張琳琳, 聶曉紅

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

“地震窗”又稱為震前異常敏感點或地震窗口，主要通過微小地震活動形式來反映一些局部研究區(qū)域內(nèi)應力場的變化，基于“以場求源”通過應力場變化追尋源兆即震源區(qū)異常。因此地震窗的分析研究倍受地震研究者的重視?！暗卣鸫啊敝饕峭ㄟ^微震或小震(簡稱為微小震)活動引起的區(qū)域應力場變化來表現(xiàn)震源區(qū)應力場的變化，從而通過地震窗口內(nèi)微小地震的異?；顒觼磉M行中強地震的預測[1]。新疆維吾爾自治區(qū)地震局將重要研究結果應用到日常震情跟蹤中，取得較好的預測效果。隨著新疆境內(nèi)地震數(shù)據(jù)記錄方式的改變，地震窗的研究方式也有了新的進展和變化，地震窗最初的研究數(shù)據(jù)資料是基于單臺模擬獲取的，自2008年測震臺站數(shù)字化改造以來，測震數(shù)據(jù)的記錄逐漸從模擬式向數(shù)字式轉變，“地震窗”的研究數(shù)據(jù)也將多個臺站綜合定位和單臺結果相結合。地震窗開窗指標為窗口內(nèi)微小地震月頻次超閾值，地震窗開窗后，分析其異常變化的映震效果[2]。新疆區(qū)域內(nèi)地震窗的構建主要是基于區(qū)域臺網(wǎng)監(jiān)測記錄到地震數(shù)據(jù)資料，地震窗主要位于天山地區(qū)。許多學者相繼開展了研究，龍海英等[3]在新疆境內(nèi)選取15個地震窗，并對多次MS≥5.0中強地震作出不同程度的短期預報，預測效果較顯著。新疆地區(qū)地震窗研究不斷完善并形成一定網(wǎng)絡分布，2014年2月12日于田MS7.3地震前1～2個月，烏恰和喀什地震窗均出現(xiàn)異常，異常結束后發(fā)生于田MS7.3地震。敖雪明等[4-5]根據(jù)新疆及鄰近區(qū)域臺網(wǎng)微小地震觀測數(shù)據(jù)，同時篩選出22個具有較高短期預報效能的地震窗，比較系統(tǒng)地研究了地震窗的異常特征及其用于中強地震預測的指標。敖雪明等系統(tǒng)分析了1997年新疆伽師強震群數(shù)次中強地震前新疆地震窗的短臨前兆異常變化的特征，并根據(jù)地震窗異常的網(wǎng)絡分布對伽師強震群作出較好的預測[6]。目前，在日常跟蹤分析綜合定位結果的地震窗時，發(fā)現(xiàn)阿合奇地震窗(簡稱為“阿合奇窗”)微小地震頻次異常(簡稱為“地震窗異常”)與中強地震之間存在一定的相對應關系，因此，本研究主要針對阿合奇地震窗展開分析。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)

基于新疆區(qū)域地震臺網(wǎng)綜合定位獲取的測震數(shù)字觀測數(shù)據(jù)，2008年以來地震數(shù)據(jù)數(shù)字化式記錄，因此，研究時間段設為2008年1月至2020年1月，選取研究區(qū)為新疆阿合奇及南天山西段其他區(qū)域，主要以阿合奇測震臺站為中心，分析其周圍89 km范圍內(nèi)微小地震月頻次的變化，阿合奇窗所對應中強地震的震中位置信息源于中國地震臺網(wǎng)統(tǒng)一目錄，同時對映震關系的中強地震規(guī)定如下：主震—余震類型的地震僅選擇主震，震群型中強地震選擇其中1次最大地震作為主事件[2,7-9]。地震窗異常對應中強地震范圍主要位于南天山西段，映震震級MS≥5.0，預測時間0～3個月。

1.2 阿合奇地震窗選取方法

基于新疆地震臺網(wǎng)綜合定位產(chǎn)生的地震數(shù)據(jù)進行阿合奇窗的選取[3]，以阿合奇地震臺為中心，取S到時-P到時≤10 s，且ML≥1.0微震(包括小震)每月發(fā)生的次數(shù)[2,3]，其后系統(tǒng)分析和研究微小地震月頻次及其異常結束后中強地震的發(fā)震情況。由于微小地震月頻次高值異常作為開窗標準預測地震報準率較高，并通過R值檢驗，因此，將其確定為阿合奇地震窗。

2 阿合奇地震窗異常特征及其預報判據(jù)指標

2.1 異常判定

圖1為阿合奇窗2008年1月至2020年1月窗口內(nèi)微震月頻次的異常變化以及異常結束后映震區(qū)內(nèi)中強以上地震的發(fā)震情況。正常情況下，微震活動水平較低，其值基本在30次/月以下的范圍內(nèi)浮動變化，而其中有8次窗口微震月頻次呈現(xiàn)出大于50次的異常高值，其對應的MS≥5.0地震發(fā)生在異常結束后1～3個月。這8次中強地震均發(fā)生在南天山西段，地震窗內(nèi)微小地震的異常特征大小以及所對應中強地震震中信息參數(shù)列于表1。為了以最大限度突出前兆異常即地震報準次數(shù)最多，將月頻次50作為經(jīng)驗性閾值線，即微小地震月頻次≥50次/月視為異常，這即是MS≥5.0地震的震前異常判定依據(jù)。

