聶曉紅 王瓊

新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊市新市區(qū)科學(xué)二街338號(hào) 830011

0 引言

2011年6月以來，新疆地區(qū)5、6級(jí)地震異?；钴S，截至2014年1月，共計(jì)發(fā)生23次5級(jí)以上地震，其中包含4次6級(jí)地震。這組地震呈現(xiàn)出“時(shí)間上連續(xù)發(fā)生、空間上多帶分布”的特征。2012年8月于田MS6.2地震后，這種連發(fā)狀態(tài)逐步減弱，由平均每月發(fā)生1～2次中強(qiáng)地震變?yōu)?個(gè)月發(fā)生1次中強(qiáng)地震。對(duì)比分析新疆地區(qū)歷史中強(qiáng)地震活動(dòng)特征發(fā)現(xiàn)，這種中強(qiáng)地震“顯著增強(qiáng)-活動(dòng)減弱”的狀態(tài)與1931年富蘊(yùn)MS8.0地震、1955年烏恰7級(jí)雙震前中強(qiáng)地震活動(dòng)狀態(tài)較為相似。2014年2月12日于田MS7.3地震即發(fā)生在新疆地區(qū)5、6級(jí)地震連發(fā)活動(dòng)由較強(qiáng)轉(zhuǎn)為相對(duì)較弱的背景下。

本文對(duì)2014年于田MS7.3地震的活動(dòng)構(gòu)造背景、震前新疆地區(qū)中小地震活動(dòng)狀態(tài)以及區(qū)域地震活動(dòng)圖像異常特征進(jìn)行了分析和總結(jié)，并與2008年于田MS7.3地震前地震活動(dòng)特征進(jìn)行了對(duì)比分析。

1 地震構(gòu)造背景

2014年2月12日于田MS7.3地震震中位于康西瓦斷裂和阿爾金斷裂地震帶交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜?？滴魍邤嗔盐挥诶錾轿鞯陌柦饠嗔褞鞫?，呈WNW-ESE向延伸近700km，是一條逆沖型并具有一定左旋特征的斷裂。歷史上該斷裂帶中強(qiáng)地震的主壓應(yīng)力P軸方位以NNE向?yàn)橹鳎鹪磾噱e(cuò)類型以走滑型為主。阿爾金斷裂帶為青藏高原北邊界一條典型的左旋走滑斷裂帶，走向N(75°±10°)E，長(zhǎng)約1600km，其西南端斜切插入西昆侖構(gòu)造帶，分散成向西撒開的3支構(gòu)造，地震破裂顯示以拉張為主、兼有走滑運(yùn)動(dòng)的傾滑破裂特征。歷史上該斷裂帶中強(qiáng)地震的主壓應(yīng)力P軸方位以NNW向?yàn)橹?，震源斷錯(cuò)類型以走滑型為主;兩者P軸仰角平緩，顯示出來自青藏塊體與塔里木塊體之間的強(qiáng)烈擠壓作用(付碧宏等，2006;徐錫偉等，2007;王盛澤等，1992;朱令人，2002;高國英等，2005;王瓊等，2012)。

2008年于田MS7.3地震位于康西瓦斷裂和阿爾金斷裂地震帶的結(jié)合部位的拉張盆地內(nèi)，該部位發(fā)生的地震可能是阿爾金斷裂左旋扭錯(cuò)，牽引其西南端位于阿什庫勒盆地的分支斷裂發(fā)生張性破裂的結(jié)果，因此該地區(qū)歷史地震以拉張為主兼有走滑運(yùn)動(dòng)的正斷型破裂居多(新疆地震局，1997;聶曉紅等，2010)。而2014年2月12日于田MS7.3地震位于2008年于田MS7.3地震東北100km處，跳出了拉張盆地范圍，其周圍歷史地震也以走滑兼傾的方式發(fā)生，2次地震均符合其所處的構(gòu)造應(yīng)力環(huán)境。圖1為震源區(qū)及其周圍地區(qū)歷史上有震源機(jī)制解的中強(qiáng)以上地震的震中分布①哈佛大學(xué) CMT結(jié)果(http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html)。

