2014年2月12日新疆于田MS7.3地震前地震活动特征分析

聂晓红 王琼

新疆维吾尔自治区地震局，乌鲁木齐市新市区科学二街338号 830011

0 引言

2011年6月以来，新疆地区5、6级地震异常活跃，截至2014年1月，共计发生23次5级以上地震，其中包含4次6级地震。这组地震呈现出“时间上连续发生、空间上多带分布”的特征。2012年8月于田MS6.2地震后，这种连发状态逐步减弱，由平均每月发生1～2次中强地震变为2个月发生1次中强地震。对比分析新疆地区历史中强地震活动特征发现，这种中强地震“显著增强-活动减弱”的状态与1931年富蕴MS8.0地震、1955年乌恰7级双震前中强地震活动状态较为相似。2014年2月12日于田MS7.3地震即发生在新疆地区5、6级地震连发活动由较强转为相对较弱的背景下。

本文对2014年于田MS7.3地震的活动构造背景、震前新疆地区中小地震活动状态以及区域地震活动图像异常特征进行了分析和总结，并与2008年于田MS7.3地震前地震活动特征进行了对比分析。

1 地震构造背景

2014年2月12日于田MS7.3地震震中位于康西瓦断裂和阿尔金断裂地震带交汇部位，地质构造复杂。康西瓦断裂位于昆仑山西的阿尔金断裂带西段，呈WNW-ESE向延伸近700km，是一条逆冲型并具有一定左旋特征的断裂。历史上该断裂带中强地震的主压应力P轴方位以NNE向为主，震源断错类型以走滑型为主。阿尔金断裂带为青藏高原北边界一条典型的左旋走滑断裂带，走向N(75°±10°)E，长约1600km，其西南端斜切插入西昆仑构造带，分散成向西撒开的3支构造，地震破裂显示以拉张为主、兼有走滑运动的倾滑破裂特征。历史上该断裂带中强地震的主压应力P轴方位以NNW向为主，震源断错类型以走滑型为主;两者P轴仰角平缓，显示出来自青藏块体与塔里木块体之间的强烈挤压作用(付碧宏等，2006;徐锡伟等，2007;王盛泽等，1992;朱令人，2002;高国英等，2005;王琼等，2012)。

2008年于田MS7.3地震位于康西瓦断裂和阿尔金断裂地震带的结合部位的拉张盆地内，该部位发生的地震可能是阿尔金断裂左旋扭错，牵引其西南端位于阿什库勒盆地的分支断裂发生张性破裂的结果，因此该地区历史地震以拉张为主兼有走滑运动的正断型破裂居多(新疆地震局，1997;聂晓红等，2010)。而2014年2月12日于田MS7.3地震位于2008年于田MS7.3地震东北100km处，跳出了拉张盆地范围，其周围历史地震也以走滑兼倾的方式发生，2次地震均符合其所处的构造应力环境。图1为震源区及其周围地区历史上有震源机制解的中强以上地震的震中分布①哈佛大学 CMT结果(http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html)。

图1 震源区周围中强以上地震的震中分布及其震源机制解

2 于田MS7.3地震震前新疆地区地震活动性分析

2.1 新疆地区的中强地震活动

1950年以来新疆地区5级以上地震年频次显示(图2)，新疆5级地震年均活动水平为4～5次，其中多数7级地震之前5级地震表现出“活跃”或“活动”现象，少数5级地震活动“平静”。2014年于田MS7.3地震前2～3年，5级地震活动明显增强，即2011年6月～2012年8月新疆中强以上地震异常活跃，发生了16次5级以上地震，其中包含4次6级地震，平均每个月发生1次5级以上地震，呈现连发活动状态;2012年9月后，中强以上地震活动逐步减弱，至2014年1月在17个月的时间内发生了7次5级地震，平均每月发生0.4次，地震活动明显减弱(图3)。类似的5级地震活动“显著增强-减弱”现象在1955年乌恰2次MS7.0双震前曾出现过，即1953年地震活动频度显著增加，1954年逐步恢复到背景活动水平后发生了乌恰MS7.0双震。2014年于田MS7.3地震即发生在新疆地区中强地震活动呈现“显著增强-减弱”的背景下。

图2 1950年以来新疆地区中强以上地震年频次(半年步长，一年窗长)

