解孟雨 馬亞偉 張小濤 于 晨 苑爭(zhēng)一 姜祥華 盧 顯 王 月 韓顏顏

（中國(guó)北京 100045 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心）

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，2021 年3 月24 日05 時(shí)14 分在新疆阿克蘇拜城縣（41.70°N，81.11°E）發(fā)生5.4 級(jí)地震，震源深度10 km。截至2021 年4 月30 日，共記錄ML1.0 以上余震27 次，其中ML1.0—1.9 地震13 次，ML2.0—2.9 地震8 次，ML3.0—3.9 地震5 次，ML4.0—4.9 地震1 次，最大為3 月24 日ML4.0 地震。此次拜城MS5.4 地震震中位于天山地震帶中段、庫(kù)車坳陷西南部（歷史地震較活躍區(qū)），與庫(kù)木格熱木斷裂間距最近，約12 km。據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心（CENC）結(jié)果，震源機(jī)制顯示該地震為走滑型地震。

文中詳細(xì)介紹了此次地震震中地區(qū)構(gòu)造背景、區(qū)域歷史地震活動(dòng)特征、震源機(jī)制、序列特征及序列各參數(shù)計(jì)算結(jié)果，并總結(jié)了震前出現(xiàn)的地震活動(dòng)和地球物理觀測(cè)等異常，為新疆地區(qū)5 級(jí)以上地震的中短期預(yù)測(cè)積累了震例資料。

1 構(gòu)造背景和歷史地震

2021 年新疆拜城MS5.4 地震發(fā)生在庫(kù)車坳陷西南部。庫(kù)車坳陷是塔里木盆地北緣的重要構(gòu)造單元，是一個(gè)完整的前山逆沖推覆構(gòu)造，以山地、丘陵和戈壁為主，東西長(zhǎng)500 km，南北寬約30—70 km。該構(gòu)造區(qū)歷經(jīng)多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，其中喜山運(yùn)動(dòng)對(duì)其影響最為強(qiáng)烈。整個(gè)庫(kù)車坳陷呈現(xiàn)出“五帶三凹”的次級(jí)構(gòu)造分布特征，主要發(fā)育逆沖推覆構(gòu)造（余一欣，2006；趙俊猛等，2008；陳清文，2017）。此外，庫(kù)車坳陷作為南天山山前構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū)之一，歷史上多次發(fā)生強(qiáng)破壞性地震，最大地震為1949 年庫(kù)車71/4級(jí)地震（沈軍等，2006），距本次拜城MS5.4 地震震中約241 km。從斷層分布看，庫(kù)木格熱木斷裂與拜城MS5.4 地震最近，間距約12 km（圖1），相應(yīng)的斷層運(yùn)動(dòng)以逆沖為主。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，1900 年以來(lái)，拜城MS5.4 地震震中100 km 范圍內(nèi)發(fā)生5 級(jí)以上地震12次（含余震），其中：5.0—5.9 級(jí)地震10 次，6.0—6.9 級(jí)地震2 次。在以上地震中，2020 年3 月23 日新疆拜城MS5.0 地震與此次地震發(fā)震時(shí)間間隔最小，且震中距離最近，約6 km；1959 年6 月28 日新疆溫宿63/4級(jí)地震震級(jí)最大，距此次地震震中約95 km（圖1）。

2021 年拜城MS5.4 地震發(fā)生后，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心（CENC）、中國(guó)地震局地球物理研究所（CEA-IGP）、萬(wàn)永革等團(tuán)隊(duì)以及德國(guó)地學(xué)中心（GFZ），采用不同方法和數(shù)據(jù)，給出震源機(jī)制解，結(jié)果見(jiàn)圖1 和表1。由表1 可知：①除CEA-IGP 給出的斷層上盤相對(duì)下盤的滑動(dòng)方向與其余機(jī)構(gòu)有差異外，節(jié)面I 滑動(dòng)角的反演結(jié)果均接近180°或-180°，節(jié)面Ⅱ滑動(dòng)角的反演結(jié)果均在0°—15°以及-10°—0°，顯示拜城MS5.4 地震為走滑型地震；②矩震級(jí)反演結(jié)果一致，均為MW5.2；③震源深度相差較小，其中CENC 結(jié)果為12 km，GFZ的結(jié)果為13 km。

