值異常區(qū)，對(duì)未來(lái)可能存在的強(qiáng)震的指示意義更強(qiáng)。綜上所述，在進(jìn)行b值隨時(shí)間變化的研究時(shí)，可以采用完整地震目錄；但是進(jìn)行b值空間掃描尋找未來(lái)可能的強(qiáng)震位置時(shí)，應(yīng)使用去余震目錄。

在b值隨時(shí)間變化的研究中還發(fā)現(xiàn)，小范圍的b值變化曲線比大范圍更加精確，對(duì)于本區(qū)域的強(qiáng)震孕育過(guò)程更加敏感，在研究區(qū)域中有不同地質(zhì)構(gòu)造時(shí)更是如此。上述現(xiàn)象與Schorlemmer等(2005)發(fā)現(xiàn)的不同類型的斷層上的b值存在系統(tǒng)的變化一致，均可以用Mogi(1962)提出的介質(zhì)的不均勻性導(dǎo)致b值變化的理論來(lái)解釋。但是更小的空間范圍內(nèi)地震數(shù)量較少，在計(jì)算b值時(shí)可能存在地震樣本量不夠的問(wèn)題(如盈江地區(qū)2001—2007年地震數(shù)量較少，無(wú)法滿足計(jì)算要求)。因此，研究b值隨時(shí)間變化特征時(shí)，在保證地震數(shù)量的前提下，盡可能地選取更小的空間范圍和一致的地質(zhì)構(gòu)造，可以得到更加精確敏感的信號(hào)。

4 結(jié)論

本文使用最大似然法對(duì)小滇西地區(qū)的完整地震目錄和去余震目錄進(jìn)行b值時(shí)空掃描，研究該地區(qū)M≥5.0地震前b值的時(shí)空變化特征，得到以下結(jié)論：

(1)小滇西地區(qū)M≥5.0地震前，b值隨時(shí)間變化趨勢(shì)呈現(xiàn)出多樣化的特征，但是75%的地震發(fā)生之前，小滇西地區(qū)處于低b值狀態(tài)。

(2)小滇西地區(qū)M≥5.0地震均發(fā)生在低b值區(qū)域或者高低b值過(guò)渡地區(qū)；且地震發(fā)生前，震源區(qū)附近b值有小幅下降。

(3)在不同時(shí)空尺度的b值時(shí)間由線上均發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的低b值現(xiàn)象，且該現(xiàn)象均在2014年盈江M6.1地震后回升到正常水平，分析認(rèn)為該現(xiàn)象是此次地震的前兆異常。

本文認(rèn)為小滇西地區(qū)低b值是本地區(qū)M≥5.0地震的一個(gè)可能的異常指標(biāo)，可以根據(jù)空間掃描的低b值地區(qū)確定未來(lái)可能的震源位置，但是b值無(wú)法單獨(dú)作為一個(gè)臨震指標(biāo)。

馮建剛副研究員為本文提供了b值時(shí)空掃描腳本，審稿人對(duì)本文提出了寶貴的修改意見(jiàn)，在此一并感謝。