殷 娜 李瑩甄 張 博

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天山各構(gòu)造分區(qū)地震破裂方式和地震序列類型的研究[1]

殷 娜1）李瑩甄1）張 博2）

1）防災(zāi)科技學(xué)院，三河 065201 2）中國地震局地球物理研究所， 北京 100081

天山作為全球新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)最為強(qiáng)烈的板內(nèi)造山帶，一直是中外地震學(xué)家密切關(guān)注的區(qū)域之一。本文從天山地區(qū)應(yīng)力場(chǎng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征入手，對(duì)天山不同構(gòu)造分區(qū)地震的破裂和地震序列類型分布特征進(jìn)行研究，結(jié)果顯示對(duì)于天山全區(qū)而言，地震破裂類型主要為逆斷-走滑型，地震序列類型以主-余型為主，同時(shí)試圖通過強(qiáng)震發(fā)震構(gòu)造力學(xué)性質(zhì)和地震學(xué)參數(shù)等方面的對(duì)比，揭示構(gòu)造帶內(nèi)部差異性運(yùn)動(dòng)對(duì)強(qiáng)震孕育發(fā)生的影響，以期為天山地區(qū)地震活動(dòng)性研究與地震預(yù)測(cè)提供基礎(chǔ)性研究支持。

震源機(jī)制 地震序列 天山 構(gòu)造帶

引言

天山作為全球新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和地震活動(dòng)最為強(qiáng)烈的板內(nèi)造山帶，一直是中外地震學(xué)家密切關(guān)注的區(qū)域之一。鄧起東等（2000）提出大致自中新世（距今24Ma）以來，天山受到近NS向水平力的擠壓而不斷隆升，形成新的再生山脈，其主體由南天山、北天山和中天山以及其間夾持的山間盆地組成（圖1、圖2）。天山現(xiàn)代破裂體系主要由以NE向柯坪推覆體和EW向庫車推覆體為代表的逆沖斷裂發(fā)生的旋扭性破裂和以近NW向博阿斷裂、費(fèi)爾干納斷裂為代表的右旋走滑斷裂發(fā)生的剪切破裂組成。另外，受印度板塊向北推擠的西動(dòng)力源（帕米爾）的影響，在西昆侖與天山交匯部位形成復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和特殊的受力環(huán)境，以及多樣的破裂格局。

天山地質(zhì)發(fā)展歷史悠久，地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，強(qiáng)震活動(dòng)頻繁（圖1）。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，自1700年以來天山地震帶發(fā)生7級(jí)以上地震25次，8級(jí)以上地震3次，而強(qiáng)烈地震活動(dòng)與其特殊的地質(zhì)區(qū)位密切相關(guān)，現(xiàn)今天山構(gòu)造運(yùn)動(dòng)繼承了新構(gòu)造以來的活動(dòng)特征，是自晚始新世至漸新世印度次大陸與歐亞大陸碰撞以來，印度板塊繼續(xù)向北強(qiáng)烈擠壓的結(jié)果。

地震破裂方式和序列類型是研究地震活動(dòng)性的主要參數(shù)，在區(qū)域構(gòu)造格局的制約下，其不僅是震區(qū)介質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)、動(dòng)力過程和發(fā)震斷層幾何性狀的具體體現(xiàn)，而且也能夠反映區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的過程和結(jié)果（蔣海昆等，2006）。由于天山內(nèi)部各區(qū)域存在不同構(gòu)造類型（圖2）及不同構(gòu)造單元的發(fā)震模式（李瑩甄等，2005），因此有必要對(duì)天山構(gòu)造區(qū)進(jìn)一步細(xì)化，深入探討不同構(gòu)造段落在不同力源作用下相對(duì)獨(dú)立的孕震過程。

圖2 天山斷裂略圖（據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局，1993，修改） Fig. 2 Tectonic map of the Tianshan area (modified after Xinjiang Geological and Mineral Bureau, 1993) 1：走滑斷裂；2：逆沖斷裂；3：推覆斷裂；4：推覆方向；5：韌性剪切帶；6：斷裂編號(hào) F1：東天山北緣（二道溝）斷裂；F2：博格達(dá)南緣斷裂；F3：吐魯番盆地中央斷裂；F4：博羅科努-阿其克庫都克斷裂；F5：伊犁盆地北緣-喀什河斷裂；F6：恰克博河斷裂；F7：那拉提-包爾圖-黑尖山斷裂；F8：卻勒塔格-拜城盆地-北輪臺(tái)斷裂；F9：塞里克薩依斷裂；F10：柯坪斷裂；F11：塔納斯-費(fèi)爾干納斷裂