表1 拜城MS 5.4 地震震源機(jī)制解Table 1 The focal mechanism solutions of the Baicheng MS 5.4 earthquake

圖1 2021 年3 月24 日拜城MS 5.4 地震震中附近歷史地震分布及主震震源機(jī)制Fig.1 The distribution of historical earthquakes in the vicinity of the Baicheng MS 5.4 earthquake and the focal mechanism solution of the mainshock

2 拜城MS 5.4 地震序列活動(dòng)特征

為分析地震序列的活動(dòng)特征，首先需要?jiǎng)澏ㄐ蛄谢顒?dòng)的時(shí)空范圍，挑選序列所屬地震。對(duì)于前震的空間范圍，據(jù)Chen 等（1999）的定義，即主震震中20 km 范圍內(nèi)，主震前發(fā)生的地震為前震。而對(duì)于前震的時(shí)間范圍，Papadopoulos 等（2018）的研究結(jié)果顯示，MW5.0左右主震的前震強(qiáng)活躍期在主震前20 天之內(nèi)，為避免遺漏，定義前震為主震前30 天發(fā)生的地震。至于余震，則在主震后震中附近小地震的集中區(qū)域進(jìn)行篩選。2021 年3 月24 日拜城MS5.4 地震發(fā)生前1 個(gè)月，震中20 km 范圍內(nèi)僅發(fā)生1 次ML4.0—4.9 地震，即2021 年3月14 日拜城ML4.9（MS4.5）地震，距主震震中約20 km。而此次MS5.4 地震發(fā)生后，即2021 年3 月24 日至4 月30 日，震區(qū)共記錄ML≥1.0 余震27 次，其中ML1.0—1.9 地震13 次，ML2.0—2.9 地震8 次，ML3.0—3.9 地震5 次，ML4.0—4.9 地震1 次，最大余震為3 月24 日21時(shí)14 分發(fā)生的拜城ML4.0（MS3.4）地震（表2，圖2）。

表2 拜城MS 5.4 地震序列目錄（ML ≥3.0）Table 2 Catalogue of the Baicheng MS 5.4 earthquake sequence (ML ≥3.0)

圖2 2021 年2 月24 日至4 月30 日拜城MS 5.4 地震序列震中分布Fig.2 Epicenter distribution of the Baicheng MS 5.4 earthquake sequence from February 1 to April 30,2021

拜城地震序列余震集中發(fā)生在震后3 天內(nèi)，共記錄ML≥1.0 余震17 次，約占目前所記錄余震總數(shù)的63%，含序列最大余震（圖3）。在隨后的1 個(gè)月內(nèi)，序列仍有余震活動(dòng)。4 月5 日拜城ML3.2 地震后，地震活動(dòng)水平明顯降低，僅發(fā)生2 次ML3.0 以下地震。整體上看，目前拜城地震序列余震活動(dòng)呈持續(xù)衰減特征。

圖3 拜城MS 5.4 地震序列M—t 圖(a)和日頻次圖(b)Fig.3 M-t diagram (a) and daily cumulative rate (b)of the Baicheng MS 5.4 earthquake sequence

拜城地震序列中MS5.4 主震（ML5.7）與其他最大地震（ML4.9 前震）的震級(jí)差為0.8，主震釋放能量占序列的95.56%，表明MS5.4 主震釋放了此次地震序列的絕大部分能量。從空間分布看，余震活動(dòng)集中在主震震中20 km 范圍內(nèi)，且分布無(wú)明顯方向性，最大余震（ML4.1）則位于主震西北方，距離約10 km（圖2）。