圖1 震源區(qū)周圍中強(qiáng)以上地震的震中分布及其震源機(jī)制解

2 于田MS7.3地震震前新疆地區(qū)地震活動(dòng)性分析

2.1 新疆地區(qū)的中強(qiáng)地震活動(dòng)

1950年以來新疆地區(qū)5級(jí)以上地震年頻次顯示(圖2)，新疆5級(jí)地震年均活動(dòng)水平為4～5次，其中多數(shù)7級(jí)地震之前5級(jí)地震表現(xiàn)出“活躍”或“活動(dòng)”現(xiàn)象，少數(shù)5級(jí)地震活動(dòng)“平靜”。2014年于田MS7.3地震前2～3年，5級(jí)地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)，即2011年6月～2012年8月新疆中強(qiáng)以上地震異?；钴S，發(fā)生了16次5級(jí)以上地震，其中包含4次6級(jí)地震，平均每個(gè)月發(fā)生1次5級(jí)以上地震，呈現(xiàn)連發(fā)活動(dòng)狀態(tài);2012年9月后，中強(qiáng)以上地震活動(dòng)逐步減弱，至2014年1月在17個(gè)月的時(shí)間內(nèi)發(fā)生了7次5級(jí)地震，平均每月發(fā)生0.4次，地震活動(dòng)明顯減弱(圖3)。類似的5級(jí)地震活動(dòng)“顯著增強(qiáng)-減弱”現(xiàn)象在1955年烏恰2次MS7.0雙震前曾出現(xiàn)過，即1953年地震活動(dòng)頻度顯著增加，1954年逐步恢復(fù)到背景活動(dòng)水平后發(fā)生了烏恰MS7.0雙震。2014年于田MS7.3地震即發(fā)生在新疆地區(qū)中強(qiáng)地震活動(dòng)呈現(xiàn)“顯著增強(qiáng)-減弱”的背景下。

圖2 1950年以來新疆地區(qū)中強(qiáng)以上地震年頻次(半年步長(zhǎng)，一年窗長(zhǎng))

圖3 2011年6月1日～2014年2月11日新疆地區(qū)5級(jí)以上地震震中分布

2.2 新疆地區(qū)的3、4級(jí)地震活動(dòng)

MS7.3地震前新疆地區(qū)先后出現(xiàn)了3、4級(jí)地震弱活動(dòng)。2014年1月4～16日新疆出現(xiàn)3級(jí)地震12天的平靜狀態(tài)，1月16日巴楚MS3.0地震打破了該平靜狀態(tài)。統(tǒng)計(jì)分析顯示，2011年新疆地區(qū)中強(qiáng)地震連發(fā)活動(dòng)以來，10天以上的3級(jí)地震平靜狀態(tài)被打破后，1個(gè)月內(nèi)發(fā)生中強(qiáng)地震的對(duì)應(yīng)比例為7/9(77.8%)。與此同時(shí)，2013年12月2日～2014年2月6日新疆地區(qū)4級(jí)地震也出現(xiàn)了67天的平靜，2014年2月6日阿克陶MS4.1地震打破了該平靜。2011年新疆地區(qū)中強(qiáng)以上地震連發(fā)以來，4級(jí)地震平靜超過30天的統(tǒng)計(jì)分析顯示，4級(jí)地震平靜打破后1個(gè)月內(nèi)，發(fā)生中強(qiáng)以上地震的對(duì)應(yīng)比例為6/8(75%)(圖4)。

類比分析1970年以來新疆地區(qū)3級(jí)地震平靜超過10天和4級(jí)地震平靜超過60天對(duì)其后中強(qiáng)地震的震兆意義發(fā)現(xiàn)，3級(jí)地震平靜和4級(jí)地震平靜與其后1個(gè)月內(nèi)后續(xù)5級(jí)以上地震的對(duì)應(yīng)比例均小于30%，4級(jí)地震平靜與其后半年內(nèi)后續(xù)6級(jí)以上地震的對(duì)應(yīng)比例為68.2%。

對(duì)比分析地震連發(fā)狀態(tài)和背景活動(dòng)水平狀態(tài)下3、4級(jí)地震與后續(xù)中強(qiáng)地震的關(guān)系可知，若中強(qiáng)地震處于背景活動(dòng)水平狀態(tài)下，則3、4級(jí)地震平靜的震兆預(yù)測(cè)意義可信度不高;若處于中強(qiáng)地震連發(fā)活動(dòng)過程中，這類平靜具有一定的預(yù)測(cè)可信度。

