2020年1月16日库车MS5.6地震定点形变中短期异常分析①

郭春生， 颜 龙， 斯 琴， 高 歌

(新疆维吾尔自治区地震局，新疆 乌鲁木齐 830011)

利用CAP方法计算震源机制，库车MS5.6地震的断错性质为走滑，节面Ⅰ走向325°，与余震近SN分布较为一致；节面Ⅱ走向为58°，与附近走向为NEE尉犁隐伏断裂较为接近(图1)。极震区地震烈度为Ⅵ度，等震线大致呈椭圆形，长轴方向为EW走向与余震的近NS分布矛盾。库车地震位于天山山前库车拗陷南侧，塔里木盆地北部塔北古隆起的哈拉哈塘凹陷内。震中250 km范围内有6个台站，19个测项，在以往的震例总结中部分观测项存在不同程度的异常变化[1-6]。杨文[7]系统梳理了该地震前出现的地震活动和地球物理观测的异常，为增强对异常的识别能力，提高该地区的震情跟踪水平，本文中重点梳理周边250 km范围内19个定点前兆观测项的中短期异常。

1 观测仪器概况

2020年1月16日库车MS5.6地震震中250 km范围内有6个台站，地倾斜、应变、断层蠕变、重力等19个测项(图1)，定点前兆台站主要分布在震中北部和东部地区。其中，巴音布鲁克、新源、小泉沟3个台站为2013年依托“新疆天山中段地震前兆台网建设”项目建设的台站，观测时间短，部分仪器稳定性较差，数据质量一般。阳霞钻孔倾斜架设在一所学校内，附近干扰因素较多，数据连续率、完整率较低，运行质量不达标。库尔勒定点形变仪器基本架设在霍拉山山洞内，2014年利用背景场和仪器更新升级专项对山洞进行了密封改造，观测环境优良，仪器工作状态稳定，资料连续率、完整率、精度较高[7-9]，数据基本情况见表1。

表1 震中250 km范围内中短期形变异常测项仪器概况

2 异常资料分析

库车MS5.6地震震中距中国地震局划定的2020年度天山中段地震重点危险区约60 km。对震中250 km范围19套观测资料，利用形态法梳理出钻孔倾斜、水管倾斜仪、垂直摆、断层仪和洞体应变仪5项中短期异常。

2.1 库车钻孔倾斜

库车钻孔倾斜距震中115 km，通过统计库车钻孔倾斜EW分量2016～2019年年转向时间及年变幅发现，2019年4月3日至2019年9月30日E倾幅度0.52″(表2)，年变幅度较往年同期减小(图2)。

图2 库车钻孔倾斜EW分量年变幅对比图Fig.2 Comparison diagram of annual variation of EW component of Kuqa borehole inclination

表2 库车钻孔倾斜EW分量波谷—波峰历年年变幅统计

2.2 库尔勒水管仪、垂直摆

库尔勒水管倾斜仪于2000年11月25日架设，2009年2月进行改造。2013年更换了仪器，2014年背景场项目增加检测装置，2014年10月观测山洞密封改造，对水管仪更新升级。分析2016年以来水管倾斜EW分量观测数据，自2019年9月27日起缓慢反向W倾异常变化，截至2019年11月28日W倾幅度约为55.0×10-3″(图3)。

图3 库尔勒水管仪EW年变幅对比图Fig.3 Comparative diagram of EW annual amplitude variation of Korla water tube tiltmeter

库尔勒垂直摆安装于2014年1月，同月加装了苯板罩用于防止气流对仪器的干扰，2015年数据漂移太快，仪器仍处在稳定阶段，2016年垂直摆的数据完整率已明显提高，说明仪器已达到平稳阶段[7]。对比分析2017年以来的EW向观测数据(图4)，2019年库尔勒台垂直摆EW分量自12月1日起有明显加速E倾的趋势，2019年12月1日至12月22日E倾速率是往年同期均值的3.2倍。