基于拜城地震序列目錄，利用ZMAP 軟件中最小完整性震級(jí)Mc的計(jì)算方法（Wyss et al，1999；Wiemer et al，2000；Mignan et al，2012），即結(jié)合擬合優(yōu)度測(cè)試（GFT）和修正最大曲率法（MAXC），計(jì)算得到此次地震序列的最小完整性震級(jí)，即Mc=ML2.1 ± 0.5（圖4）。而在目前的余震序列中，震級(jí)大于最小完整性震級(jí)Mc的余震僅有13 個(gè)，無(wú)法滿足序列參數(shù)b值和h值的計(jì)算要求。但是，結(jié)合前震和余震活動(dòng)的分析，綜合判定拜城MS5.4 地震序列為前震—主震—余震型地震序列。

圖4 拜城 MS 5.4 地震序列完整性震級(jí)Fig.4 The magnitude of completeness for the Baicheng MS 5.4 earthquake sequence

3 拜城MS 5.4 地震前異常特征

拜城MS5.4 地震發(fā)生前，在地震活動(dòng)方面，新疆地區(qū)主要存在以下中短期地震活動(dòng)性異常：天山中部3、4 級(jí)平靜打破、天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布和天山中部3 級(jí)地震高頻。同時(shí)，震前存在地震發(fā)生率指數(shù)、固體調(diào)制比、低b值異常、MMEP 異常和多參數(shù)概率譜異常。對(duì)于地球物理觀測(cè)異常，在震中300 km 范圍內(nèi)，震前共出現(xiàn)5 項(xiàng)異常，其中形變3 項(xiàng)，電磁2 項(xiàng)，均分布在震中東北和西南部100—300 km 范圍內(nèi)（圖5）。

圖5 拜城MS 5.4 地震震中附近地球物理觀測(cè)臺(tái)站及異常分布Fig.5 The distribution of geophysical observation stations and anomalies before the Baicheng MS 5.4 earthquake

3.1 地震活動(dòng)異常

（1）天山中部3、4 級(jí)地震平靜被打破。2020 年，天山中部不同區(qū)域出現(xiàn)3、4 級(jí)地震平靜，見(jiàn)圖6 中A、B、C、D 區(qū)，其中：①A、B、C 區(qū)屬4 級(jí)地震平靜區(qū)，出現(xiàn)時(shí)間分別是2019 年9 月16 日至2020 年12 月11 日（A 區(qū)）、2019 年9 月20 日至2020 年8 月4 日（B 區(qū)）、2018 年1 月19 日至2020年9 月19 日（C 區(qū)）；②D 區(qū)為3 級(jí)地震平靜區(qū)，出現(xiàn)在2020 年1 月1 日至2020 年9 月19 日。其中，A 區(qū)和B 區(qū)可用來(lái)預(yù)測(cè)5.5級(jí)以上地震，C 區(qū)和D 區(qū)可用來(lái)預(yù)測(cè)5 級(jí)以上地震。因此，本次拜城MS5.4 地震對(duì)應(yīng)C區(qū)和D 區(qū)的平靜異常，而A 區(qū)和B 區(qū)異常仍然有效。

圖6 天山中段3 級(jí)、4 級(jí)地震平靜區(qū)域分布Fig.6 The spatial distribution of MS 4.0 and MS 3.0 earthquakes quiescence in the middle Tianshan

（2）天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布。2020 年9 月1 日開(kāi)始，天山中部3.5—4.9 級(jí)地震呈NW 向帶狀分布（以下簡(jiǎn)稱為天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布），2020 年12 月12 日烏魯木齊市4.2 級(jí)地震則位于該帶狀分布范圍之外，顯示天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布現(xiàn)象的結(jié)束（圖7）。震例總結(jié)顯示，2008 年以來(lái)，天山中段4 次5 級(jí)以上地震前曾出現(xiàn)地震帶狀分布現(xiàn)象。此外，2019 年12 月7 日—2020 年1 月8 日和2020 年5 月10 日—7 月12 日該區(qū)地震呈帶狀分布，分別對(duì)應(yīng)了2020 年1 月16 日庫(kù)車MS5.6 地震和2020 年7 月13 日霍城MS5.0 地震。據(jù)此分析，認(rèn)為2021 年拜城MS5.4 地震較好對(duì)應(yīng)了該異常。

