2014年于田7.3级地震的发震构造及动力学背景的初步分析1

任俊杰 王信国 程 佳

1）中国地震局地壳应力研究所，地壳动力学重点实验室，北京 100085

2）中国科学院青藏高原研究所，北京 100101

3）中国地震台网中心，北京 100045

引言

北京时间2004年2月12日17时19分50秒，新疆维吾尔自治区于田县南部发生了MS7.3级地震（以下称2014年于田地震），这次地震是继2008年3月21日于田MS7.3级地震（以下称2008年于田地震）之后，在不到6年的时间里该地区再次发生的7级以上地震。野外地震地质调查表明，2008年于田地震造成了全长约30km，走向南北-北东东，同时兼有左旋走滑和正断分量的张剪地表破裂，最大左旋位移 1.8m，最大垂直位移约 2.0m，发震构造属于阿尔金断裂西南尾端的张性构造区（徐锡伟等，2011；Xu等，2013）。而2014年于田地震也是发生在阿尔金断裂西南段（图1），虽然这次地震因发生在高山无人地区并未造成人员伤亡，但在较短的时间内在同一地区发生2次7级以上地震，引起了地震学者的广泛关注。上述2次地震是否发生在同一发震断裂上？2次地震是否存在相互关联？本文将从这次地震的发震特征、区域地震活动入手，结合区域构造特别是阿尔金断裂上已有的研究成果，综合分析和探讨2014年于田地震的发震构造及动力学机制。

图1 区域构造特征与地震活动Fig. 1 Regional tectonic characteristics and seismicity around the AltynTagh fault

1 2014年于田地震基本特征及与2008年于田地震的关系

2014年于田地震发生在于田县南侧的昆仑山区，截至2014年2月17日08时，共记录到余震总数超过3000个，最大余震5.7级，其中5.0—5.9级地震1个，4.0—4.9级地震16个，3.0—3.9级地震40个1http://www.csi.ac.cn/publish/main/1/734/100660/100661/20140218104213718242471/index.html，余震序列大致沿北东向展布（图2）。

不同研究机构给出的震源深度大致相当，一般在10—15km，证明本次地震属于浅源地震，地震的矩震级（Mw）大致相同，为 6.8—6.9级（表 1）。另外，不同研究机构给出的震源机制解的结果，虽然存在一定的差距，但均显示该地震表现走滑为主兼有正断分量（表1）。

中国地震台网中心2http://news.ceic.ac.cn/CC20140212171950.html给出的初始破裂点（震中）位于36.1°N、82.5°E，哈佛CMT3http://www.globalcmt.org给出的震中位于36.27°N、82.59°E，USGS4http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc000mnvj#summary给出的震中定位结果为35.92°N、82.55°E。上述不同研究机构的结果存在的差异可能归因于其所用台站资料的不同。而中国地震局地球物理研究所（以下简称地球所）利用附近台站进行了重新定位，其给出的震中定位结果5http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/269348.shtml为 35.922°N、82.558°E，与USGS的定位结果和余震的分布一致。由此判断这次地震的发震断裂是阿尔金断裂西南段的贡嘎错断裂带。

图2 2014年于田地震的发震构造图Fig. 2 Seismogenic fault for the 2014 Yutian earthquake

表1 不同研究机构得到的2014年于田地震地震矩张量解结果对比Table 1 Moment tensor solution of the 2014 Yutian earthquake derived from different research institutes

中国地震局地球物理研究所陈运泰院士课题组的震源破裂过程成像结果1http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/269361.shtml显示，2014年于田地震破裂比较集中，滑动主要分布在深部，最大位错量约为 1.8m，破裂未出露地表。而中国地震局地震预测研究所（以下简称预测所）利用34个远场波形资料获得的地震破裂过程1http://www.csi.ac.cn/publish/main/1/100260/20140214095949157480141/index.html显示深部破裂到达地表，造成地表最大位错量达 1.7m。另外，大量的地震实例研究表明，7级以上走滑型地震均会造成地表破裂（Wells等，1994；Cunningham等，2007）。依据 Wells等（1994）总结的震级与地震破裂参数之间的经验关系估计得到，2014年于田MS7.3级地震的地表破裂长度为30—40km，同震最大左旋位错量为1.0—1.5m，平均左旋位错量为0.6—0.8m。