1 北天山、中天山、南天山東段和南天山西段構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征

天山山系是塔里木塊體與哈薩克斯坦塊體碰撞及新生代再造山作用的產(chǎn)物，經(jīng)歷了一個(gè)十分復(fù)雜的構(gòu)造動(dòng)力學(xué)過程（趙瑞斌等，2000）。由于天山巖石圈存在低速層，作為地殼內(nèi)部的韌性滑脫面，在南北方向的水平擠壓和地幔形變力的共同作用下，天山上地殼沿該面表現(xiàn)出向南北兩側(cè)逆沖的構(gòu)造現(xiàn)象（胥頤等，2000）。依照地質(zhì)構(gòu)造、活動(dòng)地塊（活動(dòng)斷層）空間展布特征作為劃分邊界的主要依據(jù)，本文將天山構(gòu)造區(qū)劃分為北天山、中天山、南天山東段和南天山西段4個(gè)研究區(qū)（圖3）。

1.1 北天山構(gòu)造帶

北天山位于天山構(gòu)造區(qū)北部，是自上新世強(qiáng)烈活動(dòng)以來，沿山前不斷擴(kuò)展的造山帶。其北接準(zhǔn)噶爾盆地，南沿博羅科努-阿其克庫都克斷裂、吐魯番盆地中央斷裂和博格達(dá)南緣斷裂帶與中天山、南天山東段相分離（圖2）。構(gòu)造帶內(nèi)斷層走向大多為EW向，其活動(dòng)構(gòu)造性質(zhì)主要以走滑逆沖為主，西段逐漸沿NW方向，整體呈WS突起的弧形。據(jù)馮先岳等（1991）的研究，北天山山前地區(qū)以逆斷裂-褶皺帶形成的逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)為主，強(qiáng)震亦多發(fā)于此。而在北天山南界（博羅科努-阿其克庫都克斷裂），沈軍等（2003）提出在晚第四紀(jì)期間有強(qiáng)烈的右旋走滑運(yùn)動(dòng)。

1.2 中天山構(gòu)造帶

中天山屬于天山構(gòu)造帶中西部，其東北邊沿博羅科努-阿其克庫都克斷層與北天山相分離，南部沿阿特巴什-伊內(nèi)爾切克斷層與南天山相分離，在境內(nèi)的部分是夾在北天山與南天山之間的三角地帶，主要活動(dòng)構(gòu)造包括伊犁盆地北緣-喀什河斷裂和恰克博河斷裂，斷層走向由SWW向至NW向，呈魚尾狀匯聚在新源東部（圖2）。江麗君等（2010）運(yùn)用S波分裂進(jìn)行偏振分析，認(rèn)為中天山周圍地區(qū)主壓應(yīng)力方向隨一系列走滑逆沖型構(gòu)造的不同而發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致中天山在NS向?yàn)橹鞯膮^(qū)域應(yīng)力作用下向西運(yùn)動(dòng)。

1.3 南天山東段構(gòu)造帶

南天山東段位于天山構(gòu)造帶東南部，屬南天山東部地區(qū)，北邊偏西部分沿那拉提-包爾圖-黑尖山斷裂與中天山相分離，偏東部分沿博羅科努-阿其克庫都克斷裂與北天山相分離，南端臨塔里木盆地，西段由阿克蘇附近與南天山西段相分離，其內(nèi)斷層走向多為EW向（圖2）。該構(gòu)造區(qū)包括了部分庫車坳陷逆沖系統(tǒng)和庫爾勒轉(zhuǎn)換構(gòu)造帶。沈軍等（2003，2004）對(duì)于該區(qū)做了大量的研究，研究結(jié)果認(rèn)為庫車坳陷由南北兩大背斜帶構(gòu)成，北部靠近南天山為一套向南逆沖的逆斷裂背斜系統(tǒng)；南部靠近塔里木盆地的是一套向北逆沖的逆斷裂背斜系統(tǒng)。構(gòu)造區(qū)內(nèi)最主要活動(dòng)斷裂有分布在坳陷區(qū)的卻勒塔格斷裂以及轉(zhuǎn)換帶附近的北輪臺(tái)斷裂等。北輪臺(tái)斷裂以南發(fā)育有4排逆斷裂背斜帶，晚第四紀(jì)以來斷裂西段的活動(dòng)性逐步減弱，但其東段仍屬于一條強(qiáng)烈活動(dòng)斷裂，除卻勒塔格斷裂和塞里克薩依斷裂外，區(qū)內(nèi)絕大多數(shù)斷層的逆斷層埋深較淺。