圖7 天山中段3.5 級(jí)地震帶狀分布Fig.7 The belt-like distribution of MS ≥3.5 earthquakes in the middle Tianshan

（3）天山中部3 級(jí)地震高頻。2021 年1 月31 日至2 月10 日，天山中部連續(xù)發(fā)生3 級(jí)以上地震6 次。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000 年以來(lái)，天山中部地區(qū)15 天內(nèi)3 級(jí)以上地震平均發(fā)生1.3 次，加1 倍均方差后平均發(fā)生4 次。以15 天4 次3 級(jí)以上地震為閾值進(jìn)行震例回溯，結(jié)果顯示，該異常發(fā)生后3 個(gè)月內(nèi)，天山中部地區(qū)5 級(jí)以上地震的對(duì)應(yīng)效果較好（表3）。本次拜城MS5.4 地震符合該統(tǒng)計(jì)規(guī)律，應(yīng)視為對(duì)應(yīng)該異常。

表3 天山中部3 級(jí)地震高頻后周邊5 級(jí)以上地震Table 3 The statistics of the subsequent MS ≥5.0 earthquakes after a high frequency of MS 3.0 earthquakes in the middle Tianshan

3.2 地球物理觀測(cè)異常

（1）烏什伸縮儀EW 分量。烏什伸縮測(cè)項(xiàng)位于拜城MS5.4 地震震中西南方向，相距約168 km。該測(cè)項(xiàng)自2012年8月21日起由趨勢(shì)壓縮轉(zhuǎn)為拉張，截至2021年3月24日拜城MS5.4地震發(fā)生前，異常持續(xù)3 000 多天，為長(zhǎng)趨勢(shì)異常（圖8）。該分量在以往震前多次出現(xiàn)短期快速、大幅拉張變化，此次拜城MS5.4 地震前無(wú)類似突出變化，且震后并無(wú)轉(zhuǎn)向恢復(fù)跡象，故該長(zhǎng)趨勢(shì)變化暫不作為此次拜城MS5.4 地震異常，其對(duì)后續(xù)地震仍具有預(yù)測(cè)意義。

圖8 烏什伸縮儀EW 分量異常變化形態(tài)Fig.8 The EW component anomaly characteristic of cave strain at Wushi station

（2）尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 分量。尼勒克鉆孔應(yīng)變測(cè)項(xiàng)位于拜城MS5.4地震震中東北方向，相距約256 km。該測(cè)項(xiàng)自2019 年10 月出現(xiàn)反向拉張變化，至2020 年11 月底仍在持續(xù)（圖9），其后觀測(cè)系統(tǒng)發(fā)生故障，觀測(cè)數(shù)據(jù)可靠性降低，但異?，F(xiàn)場(chǎng)核實(shí)和分析認(rèn)為，2019 年10 月至2020 年11 月底期間的異常變化真實(shí)可靠，故該異常變化可以視為此次拜城MS5.4地震異常。

圖9 尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 分量異常變化形態(tài)Fig.9 The NE component anomaly characteristic of borehole strain at Nileke station

（3）果子溝鉆孔傾斜NS 分量。果子溝鉆孔傾斜測(cè)項(xiàng)位于拜城MS5.4 地震震中正北方向，相距約293 km。該測(cè)項(xiàng)自2020 年11 月加速北傾，幅度約0.151″，后續(xù)反向南傾（圖10）。震例回溯結(jié)果表明，2020 年7 月13 日霍城MS5.0 地震前，該測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)類似反向變化異常，并于震前2 個(gè)月結(jié)束，持續(xù)時(shí)間約15 天。本次異常反向幅度遠(yuǎn)比霍城MS5.0 地震前大，且地震發(fā)生后仍在持續(xù)，認(rèn)為非此次拜城MS5.4 地震異常，對(duì)后續(xù)地震仍具有預(yù)測(cè)意義。