图4 库尔勒垂直摆EW日均值曲线Fig.4 Daily value of horizontal pendulums in Korla

2.3 库尔勒跨断层仪

自2013年11月15日开始，库尔勒断层仪水平直交分量出现快速压缩变化，该异常反映了2013年11月15日以来区域应力增强，所跨断裂受挤压作用明显，期间发生多次中强地震，2012年6月30日新源和静交界MS6.6地震和2017年9月17日库车MS5.7地震前均出现年变幅度改变的中期异常(图5)。

图5 库尔勒跨断层基线日均值曲线图Fig.5 Base line daily mean value of Korla cross fault

2019年3月2日至2019年10月1日年变幅度明显增大，约为2015～2018年同期均值的1.4倍，自2019年3月2日年变转向以来，库尔勒跨断层的水平直交分量发生了趋势转折，这意味着区域应力状态发生了改变，这种改变可能与区域中强地震的孕育有关。

2.4 库尔勒洞体应变

库尔勒洞体应变自2000年11月开始观测，于2013年底进行洞体改造，观测仪器重架，2013～2015年数据形态发生较大变化，基本无年变形态，2016年以后年变形态基本稳定。分析2016年观测资料发现，2019年3月1日至2019年11月24日库尔勒洞体应变NS分量年变幅与往年同期相比明显减小，约为63.6 %(图6，表3)，中期异常明显。

表3 库尔勒洞体应变NS分量年变幅统计

图6 库尔勒洞体应变观测日均值曲线图Fig.6 Daily mean value of strain observation in Korla cave

3 异常特征分析

库车MS5.6地震震中200 km范围内观测能力较弱，观测数据质量不高。因此本次地震梳理的中短期异常主要集中在震中约230 km、观测项数多、观测时间长、观测数据质量高的库尔勒地震台(图1)。

从异常的形态来看，3项中期异常为年变幅变化的异常，2项短期异常为年变的畸变类异常，3项地倾斜异常均出现在了EW分向，与等震线长轴方向一致(表1)。从异常学科分类来说，本次地震异常均为形变类异常，与2017年9月16日库车MS5.7地震异常[10]相比，本次地震异常类型相对单一，这可能是由于2017年库车MS5.7地震与精河MS6.6地震在时间和空间上较近，观测资料异常为2个地震的共同作用的效果。

从异常时间进程来看，3项中期异常自2019年3月开始至11月下旬结束，这与观测资料季节转向时间基本一致；2项短期异常，库尔勒水管仪EW分量异常持续时间为2019年9月27日至12月28日；库尔勒垂直摆EW分量出现加速E倾异常变化持续时间为2019年12月1日至2020年1月10日。由于该地区前兆监测能力较弱，台站分布不均匀，难以研究时间进程与地震3要素的关系。

4 结论与讨论

从理论上讲，地震是有前兆的，地震前兆信息是预测地震的依据，只有获得了地震前兆，才有可能对地震做出预测。目前地震预测仍以观测事实归纳为主，如何从观测资料中识别和提取地震前兆信息，如何依据这些地震前兆信息进行地震预测，至今仍未能从根本上突破地震预测难关,地震预测仍然是一个需要不断研究、并且必须研究的课题。库车MS5.6地震发生在塔里木盆地北缘，库车拗陷南侧的塔里木盆地北部的塔北古隆起，是早古生代发育的残余古隆起，整体呈NEE—SWW走向，根据现场调查，震区存有NNE向的隐伏断裂,该位置特殊，历史地震活动较弱，关于该地区可参考的研究成果较少。本文中对前定点前兆中期异常进行分析，初步得到如下结论：

(1) 梳理了中短期异常5项，均为定点形变异常，异常类型主要表现为年变幅度的变化及年变畸变，倾斜类异常均出现在EW向与等震线长轴方向一致。

(2) 由于该地区监测能力弱，地球物理观测台站分布不均，部分仪器观测时间较短，观测精度低等客观因素，难以从异常的幅度、时间进程、异常测项分布等方面把握其与地震3要素的关系。