圖4 2011年6月～2014年2月新疆地區(qū)MS≥3.0和MS≥4.0地震時(shí)間間隔

基于上述分析認(rèn)為，這組連發(fā)地震活動(dòng)過程中出現(xiàn)的3、4級(jí)地震平靜對(duì)后續(xù)中強(qiáng)地震具有震兆預(yù)測(cè)意義。在2011年2月11日于田MS5.4地震發(fā)生后認(rèn)為，3級(jí)地震平靜為該地震前的地震活動(dòng)圖像異常表現(xiàn)。但根據(jù)歷史震例，4級(jí)地震平靜異常往往與后期6級(jí)以上地震關(guān)系較為密切，2014年2月12日于田MS7.3地震的發(fā)生進(jìn)一步證實(shí)了這一特征。

3 于田MS7.3地震前區(qū)域地震活動(dòng)異常特征

3.1 阿爾金地震帶中強(qiáng)以上地震活動(dòng)增強(qiáng)

阿爾金地震帶中強(qiáng)以上地震活動(dòng)頻度低、強(qiáng)度高。1900年以來，發(fā)生過3次7級(jí)地震，10次6級(jí)地震，平均2年左右發(fā)生1次5級(jí)以上地震。阿爾金地震帶歷史強(qiáng)震發(fā)生前2～3年，該地震帶中強(qiáng)地震活動(dòng)增強(qiáng)，例如1923年11月～1927年2月阿爾金地震帶連續(xù)發(fā)生9次5級(jí)地震，其中包括1924年且末2次7級(jí)地震，年均活動(dòng)水平為2.7次;1977年青海MS6.4和MS6.3地震前3年阿爾金地震帶發(fā)生了5次5級(jí)地震，年均活動(dòng)水平為1.6次(圖5)。這2組強(qiáng)震前，阿爾金地震帶5級(jí)地震活動(dòng)水平高于背景活動(dòng)。2011年6月新疆地區(qū)5級(jí)地震連發(fā)以來，阿爾金地震帶中強(qiáng)地震異?；钴S，2011年9月～2013年12月發(fā)生了6次5級(jí)以上地震，平均每年發(fā)生2.7次，遠(yuǎn)高于歷史平均水平。2014年2月12日于田MS7.3地震就發(fā)生在阿爾金地震帶中強(qiáng)地震活動(dòng)異常增強(qiáng)的背景下。

圖5 阿爾金地震帶歷史地震頻度和M-t圖

3.2 震區(qū)周圍中強(qiáng)以上地震呈現(xiàn)平靜-活動(dòng)增強(qiáng)

1600年有歷史地震記錄以來于田MS7.3地震震區(qū)MS≥5.0地震震中分布圖顯示(圖6)，1600～1969年震源區(qū)附近130km范圍內(nèi)未記錄到5級(jí)以上地震(王海濤等，2006)。王海濤等(2006)的研究表明，新疆地區(qū)MS≥5.0地震在1955年以后是完整的，而上述時(shí)段未記錄到5級(jí)以上地震可能與地震目錄的不完整有關(guān)。1970～2010年MS7.3地震震區(qū)周圍80km范圍內(nèi)僅發(fā)生2次5級(jí)地震，地震活動(dòng)水平不高;而于田MS7.3地震前2～3年，即2011～2013年震區(qū)連續(xù)發(fā)生了3次5級(jí)、1次6級(jí)地震，中強(qiáng)地震活動(dòng)明顯增強(qiáng)。