圖10 果子溝鉆孔傾斜NS 分量異常變化形態(tài)Fig.10 The NS component anomaly characteristic of borehole tilt at Guozigou station

（4）柯坪地電阻率NS、EW 測(cè)道異常?？缕旱仉娮杪蔔S 和EW 測(cè)道自2018 年出現(xiàn)同步下降變化，下降幅度分別為-0.83%和-0.53%，且NS 測(cè)道存在年變幅減小現(xiàn)象。根據(jù)以上地電阻率異常特征，2021 年度電磁學(xué)科地震會(huì)商會(huì)提出“南天山中段存在發(fā)生6—6.5 級(jí)地震的可能”的預(yù)測(cè)意見(jiàn)，并將該區(qū)域劃為年度危險(xiǎn)區(qū)。

2019 年下半年柯坪地電阻率NS 測(cè)道年變幅度減小變化顯著，2020 年變幅減小，年變低值低于前2 年數(shù)值，2021 年3 月24 日發(fā)生拜城MS5.4 地震，微觀震中距柯坪地震臺(tái)218 km。此次拜城地震發(fā)生后，地電阻率數(shù)據(jù)開(kāi)始轉(zhuǎn)折回返，近期無(wú)加速變化（圖11）。由于柯坪地電阻率NS 和EW 測(cè)道年變化幅度和日變化幅度均比較相近，表示2 個(gè)測(cè)道對(duì)氣象因素響應(yīng)一致，目前2 個(gè)測(cè)道下降幅度的差異說(shuō)明，該變化非地表淺層因素導(dǎo)致，因此柯坪地震臺(tái)所在區(qū)域2021 年度仍存在發(fā)生6 級(jí)以上地震的危險(xiǎn)性。

圖11 柯坪地電阻率時(shí)序變化Fig.11 Time series curve of apparent resistivity in Keping,Xinjiang

3.3 地震學(xué)參數(shù)異常

（1）地震發(fā)生率指數(shù)。在強(qiáng)震發(fā)生前普遍存在地震活動(dòng)頻度增強(qiáng)與平靜的現(xiàn)象（梅世蓉等，1997；陸遠(yuǎn)忠等，1997）。不少研究表明，地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)或顯著減弱與強(qiáng)震發(fā)生具有一定時(shí)空相關(guān)性（平建軍等，2001；易桂喜等，2004）。地震發(fā)生率指數(shù)可對(duì)地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)與顯著減弱的典型異常同時(shí)進(jìn)行定量識(shí)別。參照背景地震發(fā)生率，基于統(tǒng)計(jì)學(xué)模型，將實(shí)際地震發(fā)生率換算為0—1 之間的概率值，接近1 反映地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，用紅色顯示，接近0 反映地震活動(dòng)顯著減弱，用藍(lán)色顯示（姜祥華，2020）。拜城MS5.4 地震發(fā)生前2 個(gè)月，在震中西北出現(xiàn)地震發(fā)生率指數(shù)高值異常，此后該異常逐漸增強(qiáng)，異常面積逐漸增大，在異常持續(xù)過(guò)程中，于2021 年3 月24 日在異常區(qū)域邊緣發(fā)生新疆拜城MS5.4地震（圖12）。

圖12 拜城MS 5.4 地震前地震發(fā)生率指數(shù)異常演化（a）震前2 個(gè)月異常分布；（b）震前1 個(gè)月異常分布；（c）震前1 天異常分布Fig.12 Anomaly evolution of earthquake rate before the Baicheng MS 5.4 earthquake

（2）固體調(diào)制比異常?；诠腆w調(diào)制比異常預(yù)測(cè)地震是地震學(xué)預(yù)測(cè)中的常用方法之一。當(dāng)?shù)叵聭?yīng)力達(dá)到或處于臨界狀態(tài)時(shí)，受固體潮調(diào)制，在一定條件下可能引起系統(tǒng)突變而發(fā)生地震（Lockner and Beeler，1999）。因此，可利用固體潮調(diào)制比尋找高應(yīng)力集中區(qū)，預(yù)測(cè)未來(lái)中強(qiáng)地震發(fā)生的可能地點(diǎn)（韓顏顏等，2017）。此次拜城MS5.4 地震發(fā)生前，震中附近存在固體潮調(diào)制比異常，且震前短時(shí)間內(nèi)較顯著。