图3 2011年6月1日～2014年2月11日新疆地区5级以上地震震中分布

2.2 新疆地区的3、4级地震活动

MS7.3地震前新疆地区先后出现了3、4级地震弱活动。2014年1月4～16日新疆出现3级地震12天的平静状态，1月16日巴楚MS3.0地震打破了该平静状态。统计分析显示，2011年新疆地区中强地震连发活动以来，10天以上的3级地震平静状态被打破后，1个月内发生中强地震的对应比例为7/9(77.8%)。与此同时，2013年12月2日～2014年2月6日新疆地区4级地震也出现了67天的平静，2014年2月6日阿克陶MS4.1地震打破了该平静。2011年新疆地区中强以上地震连发以来，4级地震平静超过30天的统计分析显示，4级地震平静打破后1个月内，发生中强以上地震的对应比例为6/8(75%)(图4)。

类比分析1970年以来新疆地区3级地震平静超过10天和4级地震平静超过60天对其后中强地震的震兆意义发现，3级地震平静和4级地震平静与其后1个月内后续5级以上地震的对应比例均小于30%，4级地震平静与其后半年内后续6级以上地震的对应比例为68.2%。

对比分析地震连发状态和背景活动水平状态下3、4级地震与后续中强地震的关系可知，若中强地震处于背景活动水平状态下，则3、4级地震平静的震兆预测意义可信度不高;若处于中强地震连发活动过程中，这类平静具有一定的预测可信度。

图4 2011年6月～2014年2月新疆地区MS≥3.0和MS≥4.0地震时间间隔

基于上述分析认为，这组连发地震活动过程中出现的3、4级地震平静对后续中强地震具有震兆预测意义。在2011年2月11日于田MS5.4地震发生后认为，3级地震平静为该地震前的地震活动图像异常表现。但根据历史震例，4级地震平静异常往往与后期6级以上地震关系较为密切，2014年2月12日于田MS7.3地震的发生进一步证实了这一特征。

3 于田MS7.3地震前区域地震活动异常特征

3.1 阿尔金地震带中强以上地震活动增强

阿尔金地震带中强以上地震活动频度低、强度高。1900年以来，发生过3次7级地震，10次6级地震，平均2年左右发生1次5级以上地震。阿尔金地震带历史强震发生前2～3年，该地震带中强地震活动增强，例如1923年11月～1927年2月阿尔金地震带连续发生9次5级地震，其中包括1924年且末2次7级地震，年均活动水平为2.7次;1977年青海MS6.4和MS6.3地震前3年阿尔金地震带发生了5次5级地震，年均活动水平为1.6次(图5)。这2组强震前，阿尔金地震带5级地震活动水平高于背景活动。2011年6月新疆地区5级地震连发以来，阿尔金地震带中强地震异常活跃，2011年9月～2013年12月发生了6次5级以上地震，平均每年发生2.7次，远高于历史平均水平。2014年2月12日于田MS7.3地震就发生在阿尔金地震带中强地震活动异常增强的背景下。

图5 阿尔金地震带历史地震频度和M-t图

3.2 震区周围中强以上地震呈现平静-活动增强

1600年有历史地震记录以来于田MS7.3地震震区MS≥5.0地震震中分布图显示(图6)，1600～1969年震源区附近130km范围内未记录到5级以上地震(王海涛等，2006)。王海涛等(2006)的研究表明，新疆地区MS≥5.0地震在1955年以后是完整的，而上述时段未记录到5级以上地震可能与地震目录的不完整有关。1970～2010年MS7.3地震震区周围80km范围内仅发生2次5级地震，地震活动水平不高;而于田MS7.3地震前2～3年，即2011～2013年震区连续发生了3次5级、1次6级地震，中强地震活动明显增强。

3.3 于田MS7.3地震震区东侧4级地震长期平静

一次强震前，未来震中及其附近地区的中小地震活动可能减弱，出现地震活动前兆性平静，称为平静震兆(韩渭宾，1998)。图7给出了1970年以来阿尔金地震带MS≥4.0地震震中分布，1996年以来阿尔金地震带地震活动主要集中在阿尔金地震带西段与西昆仑交界地区，2008年于田MS7.3地震前震区东侧近500km范围内4级地震活动平静13年，震后平静区内4级地震开始活动。2009年2月15日民丰MS4.3地震后，2014年于田MS7.3地震震区东侧440km范围内4级地震平静5年，于田MS7.3地震发生在平静区西端，震后该地区4级地震仍然平静。