3.3 于田MS7.3地震震區(qū)東側(cè)4級(jí)地震長(zhǎng)期平靜

一次強(qiáng)震前，未來震中及其附近地區(qū)的中小地震活動(dòng)可能減弱，出現(xiàn)地震活動(dòng)前兆性平靜，稱為平靜震兆(韓渭賓，1998)。圖7給出了1970年以來阿爾金地震帶MS≥4.0地震震中分布，1996年以來阿爾金地震帶地震活動(dòng)主要集中在阿爾金地震帶西段與西昆侖交界地區(qū)，2008年于田MS7.3地震前震區(qū)東側(cè)近500km范圍內(nèi)4級(jí)地震活動(dòng)平靜13年，震后平靜區(qū)內(nèi)4級(jí)地震開始活動(dòng)。2009年2月15日民豐MS4.3地震后，2014年于田MS7.3地震震區(qū)東側(cè)440km范圍內(nèi)4級(jí)地震平靜5年，于田MS7.3地震發(fā)生在平靜區(qū)西端，震后該地區(qū)4級(jí)地震仍然平靜。

3.4 中小地震形成條帶

圖6 震源區(qū)及周邊歷史中強(qiáng)地震震中分布

圖7 于田地震震區(qū)東側(cè)MS≥4.0地震震中分布

地震條帶是強(qiáng)震前區(qū)域地震活動(dòng)由零亂、分散的分布轉(zhuǎn)為集中成帶的現(xiàn)象，一般是在活動(dòng)增強(qiáng)的后期開始形成。在孕育大震的地區(qū)，當(dāng)區(qū)域應(yīng)力增強(qiáng)到一定程度時(shí)，破裂的數(shù)目和幅度會(huì)出現(xiàn)增長(zhǎng)。如果震源區(qū)介質(zhì)稍有非彈性形變，則兩側(cè)巖體就各自出現(xiàn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而可能引起閉鎖區(qū)周圍的高應(yīng)力區(qū)的應(yīng)力向邊界附近集中，因而會(huì)使斷裂帶中小地震活動(dòng)有所增強(qiáng)，出現(xiàn)較顯著的定向運(yùn)動(dòng)(郭增建等，1973)。7級(jí)以上大震前常常會(huì)出現(xiàn)中小地震活動(dòng)“條帶”，而且表現(xiàn)為突出于周圍區(qū)域的幾乎共軛的條帶狀分布，主震通常發(fā)生在其交匯部位(梅世蓉等，1993)。2013年2～4月，新疆3、4級(jí)地震在溫泉-于田地區(qū)呈現(xiàn)出條帶狀分布，該條帶橫穿天山地震帶、塔里木盆地和阿爾金構(gòu)造帶，長(zhǎng)約1500km。2013年5～8月，在阿爾金地震帶上形成了3、4級(jí)地震的帶狀分布，長(zhǎng)約1100km(圖8)，這兩個(gè)條帶在于田地區(qū)交匯。2013年9月以后，溫泉-于田條帶周圍發(fā)生了多次3、4級(jí)地震，條帶逐步瓦解;而沿阿爾金地震帶的條帶中段2013年11月24日發(fā)生了且末MS5.6地震，條帶被加強(qiáng)。2014年于田MS7.3地震發(fā)生在兩個(gè)條帶交匯地區(qū)，類似圖像在2008年于田MS7.3地震前也曾出現(xiàn)過，具有一定前兆意義。

圖8 于田地震前MS≥3地震條帶分布

3.5 3、4級(jí)地震形成半空區(qū)圖像

孕震空區(qū)是應(yīng)變能在局部地區(qū)高度集中的體現(xiàn)，孕震空區(qū)形成的后期，其邊緣可能發(fā)生具有短期指示意義的逼近地震。從逼近地震到主震的發(fā)生，余震空區(qū)內(nèi)部通常不再有顯著地震發(fā)生(陸遠(yuǎn)忠等，1982)。據(jù)震例研究，新疆一些中強(qiáng)地震前存在較清晰的空區(qū)圖像(李瑩甄等，2008)。2013年4月16日～8月，在2014年于田MS7.3地震震區(qū)西側(cè)3級(jí)地震形成了半圍空?qǐng)D像，圍空區(qū)長(zhǎng)軸半徑250km，短軸半徑150km，中心位置為35.68°N，79.91°E(圖9)。根據(jù)曲延軍等(2010)的研究結(jié)果，推測(cè)未來震級(jí)為6.3±0.47。2013年9月7日空區(qū)內(nèi)發(fā)生和田MS3.0地震，其后3級(jí)地震明顯增多，空區(qū)瓦解。2013年10月20日空區(qū)邊緣發(fā)生克什米爾5級(jí)地震震群，認(rèn)為該震群可能為逼近地震。2014年2月11空區(qū)東側(cè)邊緣發(fā)生于田MS5.4地震，2月12日再次發(fā)生MS7.3地震，MS7.3地震發(fā)生在空區(qū)打破后5.5個(gè)月。