1.4 南天山西段構(gòu)造帶

南天山西段位于新疆境內(nèi)天山各段的最西部，西南臨塔里木盆地，在喀什附近沿烏合沙魯、膘爾托闊依斷層與西昆侖分區(qū)相分離，其內(nèi)斷層走向多為NE向。南天山西段是地震多發(fā)區(qū)，尤其在伽師、烏恰、烏什附近地震較為集中。其中主要由塔納斯-費(fèi)爾干納斷裂帶和柯坪推覆構(gòu)造組成其現(xiàn)代破裂格局。塔納斯-費(fèi)爾干納斷裂帶走向北西，為右旋走滑斷裂，西北斷裂面傾向北東，東西段斷層傾向西南，具有壓扭性質(zhì)，斷層傾角30°—75°，該斷裂帶在早古生代，甚至在前寒武紀(jì)形成，新近紀(jì)末明顯活動(dòng)，第四紀(jì)以來斷裂西盤相對(duì)東盤抬升?？缕和聘矘?gòu)造東西長(zhǎng)300km，南北寬60—140km，在橫向上由多排近東西走向、平行展布的由北向南逆沖推覆的單斜山或背斜山組成。

2 天山不同構(gòu)造分區(qū)地震破裂特征

現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是驅(qū)動(dòng)地殼斷裂構(gòu)造活動(dòng)并孕育發(fā)生地震的基本成因，震源機(jī)制解是研究區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)最基礎(chǔ)的資料和常用的方法。對(duì)震源機(jī)制解的統(tǒng)計(jì)分析，可以得到區(qū)域平均應(yīng)力場(chǎng)狀態(tài)，再現(xiàn)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)基本特征及其震源破裂特征等，有助于對(duì)發(fā)震斷層及區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造與應(yīng)力場(chǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

2.1 資料與方法

依照地質(zhì)構(gòu)造、活動(dòng)地塊邊界（活動(dòng)斷層）作為劃分邊界的主要依據(jù)，如前所述，本文已將天山構(gòu)造區(qū)劃分為北天山、中天山、南天山東段和南天山西段4個(gè)構(gòu)造研究區(qū)。

本文的震源機(jī)制解資料主要來源于：①天山地區(qū)歷史中強(qiáng)地震的震源機(jī)制解；②2000年以后部分5級(jí)左右地震采用P波初動(dòng)符號(hào)和振幅比法求得震源機(jī)制解；③哈佛大學(xué)CMT目錄。共收集到震源機(jī)制解127個(gè)，圖5顯示了這些震源機(jī)制解的分布，其中北天山16個(gè)，中天山18個(gè)，南天山東段34個(gè)，南天山西段59個(gè)。圖4、圖5分別統(tǒng)計(jì)了天山地區(qū)震源機(jī)制解和主壓應(yīng)力P軸方位分布。

在一個(gè)具有均勻應(yīng)力場(chǎng)的區(qū)域，每一次地震都將會(huì)沿?cái)鄬用嫔系募羟袘?yīng)力的方向產(chǎn)生滑動(dòng)，采用多次地震的震源機(jī)制解就能反演出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，地震的破裂方式則可以通過應(yīng)力軸傾角的變化加以界定。根據(jù)馬文濤等（2004）提出的地震類型三角形圖解法（圖6），將地震破裂類型分為4類：正斷型，P軸傾角≥45°；逆斷型，T軸傾角≥45°；走滑型，B軸傾角≥45°；過渡型，三個(gè)應(yīng)力軸傾角＜45°。最終統(tǒng)計(jì)出了天山構(gòu)造帶地震破裂類型，具體見表1。