根据余震分布和主震定位结果判断，2014年于田地震发生在阿尔金断裂f段的贡嘎错断裂带北段上（图2）；虽然2008年于田地震也发生在贡嘎错断裂带上，但2008年地震的破裂区与2014年地震之间存在几十公里的空区（图1），且2008年于田地震的地表破裂长度仅约30km（徐锡伟等，2011），而余震范围也未到达2014年于田地震的范围（唐明帅等，2010）。库仑破裂应力研究表明，2008年于田地震造成了贡嘎错断裂带北段库仑应力的增加（万永革等，2010）。由此判断2008年于田地震可能加快了2014年于田地震的发生。

2 区域地震活动特征

2014年于田地震发生在阿尔金断裂带西南段，但因该段为高山无人区，地震记录不完整。震前在西南段上7级以上的地震共发生过3次，分别为发生在本次震中北东的1924年民丰东南7.2级和7.3级2次地震及2008年于田7.3级地震（图1），尚不足以分析区域地震活动情况。为此，作者将研究区范围扩大至整个阿尔金断裂带。区域地震的M-T图显示，1970年前5级以上的地震存在明显的漏记，而1970年以后建立了较为完善的地震台网之后5级以上地震是完整的（图3）。

从1970年以来该区域内地震活动性来看，约2年左右阿尔金断裂带上就会发生1次6级以上的地震，而约10年左右就会发生1次7级以上的大震。值得注意的是，近20年来地震活动明显增强，这可能与近期巴颜喀拉块体周缘地震活动加强有关（邓起东等，2010）。

图3 沿阿尔金断裂带地震活动的M-T图Fig. 3 M-T plot of regional seismicity along the Altyn Tagh fault zone

3 发震构造与动力学背景

阿尔金断裂带是亚洲大陆内部一条长达 2000km，三叠纪以来长期左旋走滑的岩石圈断裂（李海兵等，2006），地貌上表现为醒目的线状展布特征，呈东西至北东东向，是青藏高原北边界断裂。它切割了青藏高原北部的不同构造单元，控制着高原北部构造的几何学特征和基本格架，对调节印度板块与欧亚板块的近南北向碰撞作用产生的构造变形承担着重要的作用（Molnar等，1975；Avouac等，1993；Tapponnier等，2001）。

从断裂带的区域几何结构特征可分为6段（图1）（李海兵等，2008）。a段位于肃北以东，表现为近东西向线状走滑运动和伴随断裂东南侧的北西向逆冲断裂系为组合的盆岭构造体系，其最东端见有白垩纪的火山活动；b段位于肃北至安南坝，表现为北东东的线状走滑断裂；c段位于安南坝至且末，以北东东向线状走滑断裂和北侧近平行的逆冲断裂为主要组合特征的阿尔金山体系；d段位于且末至民丰南主断裂分叉处，以北东东向线状走滑运动为特征；e段为民丰南主断裂分叉处以西的西昆仑山体系，包括民丰—于田山前弧形逆冲断裂和北西西向康西瓦断裂，并伴随有新生代以来的火山活动；f段为民丰南主断裂分叉处以南的断裂组合，主要包括北东东向雁行状排列的龙木错断裂与郭扎错断裂以及北东向裂谷组合（贡嘎错断裂带）为特征，并伴随有新生代的火山活动。从区域空间特征看，a—b段、c—d段和e—f段构成了阿尔金断裂带的东段、中段和西段（图1）。