4 與2008年于田MS7.3地震前區(qū)域地震活動(dòng)對(duì)比分析

2014年2月12日于田MS7.3地震發(fā)生在阿爾金斷裂西端與康西瓦斷裂交匯區(qū)，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，歷史地震活動(dòng)頻度低、強(qiáng)度大。本次于田MS7.3地震與2008年MS7.3地震相距約100km，均位于阿爾金斷裂西南端，但這2次地震的震源斷錯(cuò)類型和震前新疆地區(qū)及震區(qū)附近的地震活動(dòng)狀態(tài)存在明顯差異。

圖9 于田地震前MS≥3地震空區(qū)

2008年于田MS7.3地震位于拉張盆地內(nèi)，其斷錯(cuò)為正斷型;2014年于田地震位于阿爾金斷裂和康西瓦斷裂交匯地區(qū)，其斷錯(cuò)為走滑型，但同時(shí)具有一定的張性分量。這種拉張性質(zhì)的出現(xiàn)可能與青藏高原向東扭轉(zhuǎn)、塔里木盆地順時(shí)針旋轉(zhuǎn)在該地區(qū)形成張性作用力有關(guān)。

對(duì)比2008年、2014年于田MS7.3地震前的地震活動(dòng)特征可知(表1)，2次于田MS7.3地震前的地震活動(dòng)存在較明顯差異:①震前新疆地區(qū)5級(jí)地震活動(dòng)狀態(tài)不同(圖10)。2008年于田7.3地震發(fā)生在新疆地震活動(dòng)水平偏低的背景下。2005年2月15日烏什MS6.3地震后至2008年3月21日于田MS7.3地震前，新疆地區(qū)6級(jí)地震持續(xù)平靜長(zhǎng)達(dá)37個(gè)月，5級(jí)地震也處于弱活動(dòng)狀態(tài)(王瓊等，2009);而2014年于田MS7.3地震前，新疆地區(qū)中強(qiáng)以上地震活躍，2011年6月～2014年2年12日于田MS7.3地震前，新疆共計(jì)發(fā)生24次5級(jí)以上地震，其中包括4次6級(jí)地震，中強(qiáng)地震活動(dòng)水平遠(yuǎn)高于歷史活動(dòng)水平;②阿爾金地震帶中強(qiáng)地震活動(dòng)狀態(tài)不同。2005年1月～2008年于田MS7.3地震前，阿爾金地震帶僅發(fā)生過1次5級(jí)地震，而2011年1月～2014年于田MS7.3地震前，阿爾金地震帶發(fā)生了6次5級(jí)以上地震;③圍空和條帶形成的地震震級(jí)下限不同，異常持續(xù)時(shí)間也存在差異;④2008年于田MS7.3地震前2個(gè)月，震源區(qū)雖然發(fā)生過2次3級(jí)地震，但非該地震的直接前震，序列為主-余型。2014年于田MS7.3地震前1天，震源區(qū)發(fā)生于田MS5.4地震，序列為前-主-余型。

這2次地震前的地震活動(dòng)也存在一定的相似性:①2次地震前新疆地區(qū)均出現(xiàn)了3、4級(jí)地震的大范圍平靜及阿爾金構(gòu)造帶4級(jí)地震平靜;②存在中小地震空區(qū)和逼近地震、中小地震共軛條帶。

圖10 2008、2014年2次于田MS7.3地震前5級(jí)地震活動(dòng)