表1 天山構(gòu)造帶地震破裂類型統(tǒng)計(jì) Table 1 Statistics of earthquake rupture types in the Tianshan structural belts

王盛澤（1987）認(rèn)為，天山地區(qū)現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向以NS方向?yàn)橹鳎o以NNE、NW方向，呈大扇形分布；高國英等（2005）提出，控制區(qū)域地質(zhì)活動(dòng)的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)主壓應(yīng)力方向?yàn)镹NE與NW方向。由圖5可見，天山構(gòu)造區(qū)主壓應(yīng)力以NNE、NS向?yàn)橹?，其次為NW向，與前人所得結(jié)論基本一致。

2.2 構(gòu)造分區(qū)應(yīng)力特征和地震破裂方式

相較于中小地震震源破裂的隨機(jī)性，較大地震的震源機(jī)制解能較多反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的特征，其地震破裂方式也較能反映區(qū)域構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)特征。本文從127個(gè)5級(jí)以上地震的震源機(jī)制解，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法對(duì)震源機(jī)制參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，繪制了天山各構(gòu)造分區(qū)震源機(jī)制參數(shù)歸一化玫瑰圖（圖7），以此討論北天山、中天山、南天山東段和西段地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征及差異、地震破裂特性及動(dòng)力學(xué)依據(jù)。

各構(gòu)造區(qū)平均應(yīng)力場(chǎng)如圖7所示，北天山構(gòu)造區(qū)內(nèi)發(fā)震活動(dòng)主要在EW向和NW走向的斷層上，整體在接近水平的NWW向壓應(yīng)力場(chǎng)作用下做水平錯(cuò)動(dòng)，從而形成大量左旋走滑和逆沖斷層，P軸方位近NS向且傾角較小，說明該區(qū)受來自NS方向的擠壓作用為主，這與前人研究的結(jié)果（高國英等，2005；龍海英等，2008）基本一致；中天山構(gòu)造區(qū)P軸整體優(yōu)勢(shì)方向?yàn)镋W向，主要以左旋走滑和逆沖斷層為主，該區(qū)斷裂受到近水平方向應(yīng)力作用。南天山東段走向與中天山類似，EW為地震分布的優(yōu)勢(shì)方向，NW方向上也有地震分布，與南天山東段斷層分布情況相符。南天山西段地震頻發(fā)，且發(fā)震斷層走向與區(qū)域內(nèi)斷層走向基本相符。

按照各構(gòu)造分區(qū)的地震類型統(tǒng)計(jì)分析（表2），北天山地震類型以逆斷型和走滑型為主，各約占40%，中天山地區(qū)地震類型以走滑型和逆斷型為主，分別占50%和39%。南天山東段地區(qū)地震類型以逆斷型和走滑型為主，分別占44%和38%，并存在少量的正斷型，約占1%。南天山西段發(fā)震斷層走向與區(qū)域內(nèi)斷層走向基本相符。南天山西段地區(qū)地震類型以走滑型和逆斷型為主，分別占49%和36%，同時(shí)有部分正斷型地震分布，約占12%。

表2 天山構(gòu)造帶不同分區(qū)地震破裂類型分析 Table 2 Analysis on earthquake rupture types of different sub-areas in the Tianshan structural belts

根據(jù)以上分析可以看出，在印度板塊和歐亞板塊強(qiáng)烈碰撞影響下，北天山西部、中天山和南天山交匯部位、南天山西段具有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜，強(qiáng)震頻發(fā)，地震破裂方式多樣等特點(diǎn)。

3 北天山、中天山、南天山東段和南天山西段地震序列類型

3.1 地震序列資料與判定方法

本文用于地震序列類型研究的地震序列目錄，來自于李瑩甄收集整理的1978—2014年天山S≥5.0地震序列，共83個(gè)。序列類型的判定采用了蔣海昆等（2006）序列判定準(zhǔn)則，即統(tǒng)一以序列主震0與3個(gè)月內(nèi)最大余震1之間的震級(jí)差D=0－1進(jìn)行序列類型劃分，分為孤立型、主余型及多震型（雙震型歸并到多震型）三類。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)為：孤立型，D＞2.4，對(duì)于沒有余震的單發(fā)式中等地震，也命名為孤立型地震；主余型，0.6＜D≤2.4；多震型，D≤0.6。1978年以來天山各構(gòu)造區(qū)S≥5.0級(jí)以上地震序列類型分布見圖9?？紤]到北天山、中天山S≥5.0的地震序列數(shù)目較少，為了結(jié)論更加可靠，故在這兩個(gè)區(qū)域增加了S≥4.5的地震序列的樣本。