拜城MS5.4 地震發(fā)生前約8 個(gè)月，即2020 年6 月底，震中東南側(cè)出現(xiàn)固體潮調(diào)制比高值異常，持續(xù)至2020 年7 月底至9 月底，且異常值有所升高；在震中西北側(cè)，同時(shí)段出現(xiàn)異常高值區(qū)，持續(xù)至2020 年10 月底至11 月底，而此時(shí)震中東南側(cè)異常高值區(qū)則發(fā)生調(diào)整，向震中西側(cè)轉(zhuǎn)移。2020 年12 月底，2 個(gè)異常區(qū)異常值均有所下降，2021 年1 月底至拜城地震發(fā)生前，震中附近西側(cè)出現(xiàn)異常區(qū)，且異常值逐漸上升，并于2021 年3 月24 日發(fā)生拜城MS5.4 地震（圖13）。

圖13 拜城MS 5.4 地震前固體潮調(diào)制比時(shí)空演化過(guò)程(a) 2020-01-01—2020-06-30；(b)2020-02-01—2020-07-31；(c) 2020-03-01—2020-08-31；(d) 2020-04-01—2020-09-30；(e) 2020-05-01—2020-10-31；(f) 2020-06-01—2020-11-30；(g) 2020-07-01—2020-12-31；(h) 2020-08-01—2021-01-31；(i) 2020-09-01—2021-02-28Fig.13 The spatio-temporal evolution of earth tidal modulation ratio before the Baicheng MS 5.4 earthquake

（3）低b值異常。實(shí)驗(yàn)研究表明，Gutenberg-Richter 定律中的b值大小與應(yīng)力水平呈反比（Riviere et al，2018），同時(shí)實(shí)例顯示，凹凸體區(qū)域的b值一般較低（易桂喜等，2008），且大震前會(huì)出明顯的低b值異常（Gulia and Wiemer，2019）。因此，b值大小可以用來(lái)指示區(qū)域地震危險(xiǎn)性水平。本次拜城MS5.4 地震前，短期內(nèi)震中附近出現(xiàn)b值異常，且異常區(qū)域位置和大小未見(jiàn)明顯變化。

圖14 為拜城MS5.4 地震前震中附近地區(qū)b值時(shí)空演化圖，可見(jiàn)：在主震發(fā)生前約8個(gè)月，即2020 年7 月23 日起，震中東部約100 km 處持續(xù)存在低b值異常，而在與震中相距約200 km 的東北和西南方于7 月23 日出現(xiàn)低b值異常，至2020 年11 月23 日，西南方異常區(qū)消失，而東北方異常區(qū)異常值逐步升高，2021 年1 月23 日開(kāi)始，東北方異常區(qū)發(fā)生調(diào)整，出現(xiàn)在震中北側(cè)，且后續(xù)異常區(qū)異常值未明顯改變，異常區(qū)范圍基本一致，后于3 月24 日發(fā)生拜城MS5.4 地震。

圖14 拜城MS 5.4 地震前b 值時(shí)空演化過(guò)程(a) 2020-01-23—2020-07-23；(b) 2020-02-23—2020-08-23；(c) 2020-03-23—2020-09-23；(d) 2020-04-23—2020-10-23；(e) 2020-05-23—2020-11-23；(f) 2020-06-23—2020-12-23；(g) 2020-07-23—2021-01-23；(h) 2020-08-23—2021-02-23；(i) 2020-09-23—2021-03-23Fig.14 The spatio-temporal evolution of b-value before the Baicheng MS 5.4 earthquake