3.4 中小地震形成条带

图6 震源区及周边历史中强地震震中分布

图7 于田地震震区东侧MS≥4.0地震震中分布

地震条带是强震前区域地震活动由零乱、分散的分布转为集中成带的现象，一般是在活动增强的后期开始形成。在孕育大震的地区，当区域应力增强到一定程度时，破裂的数目和幅度会出现增长。如果震源区介质稍有非弹性形变，则两侧岩体就各自出现前进运动，进而可能引起闭锁区周围的高应力区的应力向边界附近集中，因而会使断裂带中小地震活动有所增强，出现较显著的定向运动(郭增建等，1973)。7级以上大震前常常会出现中小地震活动“条带”，而且表现为突出于周围区域的几乎共轭的条带状分布，主震通常发生在其交汇部位(梅世蓉等，1993)。2013年2～4月，新疆3、4级地震在温泉-于田地区呈现出条带状分布，该条带横穿天山地震带、塔里木盆地和阿尔金构造带，长约1500km。2013年5～8月，在阿尔金地震带上形成了3、4级地震的带状分布，长约1100km(图8)，这两个条带在于田地区交汇。2013年9月以后，温泉-于田条带周围发生了多次3、4级地震，条带逐步瓦解;而沿阿尔金地震带的条带中段2013年11月24日发生了且末MS5.6地震，条带被加强。2014年于田MS7.3地震发生在两个条带交汇地区，类似图像在2008年于田MS7.3地震前也曾出现过，具有一定前兆意义。

图8 于田地震前MS≥3地震条带分布

3.5 3、4级地震形成半空区图像

孕震空区是应变能在局部地区高度集中的体现，孕震空区形成的后期，其边缘可能发生具有短期指示意义的逼近地震。从逼近地震到主震的发生，余震空区内部通常不再有显著地震发生(陆远忠等，1982)。据震例研究，新疆一些中强地震前存在较清晰的空区图像(李莹甄等，2008)。2013年4月16日～8月，在2014年于田MS7.3地震震区西侧3级地震形成了半围空图像，围空区长轴半径250km，短轴半径150km，中心位置为35.68°N，79.91°E(图9)。根据曲延军等(2010)的研究结果，推测未来震级为6.3±0.47。2013年9月7日空区内发生和田MS3.0地震，其后3级地震明显增多，空区瓦解。2013年10月20日空区边缘发生克什米尔5级地震震群，认为该震群可能为逼近地震。2014年2月11空区东侧边缘发生于田MS5.4地震，2月12日再次发生MS7.3地震，MS7.3地震发生在空区打破后5.5个月。

4 与2008年于田MS7.3地震前区域地震活动对比分析

2014年2月12日于田MS7.3地震发生在阿尔金断裂西端与康西瓦断裂交汇区，该地区地质构造复杂，历史地震活动频度低、强度大。本次于田MS7.3地震与2008年MS7.3地震相距约100km，均位于阿尔金断裂西南端，但这2次地震的震源断错类型和震前新疆地区及震区附近的地震活动状态存在明显差异。

图9 于田地震前MS≥3地震空区

2008年于田MS7.3地震位于拉张盆地内，其断错为正断型;2014年于田地震位于阿尔金断裂和康西瓦断裂交汇地区，其断错为走滑型，但同时具有一定的张性分量。这种拉张性质的出现可能与青藏高原向东扭转、塔里木盆地顺时针旋转在该地区形成张性作用力有关。