從圖8可以看出，天山各構(gòu)造區(qū)地震序列類型多樣，涵蓋了主余型、孤立型和多震型等不同類型的地震（表3）。5級(jí)以上中強(qiáng)地震以主余型為主，占據(jù)全部序列類型的一半以上，其次是孤立型地震，占18%，多震型地震較少，約占11%。從震級(jí)分布看，5.0—5.9級(jí)地震中孤立型地震所占比例較大，占到94%；5.0－5.9級(jí)地震以主余型較多，占到70%，6.0－6.9級(jí)多震型地震較多，占到62.5%，主余型約占28%；7級(jí)以上地震以主余型為主。下面對(duì)天山各構(gòu)造區(qū)地震序列類型做對(duì)比分析。

表3 天山地區(qū)地震序列類型統(tǒng)計(jì)（MS≥5.0） Table 3 Statistics of earthquake sequence types in the Tianshan area（MS≥5.0）

3.2 北天山、中天山、南天山東段和南天山西段地震序列類型

北天山得到5級(jí)以上地震序列9個(gè)，中天山6個(gè)，南天山東段19個(gè)，南天山西段41個(gè)。對(duì)比北天山、中天山、南天山東段和南天山西段地震序列類型可以看出，大部分構(gòu)造區(qū)主余型地震所占的比例較高，孤立型地震排行其次。主余型地震以南天山西段最高，可達(dá)到69%，孤立型地震在本區(qū)所占比例以南天山東段和中天山較高，可以達(dá)到53%和33%（加入4.5級(jí)以上地震則比例相當(dāng)）；南天山西段最低，僅為17.6%。四個(gè)構(gòu)造區(qū)多震型地震所占比例較低，約為9%，且較為集中分布在南天山西段（表4）。

表4 天山各構(gòu)造分區(qū)地震序列類型分析 Table 4 Analysis on earthquake sequence types of different sub-areas in the Tianshan structural belts

注：由于北天山、中天山S≥5.0的地震序列數(shù)目較少，為了結(jié)論更加可靠，故括號(hào)內(nèi)增加了S≥4.5的地震序列得出的結(jié)果。

一些學(xué)者認(rèn)為，地震序列類型的空間分布特征與很多因素有關(guān)。Mogi（1958，1974）認(rèn)為，主余型地震更可能在中等預(yù)應(yīng)力和破裂強(qiáng)度的條件下出現(xiàn)；多震型地震更可能出現(xiàn)在低預(yù)應(yīng)力和（或）高破裂強(qiáng)度的情況；孤立型地震由于受總的應(yīng)力水平和不均勻性控制，高預(yù)應(yīng)力和（或）低破裂強(qiáng)度的情況下發(fā)生概率較高。Aki（1977，1975）提出主余型地震能夠在各類形式的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生，特別是在先存斷層內(nèi)部閉鎖單元或障礙體的破裂、或新生的相互分離的斷裂段的破裂中出現(xiàn)；當(dāng)構(gòu)造應(yīng)力相對(duì)很高時(shí)，更可能出現(xiàn)孤立型且地震序列前、余震均較少。蔣海昆等（2007）則提出，主余型地震大多發(fā)生在上地殼高速區(qū)或高、低速過渡帶內(nèi)；震群型往往與共軛構(gòu)造或多組構(gòu)造交匯相聯(lián)系，且較多地發(fā)生在上地殼低速區(qū)內(nèi)，從震級(jí)及歷史地震活動(dòng)來看新疆多震型地震序列大多分布在歷史大震震中區(qū)附近（現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)）。

4 天山各構(gòu)造分區(qū)地震類型及形成機(jī)制的討論

地震類型特征研究對(duì)于地震趨勢(shì)及區(qū)域地震活動(dòng)性判定是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)研究工作。本文結(jié)合天山地區(qū)地球動(dòng)力背景、震源機(jī)制和地震序列的研究結(jié)果，并考慮地震破裂類型和序列類型的影響因素，對(duì)其形成機(jī)制進(jìn)行了以下討論。