2.2 異常的時間特征與短期發(fā)震時間預報

分析表1中地震窗內(nèi)微小地震月頻次異常時間T1與其后對應的中強地震發(fā)生時間T2(月)之差ΔT(月)可見，各個震例的ΔT不盡相同，但其值均在0～2.8個月內(nèi)。異常對應的8組震例(1次異常結束后對應發(fā)生的多次中強地震仍被當作1次震例)當中，對應中強地震前異常出現(xiàn)時間最長的是發(fā)生在2016年11月25日阿克陶MS6.7地震之前，此次地震與阿合奇窗相距418 km；1次阿合奇地震窗異常對應境外吉爾吉斯斯坦MS5.4地震，震中距為460 km。 對應中強地震與阿合奇地震窗震中距多數(shù)位于40～400 km，異常在震前出現(xiàn)時間為0～2.3個月不等。在對應的8組歷史震例中，阿合奇窗的異常出現(xiàn)時間位于0～2.8個月以內(nèi)。因此，本文中將中強地震前3個月內(nèi)異常出現(xiàn)作為其短期預測指標。

2.3 異常形態(tài)

阿合奇窗內(nèi)微小地震月頻次異常的形態(tài)一般表現(xiàn)為高值異?！謴汀l(fā)震(圖1)。8組震例當中有6次屬于該情況，其余2次為高值異常—發(fā)震，阿合奇窗口內(nèi)中強地震發(fā)生，其后中強地震活動向普昌斷裂以西以及喀什—烏恰交匯區(qū)遷移。窗口內(nèi)發(fā)生的中強地震可以將其看做一個標志性打破地震，其發(fā)生對南天山西段尤其是普昌斷裂以西中強地震的發(fā)生有一定的指示意義。地震窗微小地震月頻次高值多數(shù)為單次出現(xiàn)，異常結束后，對應發(fā)生MS≥5.0地震。

圖1 阿合奇地震窗微震月頻次與MS≥5.0地震對應關系圖Fig.1 Corresponding relationship between small earthquake frequency of Aheqi earthquake window and MS≥5.0 earthquakes

2.4 對應地震的空間分布

阿合奇窗空間位置以及地震窗異常所對應發(fā)生的8組MS≥5.0中強地震的震中位置(圖2)。圖2和表1顯示，8組MS≥5.0中強地震距阿合奇窗位置40～460 km，對應MS≥5.0中強地震的震中位置主要位于南天山西段(包含烏恰—喀什交匯區(qū))，對應的MS≥5.0中強地震多數(shù)位于普昌斷裂以西，因此，南天山西段(包含烏恰—喀什交匯區(qū))為阿和奇地震窗異常映震的主要區(qū)域。

2.5 預報效能評定

阿合奇地震窗內(nèi)微震月頻度超閾值出現(xiàn)高值異常，其后研究區(qū)內(nèi)對應發(fā)生MS≥5.0中強地震，同時采用R值對該方法的預測效能進行評價(表1)。歷史震例分析，9組異常結束后，8組異常對應南天山西段及附近地區(qū)MS≥5.0中強地震(圖2)，并存在漏報情況。根據(jù)前期學者研究獲取的地震預測效能評價方法[10]，分別統(tǒng)計出已報準地震和漏報地震的個數(shù)，解算出R0背景值為0.23，實際R值為0.31，R>R0，表明該方法具有短期預測意義。

2.6 結果與分析

在2008～2020年研究時段內(nèi)，基于阿合奇單臺測震儀器記錄的微小地震進行阿合奇地震窗選擇和分析，期間阿合奇地震窗內(nèi)微小震月頻次超閾值現(xiàn)象共出現(xiàn)9組，其中有8組異常結束后映震區(qū)內(nèi)有MS≥5.0地震發(fā)生，即報準率較高，其中計算得到的R>R0，表明該方法對南天山西段及附近地區(qū)具有一定短期預測效果。

圖2 阿合奇震情窗異常與MS≥5.0地震對應的區(qū)域范圍Fig.2 Anomaly of Aheqi earthquake window and the corresponding area coverage of earthquakes (MS≥5.0)

表1 阿合奇地震窗微小地震月頻次異常與地震的對應關系

3 結 語

(1) 阿合奇地震窗異常對南天山西段及附近地區(qū)MS≥5.0地震具有一定短期預測意義，由于對應地震位置的預測范圍較大(40～460 km)，在日常震情分析中，該指標對預測地點只能確定在南天山西段及附近地區(qū)。如果需要對預測地點再縮小，可以通過與其他地震預測方法聯(lián)合解決這一問題，比如地震窗口網(wǎng)和震群分析等。

(2) 阿合奇地震窗異常對應的中強地震震級下限為MS5.0，南天山西段MS≥5.0地震的背景發(fā)生率較高，而柯坪塊體MS≥5.0中強地震則較為平靜，阿合奇地震窗異常結束后對應發(fā)生的中強地震主要位于柯坪塊體。因此，對于柯坪塊體MS≥5.0中強地震的發(fā)生有一定的指示意義。由于對應地震中有2次地震震級超過MS6.0，因此，該指標可作為南天山西段MS≥6.0地震的參考依據(jù)。

(3) 阿合奇地震窗內(nèi)微小震月頻次超閾值的異常幅度與其映震的震級不成正比關系，異常結束與發(fā)震時間間隔長短和對應地震的震級之間相關性不大。而地震窗異常結束3個月內(nèi)一般對應發(fā)生中強地震，因此，該指標為短期預測指標。

由于新疆數(shù)字地震臺改造自2008年開始，研究時段較短和可用于分析的震例較少，分析研究結果只是初步嘗試，需要今后積累震例資料并加強對其分析，這也是今后進一步研究的重點。