表1 2008年、2014年于田MS7.3地震前的地震活動(dòng)和異常特征

值得注意的是，在日常震情跟蹤分析過程中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了2014年于田MS7.3地震前存在的上述異常，但對(duì)上述異常的認(rèn)識(shí)存在如下局限性:一是組成空區(qū)、條帶等圖像異常的地震震級(jí)下限偏低、異常持續(xù)時(shí)間較短造成了對(duì)未來地震強(qiáng)度的判定偏低;二是雖然識(shí)別出了中強(qiáng)地震連發(fā)活動(dòng)異常圖像對(duì)未來7級(jí)以上地震具有一定前兆預(yù)測(cè)意義，但考慮到距其100km的西南地區(qū)2008年發(fā)生過于田MS7.3地震，且當(dāng)前中強(qiáng)地震活動(dòng)狀態(tài)與2008年于田MS7.3地震前存在較大差異，故認(rèn)為阿爾金斷裂帶西南端短時(shí)間、近距離再次發(fā)生7級(jí)地震的可能性非常小。正是由于上述原因，即使發(fā)現(xiàn)了阿爾金地震帶5級(jí)以上地震異?；钴S、震區(qū)東側(cè)440km范圍4級(jí)地震平靜5年等異常，仍未能對(duì)該地震帶未來強(qiáng)震的發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)做出短期判定。

2014年于田MS7.3地震前1天，震源區(qū)發(fā)生了于田MS5.4前震，MS5.4地震序列強(qiáng)度和頻度衰減較快，主要集中在震后3小時(shí)內(nèi)，與該區(qū)歷史中強(qiáng)以上地震序列衰減特征較為相似。因此，震后當(dāng)天判定該序列為主-余型的可能性較大。統(tǒng)計(jì)分析顯示，1900年以來新疆地區(qū)18次7級(jí)以上地震前僅有2次存在前震，其中1944年3月10日烏蘇MS7.2地震前9min發(fā)生1次MS6.5地震，1985年8月23日烏恰MS7.1地震前4h發(fā)生了1次MS5.1地震?；谟谔颩S5.4地震序列衰減特征和新疆地區(qū)歷史7級(jí)地震前鮮見前震的序列特征，于田MS5.4地震發(fā)生后，難以將其判定為后續(xù)強(qiáng)震的前震活動(dòng)。

5 結(jié)論

本文通過分析研究2014年2月12日于田MS7.3地震前新疆地區(qū)地震活動(dòng)狀態(tài)和區(qū)域地震活動(dòng)圖像，對(duì)于田7.3地震前的地震活動(dòng)特征得到如下初步認(rèn)識(shí):

(1)于田MS7.3地震發(fā)生在新疆地區(qū)中強(qiáng)地震呈現(xiàn)顯著增強(qiáng)-相對(duì)平靜、中等地震平靜的背景下，即MS7.3地震前3年，新疆地區(qū)5、6級(jí)地震呈現(xiàn)連發(fā)活動(dòng)狀態(tài);震前3、4級(jí)地震分別出現(xiàn)了12天和67天的平靜。

(2)于田MS7.3地震前中小地震存在較明顯的中短期異常，主要表現(xiàn)為震前3年阿爾金地震帶及震區(qū)周圍中強(qiáng)以上地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，震源區(qū)東側(cè)出現(xiàn)4級(jí)地震平靜5年的現(xiàn)象。

(3)于田MS7.3地震前區(qū)域地震活動(dòng)存在較明顯的地震活動(dòng)異常圖像。震前1年新疆地區(qū)及震區(qū)周圍地區(qū)出現(xiàn)了3級(jí)以上地震的有序分布圖像，其中震區(qū)西側(cè)3、4級(jí)地震形成半圍空?qǐng)D像;3、4級(jí)地震形成跨越天山地震帶、塔里木盆地和阿爾金地震帶的大型條帶，并與阿爾金地震帶上的3、4級(jí)地震條帶形成共軛現(xiàn)象。

(4)與2008年MS7.3地震對(duì)比分析的結(jié)果顯示，這2次7級(jí)地震前地震活動(dòng)存在相似性，即均出現(xiàn)了平靜、圍空、逼近地震和共軛條帶等異常圖像。同時(shí)也存在明顯差異性，即2008年MS7.3地震前新疆地區(qū)和阿爾金地震帶中強(qiáng)地震活動(dòng)顯示為平靜，而在2014年MS7.3地震前則顯示為顯著增強(qiáng);形成圍空和條帶異常圖像的中小地震的震級(jí)下限不同;2008年MS7.3地震前無前震，而2014年MS7.3地震前發(fā)生了MS5.4直接前震。