天山總體構(gòu)造表現(xiàn)為水平擠壓下的地殼垂向縮短、斜向剪切轉(zhuǎn)換變形和向兩側(cè)盆地的橫向擴(kuò)展變形，形成了主脈根部的高角度逆斷層控制的厚皮推覆構(gòu)造和前陸盆地內(nèi)低角度逆掩斷裂控制的薄皮推覆構(gòu)造，以及調(diào)節(jié)縱向不均勻縮短并傳遞變形的大型剪切斷裂?；顒?dòng)斷層多為具有旋性特征的逆斷層和走滑斷層。

天山地殼結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜，其非均勻性主要表現(xiàn)在地震波的傳播速度和介質(zhì)的導(dǎo)電性方面。地震往往發(fā)生在高速塊體和低速塊體之間的過渡帶附近，或者是殼內(nèi)高導(dǎo)層的頂、底面周圍（胥頤等，1995；李強(qiáng)等，1995；梅世蓉，1995）。在近NS向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力和復(fù)雜地殼結(jié)構(gòu)環(huán)境下，天山斷層走向和擴(kuò)展形式多樣，部分區(qū)域地震破裂方式具有一定的復(fù)雜性，走滑型和逆斷型地震占據(jù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量（分別占46%和39%），過渡型和正斷型地震也皆有一定分布（分別占9%和7%）。這又進(jìn)一步影響到天山地區(qū)地震序列類型的復(fù)雜多樣，主余型地震序列占一半，孤立型地震約占18%，多震型地震約占9%，6級(jí)以上強(qiáng)震多為主余型。天山各分區(qū)地震類型的差異性主要表現(xiàn)為以下特征。

4.1 北天山（逆斷型、走滑型、主余型）

北天山地震破裂以逆斷型和走滑型為主，地震序列以主余型為主，其次為孤立型和多震型。北天山和準(zhǔn)噶爾盆地南緣一帶上地慢巖石圈物質(zhì)的P波速度較高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相應(yīng)位置下地殼的P波速度也很高，在地殼的中部形成速度變化較快的梯度層（胥頤等，1995）。從而易形成高角度逆沖型地震，在1906年12月23日該區(qū)域曾發(fā)生過瑪納斯7.7級(jí)地震，其內(nèi)部的高角度逆沖斷裂的構(gòu)造變形和孕震模型如圖9所示（楊曉平等，2002），地震造成的位移量沿高角度斷裂帶向地表傳遞，山前的薄皮推覆構(gòu)造發(fā)震模型較為復(fù)雜，此類構(gòu)造地震孕育一般位于推覆構(gòu)造的根部斷裂上，但根部斷裂第四紀(jì)以來的活動(dòng)性趨于微弱，錯(cuò)動(dòng)量往往沿低角度的滑脫面向前傳遞，在推覆構(gòu)造前緣新生的逆斷裂背斜上發(fā)生地表破裂（鄧起東等，2000）。

4.2 中天山（逆斷型、孤立型）

中天山地震破裂以逆斷型為主，地震序列以孤立型為主。中天山歷史上發(fā)生過多次強(qiáng)震，包括1716年準(zhǔn)噶爾7.5級(jí)地震、2003年12月1日昭蘇6.1級(jí)地震、2012年6月30日伊犁6.6級(jí)地震。中天山與準(zhǔn)噶爾盆地之間的低速區(qū)域深度較大可達(dá)莫霍面頂部，在庫車坳陷和中天山隆起帶之間，上地幔頂部70—150km的深度范圍內(nèi)速度值較低，形成庫車坳陷向北插入天山下部的趨勢(shì)。這兩個(gè)地區(qū)的殼內(nèi)地震大都發(fā)生在上地殼低速帶與下地殼高速區(qū)之間的梯度帶附近，在地表則位于山前的斷裂擠壓帶，深度約20—30km（胥頤等，1995）。

4.3 南天山東段（逆斷型、孤立型）

天山東部（石河子－庫車以東的地區(qū)）地震破裂以逆斷型為主，現(xiàn)代5級(jí)左右的中等地震幾乎都為孤立型，這些地震多分布在擴(kuò)展斷裂的端部，低破裂強(qiáng)度的地區(qū)。2009年3月24日該區(qū)發(fā)生和碩4.2級(jí)地震后，地震活動(dòng)水平不高。