对比2008年、2014年于田MS7.3地震前的地震活动特征可知(表1)，2次于田MS7.3地震前的地震活动存在较明显差异:①震前新疆地区5级地震活动状态不同(图10)。2008年于田7.3地震发生在新疆地震活动水平偏低的背景下。2005年2月15日乌什MS6.3地震后至2008年3月21日于田MS7.3地震前，新疆地区6级地震持续平静长达37个月，5级地震也处于弱活动状态(王琼等，2009);而2014年于田MS7.3地震前，新疆地区中强以上地震活跃，2011年6月～2014年2年12日于田MS7.3地震前，新疆共计发生24次5级以上地震，其中包括4次6级地震，中强地震活动水平远高于历史活动水平;②阿尔金地震带中强地震活动状态不同。2005年1月～2008年于田MS7.3地震前，阿尔金地震带仅发生过1次5级地震，而2011年1月～2014年于田MS7.3地震前，阿尔金地震带发生了6次5级以上地震;③围空和条带形成的地震震级下限不同，异常持续时间也存在差异;④2008年于田MS7.3地震前2个月，震源区虽然发生过2次3级地震，但非该地震的直接前震，序列为主-余型。2014年于田MS7.3地震前1天，震源区发生于田MS5.4地震，序列为前-主-余型。

这2次地震前的地震活动也存在一定的相似性:①2次地震前新疆地区均出现了3、4级地震的大范围平静及阿尔金构造带4级地震平静;②存在中小地震空区和逼近地震、中小地震共轭条带。

图10 2008、2014年2次于田MS7.3地震前5级地震活动

表1 2008年、2014年于田MS7.3地震前的地震活动和异常特征

值得注意的是，在日常震情跟踪分析过程中已经发现了2014年于田MS7.3地震前存在的上述异常，但对上述异常的认识存在如下局限性:一是组成空区、条带等图像异常的地震震级下限偏低、异常持续时间较短造成了对未来地震强度的判定偏低;二是虽然识别出了中强地震连发活动异常图像对未来7级以上地震具有一定前兆预测意义，但考虑到距其100km的西南地区2008年发生过于田MS7.3地震，且当前中强地震活动状态与2008年于田MS7.3地震前存在较大差异，故认为阿尔金断裂带西南端短时间、近距离再次发生7级地震的可能性非常小。正是由于上述原因，即使发现了阿尔金地震带5级以上地震异常活跃、震区东侧440km范围4级地震平静5年等异常，仍未能对该地震带未来强震的发生时间和地点做出短期判定。

2014年于田MS7.3地震前1天，震源区发生了于田MS5.4前震，MS5.4地震序列强度和频度衰减较快，主要集中在震后3小时内，与该区历史中强以上地震序列衰减特征较为相似。因此，震后当天判定该序列为主-余型的可能性较大。统计分析显示，1900年以来新疆地区18次7级以上地震前仅有2次存在前震，其中1944年3月10日乌苏MS7.2地震前9min发生1次MS6.5地震，1985年8月23日乌恰MS7.1地震前4h发生了1次MS5.1地震。基于于田MS5.4地震序列衰减特征和新疆地区历史7级地震前鲜见前震的序列特征，于田MS5.4地震发生后，难以将其判定为后续强震的前震活动。

5 结论

本文通过分析研究2014年2月12日于田MS7.3地震前新疆地区地震活动状态和区域地震活动图像，对于田7.3地震前的地震活动特征得到如下初步认识:

(1)于田MS7.3地震发生在新疆地区中强地震呈现显著增强-相对平静、中等地震平静的背景下，即MS7.3地震前3年，新疆地区5、6级地震呈现连发活动状态;震前3、4级地震分别出现了12天和67天的平静。

(2)于田MS7.3地震前中小地震存在较明显的中短期异常，主要表现为震前3年阿尔金地震带及震区周围中强以上地震活动显著增强，震源区东侧出现4级地震平静5年的现象。

(3)于田MS7.3地震前区域地震活动存在较明显的地震活动异常图像。震前1年新疆地区及震区周围地区出现了3级以上地震的有序分布图像，其中震区西侧3、4级地震形成半围空图像;3、4级地震形成跨越天山地震带、塔里木盆地和阿尔金地震带的大型条带，并与阿尔金地震带上的3、4级地震条带形成共轭现象。

(4)与2008年MS7.3地震对比分析的结果显示，这2次7级地震前地震活动存在相似性，即均出现了平静、围空、逼近地震和共轭条带等异常图像。同时也存在明显差异性，即2008年MS7.3地震前新疆地区和阿尔金地震带中强地震活动显示为平静，而在2014年MS7.3地震前则显示为显著增强;形成围空和条带异常图像的中小地震的震级下限不同;2008年MS7.3地震前无前震，而2014年MS7.3地震前发生了MS5.4直接前震。