3.4 多參數(shù)綜合計(jì)算方法

王海濤等（2008）提出基于多種地震學(xué)參數(shù)的地震對(duì)應(yīng)概率譜方法，用以識(shí)別地震前兆異常。多參數(shù)概率譜方法主要選擇以下7 個(gè)參數(shù)進(jìn)行綜合計(jì)算：①描述地震活動(dòng)震級(jí)和頻度關(guān)系的b值、缺震、η值；②描述地震危險(xiǎn)性的D值；③描述地震活動(dòng)自身強(qiáng)度變化的Mf值、頻度N值；④環(huán)境因子調(diào)制參數(shù)Rm值。因此，截取2021 年3 月16 日前天山中部地震序列記錄，采用多參數(shù)概率譜綜合方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果顯示，3 月24 日拜城MS5.4 地震發(fā)生在預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)區(qū)域和時(shí)間范圍內(nèi)。

對(duì)天山中部地區(qū)震情發(fā)展進(jìn)行跟蹤分析，提取該區(qū)域1991 年1 月至2016 年12 月發(fā)生的ML6.0 地震，利用震前小震活動(dòng)的多種地震學(xué)參數(shù)綜合異常特征，外推預(yù)測(cè)2017 年1 月之后的震情形勢(shì)，研究數(shù)據(jù)截至2021 年3 月16 日。時(shí)間跟蹤分析表明：目標(biāo)地震在震前均出現(xiàn)多參數(shù)綜合高值異常（圖15）。

圖15 多參數(shù)概率譜變化曲線Fig.15 The change of earthquake corresponding probability spectrum of multi-parameter

在外推預(yù)測(cè)的2018—2019 年期間，多參數(shù)值保持低于平均值水平，但在2020年8 月開(kāi)始轉(zhuǎn)折上升，且超過(guò)平均數(shù)值后繼續(xù)保持上升趨勢(shì)。3 月24 日拜城地震發(fā)生時(shí)間位于綜合指數(shù)上升階段，震中位于研究區(qū)域內(nèi)，綜合分析認(rèn)為，2021 年1月至2021 年3 月，在天山中部研究區(qū)內(nèi)出現(xiàn)的多參數(shù)概率譜異常，應(yīng)為2021 年拜城MS5.4 地震的震前異常。

3.5 MMEP 方法

多方法組合地震預(yù)測(cè)（Multi-Method Earthquake Prediction，MMEP）是基于基礎(chǔ)的物理關(guān)聯(lián)性，將圖像信息（PI）、加卸載響應(yīng)比（LURR）、態(tài)矢量（SV）、矩加速釋放（AMR）4 種方法合理組合的地震預(yù)測(cè)方法（Yu et al，2013）。2021 年度地震會(huì)商提交的MMEP 計(jì)算結(jié)果顯示，PI 熱點(diǎn)和LURR 在天山中段地區(qū)存在顯著異常變化（圖16），需關(guān)注未來(lái)1 年內(nèi)該區(qū)域6 級(jí)左右地震發(fā)生的可能。2021 年拜城MS5.4 地震發(fā)生在2021 年度MMEP 危險(xiǎn)區(qū)內(nèi)，同時(shí)位于LURR 異常邊緣，顯示震后短期內(nèi)原震區(qū)發(fā)生更強(qiáng)地震的可能性不大，但是拜城MS5.4 地震后天山中段區(qū)域LURR 異常仍維持在較高水平，因此仍需關(guān)注該區(qū)域6 級(jí)左右地震發(fā)生的危險(xiǎn)性。