目前，沿阿尔金段断裂的晚第四纪滑动速率研究已取得了大量的成果，但主要集中在中段和东段（Washburn等，2001；王峰等，2003；徐锡伟等，2004；Cowgill，2007；张培震等，2008；Gold等，2011；Chen等，2012；Mériaux等，2012）。已有的结果显示，b—e段的阿尔金断裂带上，走滑速率向南西在1000多公里的范围内逐渐变小（图4），突变处出现在阿尔金断裂与分支逆冲断裂交汇处，即阿尔金断裂上的部分走滑作用转化为分支的逆冲断裂，逆冲作用使得主断裂东南侧抬升成山（徐锡伟等，2004；李海兵等，2006）。a段上在200多公里的范围内滑动速率快速下降（图4），左旋滑动量主要转化为东南侧的祁连山逆冲构造带上的缩短（Zheng等，2013）。从已有的对西南段的研究结果（付碧宏等，2006；李海兵等，2006）来看，主干断裂上的大部分的左旋走滑向西转移到e段上，仅有小部分的左旋走滑向南转移到贡嘎错断裂带上的几个分支上（图4的f段）。而2014年于田MS7.3级地震发生在f段上。从初步的研究结果来看，贡嘎错断裂带上的晚第四纪平均滑动速率约为 5mm/a（国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组，1992；李海兵等，2008），考虑到该断裂带包括 2至3个分支断裂（图1、图2），估计每个分支断裂上的滑动速率约为2mm/a。假定该断裂上的地震复发符合特征地震模式，根据经验关系获得的2014年于田地震的平均同震左旋位错量（0.6—0.8m）可估计该断裂上2014年于田地震的复发周期为300—400年。

从区域动力学特征来看，在青藏高原向北东滑移的作用下，阿尔金断裂中段主要表现为左旋走滑，向东左旋滑动转化为祁连山构造带上的地壳缩短和挤压成山，发育大量逆断层（王峰等，2003；徐锡伟等，2004），而西段大部分左旋走滑沿康西瓦断裂继续向西传递，另一小部分左旋走滑转换到西南段尾端的裂谷带（Transtensional rift），形成一系列的裂陷小盆地（图1、图5）（国家地震局《阿尔金活动断裂带》课题组，1992；李海兵等，2006）。这也与其它一些大型走滑断裂的构造转换模式类似，比如Dead Sea断裂带（Klinger等，2000）、北Anatolian断裂（Rockwell，2013）及San Andreas断裂（Yeats，2012），尾端的裂谷区经常作为断裂传播的障碍区，也是地震的多发带（Barka等，1988；Shaw，2006）。左旋走滑作用向西南端的扩展在这些裂谷盆地积累，当达到破裂的临界值时导致地震的形成，这是2008年和2014年于田2次地震发生的动力学机制。从2008年于田地震的地表破裂调查结果（徐锡伟等，2011；Xu等，2013）来看，自东向西走滑量逐渐减小，而正断作用逐渐增强。而2014年于田地震发生的地点更靠近东侧的阿尔金主断裂，所以其破裂主要表现为左旋走滑作用，正断分量较小。

图4 沿阿尔金断裂带的晚第四纪滑动速率空间变化特征Fig. 4 Spatial variation of late-Quaternary slip rate along the Altyn Tagh fault zone

图5 2014年于田地震的动力学机制Fig. 5 Geodynamic mechanism of the 2014 Yutian earthquake

4 初步结论

2004年于田 MS7.3级地震的发震断裂为阿尔金断裂带西南段的贡嘎错断裂带北段东南支。由于存在区域历史地震漏记，但1970年以来5级以上地震活动是完整的，近20年来强震活动有增强趋势，而2008年于田MS7.3级地震可能加速了本次地震的发生。根据经验关系估计，2014年于田地震的同震地表破裂为30—40km，同震最大左旋位错量为1.0—1.5m，地震的复发周期为300—400年。青藏高原北东向运动造成了左旋走滑的阿尔金断裂西南端沿北西张性构造带扩展，导致了2014年于田地震的发生。

本文研究的地表破裂及复发周期值只是一个估计结果，确切的结果还需震后详细的地质调查和古地震研究来验证。

致谢：郑文俊研究员对本文提出了宝贵的修改建议，在此表示感谢。

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