4.4 南天山西段（逆斷型、走滑型、主余型）

南天山西段地震破裂以逆斷型和走滑型為主，斷裂帶地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大、周期短，盡管分布有許多主余型，但震群型地震活動(dòng)在該區(qū)最為突出，如1955年4月15日烏恰西7.0級(jí)雙震、1961年巴楚西6級(jí)強(qiáng)震群、1997—1998年伽師6級(jí)強(qiáng)震群和2008年10月烏恰6級(jí)強(qiáng)震群等。其中伽師強(qiáng)震群發(fā)生在塔里木盆地西北緣與天山接壤的邊緣部位，該區(qū)地殼向西南急劇下傾插入西昆侖山下，伽師地區(qū)正處于地殼厚度急劇變化的地帶（劉志等，2003），莫霍面在伽師下方一定的區(qū)域范圍之內(nèi)形成一個(gè)明顯的、局部性的上地幔隆起，其殼內(nèi)速度結(jié)構(gòu)也存在著強(qiáng)烈的非均勻性（圖10）。

形成這種復(fù)雜構(gòu)造格局的主要力源來自印度板塊向北的推擠作用，致使在伽師及其鄰區(qū)形成了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和特殊的受力環(huán)境（王琪，2000；高國英等，2005），這些因素為該區(qū)強(qiáng)震群的孕育或發(fā)生提供了動(dòng)力來源。由于伽師震區(qū)處在構(gòu)造活動(dòng)強(qiáng)烈的環(huán)境之中，其抗剪能力較弱的震源體介質(zhì)不易積聚較強(qiáng)的應(yīng)力而發(fā)生強(qiáng)度更大的地震（楊卓欣等，2002），從而決定了伽師地區(qū)獨(dú)特的發(fā)震特點(diǎn)。另外該構(gòu)造帶由多條次級(jí)新生斷層組成，呈斜列或共軛展布，共軛構(gòu)造活動(dòng)可能是伽師強(qiáng)震群頻繁發(fā)生的一個(gè)重要因素（趙金仁等，2002）。

通過地震序列和強(qiáng)震震源機(jī)制研究表明，天山地區(qū)幾大構(gòu)造區(qū)域具有較明顯的地震類型分區(qū)特征。就天山全區(qū)而言，地震斷層基本為逆斷走滑型，地震序列以主-余震型為主，這與天山所處的大地構(gòu)造區(qū)位、活動(dòng)塊體以及主要活動(dòng)斷裂的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及幾何學(xué)特征相一致。在這種大背景下，不同構(gòu)造單元還存在受區(qū)域構(gòu)造、介質(zhì)、深部環(huán)境及應(yīng)力場(chǎng)控制的特殊地震類型，同時(shí)顯示出在不同力源作用下的相對(duì)獨(dú)立的孕震過程與該區(qū)地震活動(dòng)性是有關(guān)聯(lián)的。

致謝：感謝審稿人提出的寶貴意見。

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Earthquake Rupture Modes and Sequence Types in the Tianshan Tectonic Division

Yin Na1), Li Yingzhen1)and Zhang Bo2)

1) Institute of Disaster Prevention, Langfang 065201, China 2) Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China

Tianshan Mountains, as the great neo-tectonic movement and intensive seismic activity in intraplate orogenic belt, has been paid close attention by the foreign and chinese seismologists. From the point of view from stress field and tectonic movement in the Tianshan area, we studied the characteristics of earthquake rupture modes and sequence types in the Tianshan tectonic division. The results show that for the whole area of the Tianshan Mountains, the rupture is dominant by thrust and strike slip, and the sequence is characterized by mainshock and aftershock. Through the comparison of earthquake to seismo-genetic structure and mechanical properties of seismological parameters, we try to reveal the influence of tectonic belt internal differences on occurrence of strong earthquake motion. Our results are significant to provide basic research support for prediction research and earthquake activity in the Tianshan area.

Focal mechanism; Seismic sequence; Tianshan; Tectonic belt

殷娜，李瑩甄，張博，2016．天山各構(gòu)造分區(qū)地震破裂方式和地震序列類型的研究．震災(zāi)防御技術(shù)，11（1）：22—34．

doi：10.11899/zzfy20160103