圖16 拜城地震前LURR 異常分布Fig.16 The distribution of LURR before the Baicheng earthquake

4 討論與結(jié)論

本文重點(diǎn)梳理了2021 年3 月24 日拜城MS5.4 地震前出現(xiàn)的中短期異常。在地震活動(dòng)異常中，此次地震符合2018 年1 月19 日至2020 年9 月19 日4 級(jí)地震平靜和2020 年1月1 日至2020 年9 月19 日3 級(jí)地震平靜所給出的預(yù)測(cè)，對(duì)應(yīng)此2 項(xiàng)地震活動(dòng)異常。同時(shí)，此次地震對(duì)應(yīng)天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布和天山中部3 級(jí)地震高頻異常。但是，在天山中部地區(qū)仍存在2 項(xiàng)4 級(jí)地震平靜異常，即2019 年9 月16 日至2020 年12 月11 日以及2019 年9 月20 日至2020 年8 月4 日4 級(jí)地震平靜，顯示該區(qū)未來(lái)存在發(fā)生5.5 級(jí)以上地震的可能。從地球物理觀測(cè)和地震學(xué)參數(shù)異?？矗舜蔚卣饘?duì)應(yīng)了尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 分量、地震發(fā)生率指數(shù)異常、固體調(diào)制比異常和低b值異常，并符合多參數(shù)綜合計(jì)算方法的預(yù)測(cè)。但是，該地震發(fā)生后烏什伸縮儀EW 分量和果子溝鉆孔傾斜NS 分量異常未出現(xiàn)變化，依舊持續(xù)，顯示后續(xù)天山中部仍可能發(fā)生中強(qiáng)地震。此外，柯坪地電阻率NS、EW 測(cè)道異常變化以及此次地震后LURR 異常的持續(xù)現(xiàn)象，均表明天山中部地區(qū)存在發(fā)生6 級(jí)左右地震的可能。因此，結(jié)合地震活動(dòng)異常、地球物理觀測(cè)以及地震學(xué)參數(shù)異常，認(rèn)為天山中部地區(qū)未來(lái)仍舊存在發(fā)生中強(qiáng)地震的可能。

2021 年拜城MS5.4 地震發(fā)生在庫(kù)車坳陷西南部，震中近庫(kù)木格熱木斷裂，是一次走滑型地震。主震前后地震活動(dòng)特征顯示，此次拜城地震為前震—主震—余震型地震序列。通過(guò)對(duì)拜城MS5.4 地震發(fā)生前后地震活動(dòng)以及地球物理觀測(cè)異常的梳理和分析，可以得到以下認(rèn)識(shí)。

（1）拜城MS5.4 地震前存在前震活動(dòng)。依據(jù)前人對(duì)于前震的定義，拜城地震前僅有1次前震，為3 月14 日拜城ML4.9（MS4.5）地震，后續(xù)分析該區(qū)域地震活動(dòng)時(shí)，應(yīng)關(guān)注前震的識(shí)別和分析。

（2）拜城MS5.4 地震序列余震活動(dòng)呈衰減趨勢(shì)，且記錄較少。截至2021 年4 月30 日，僅記錄ML1.0 以上余震27 次，其中主震發(fā)生7 天后，余震活動(dòng)水平逐漸減小，時(shí)間間隔逐漸增大，呈明顯衰減趨勢(shì)。

（3）地震活動(dòng)異常和地震學(xué)參數(shù)異常的預(yù)測(cè)效果較好。拜城MS5.4 地震前存在6 項(xiàng)地震活動(dòng)異常，天山中部3、4 級(jí)地震平靜（C 區(qū)和D 區(qū)）和天山中部3.5 級(jí)地震帶狀分布給出未來(lái)中強(qiáng)震發(fā)生的可能范圍，而天山中部3 級(jí)地震高頻則給出中強(qiáng)震的可能發(fā)震時(shí)間，拜城MS5.4 地震的發(fā)生均滿足上述異常推斷，顯示以上異常均有較好的預(yù)測(cè)效果。對(duì)于地震學(xué)參數(shù)異常，地震發(fā)生率指數(shù)、固體調(diào)制比和低b值異常在拜城MS5.4 地震發(fā)生前，主震震中區(qū)域均存在持續(xù)異常，有效預(yù)測(cè)了拜城MS5.4 地震的發(fā)震地點(diǎn)。

本文撰寫得到王海濤研究員和劉杰研究員的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，蔣海昆研究員、晏銳研究員、孟令媛研究員和閆偉高級(jí)工程師給予諸多幫助和建議，中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（http://data.earthquake.cn）提供數(shù)據(jù)支撐，在此對(duì)他們及中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心地震預(yù)報(bào)部同事的辛苦工作，一并表示衷心感謝。