南天山地震帶地震平靜與中強(qiáng)震關(guān)系再研究①

王筱榮,王 瓊

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局,新疆,烏魯木齊830011)

南天山地震帶地震平靜與中強(qiáng)震關(guān)系再研究①

王筱榮,王 瓊

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局,新疆,烏魯木齊830011)

地震活動的平靜現(xiàn)象可分為4種:無震平靜和震后平靜可歸于非前兆性平靜;震前平靜和場兆平靜則可歸于前兆性平靜。本文分類統(tǒng)計了南天山地震帶東、西段的地震平靜現(xiàn)象,分析了平靜特征及其與主震的關(guān)系。平靜的層次性特點(diǎn)有助于判定未來震級和地點(diǎn)。

新疆;南天山地震帶;前兆性平靜;非前兆性平靜;中強(qiáng)震

Abstract:There are four typesof seismic quiescence:Non-earthquake quiescence and quiescence afterearthquake are regarded as non-p recursor quiescence,quiescence before earthquake and field-p recursor quiescence are precurso rquiescence.In thispaper,the seismic quiescence phenomena in the both eastern and western part of southern Tianshan seismic belt are statistically divided in different types,the characteristicsof the quiescence and relationship withm ainshoch are analyzed.Research on the characters for different seismic quiescence levelishelpful for judging them agnitude and position of future earthquake.

Keywords:X in jiang Uygur Au tonom ousReg ion;Sou thern T ian shan seism ic belt;Precursor qu iescence;Non-precursor qu iescence;M odera te-strong ear thquake

0 引言

強(qiáng)震前的地震活動平靜現(xiàn)象較為普遍。早在1961年對河源水庫地震監(jiān)測中平靜與后續(xù)地震的關(guān)系已普遍為現(xiàn)場工作者所關(guān)注。密集-平靜-大震的預(yù)報經(jīng)驗(yàn)始于邢臺地震,在海城地震中得到了有效應(yīng)用[1]。由于其普遍性,地震平靜現(xiàn)象被認(rèn)為是具有物理意義的地震前兆,并被作為地震預(yù)報的重要依據(jù)。

地震平靜是指在某個研究區(qū)內(nèi)某一時間段地震活動明顯偏離該區(qū)地震活動平均背景的情形。大震前地震平靜現(xiàn)象的物理機(jī)制,國內(nèi)外學(xué)者從不同角度進(jìn)行了大量研究[2-4]。馬勝利等人基于巖石變形聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論了大震前地震活動平靜現(xiàn)象的機(jī)制,認(rèn)為大地震前斷層的“蠕滑一勻阻化”過程是造成地震活動平靜現(xiàn)象的可能機(jī)制[5]。

實(shí)際工作中我們常遇到平靜發(fā)生后并未發(fā)生預(yù)期地震的現(xiàn)象,迫使我們不得不對平靜現(xiàn)象進(jìn)行重新認(rèn)識。新疆天山地區(qū)地震活動較為頻繁,由于北天山中強(qiáng)震前地震平靜現(xiàn)象不顯著[6],而南天山地震帶不但中強(qiáng)震頻發(fā),且為主要地震監(jiān)視區(qū),故本文以南天山地震帶為對象開展對地震帶平靜現(xiàn)象的研究。

1 資料與方法

本文選用新疆地震局地震目錄。該目錄1970年以來4級以上地震無遺漏,從而保證了分析結(jié)果的可信度。分析中剔除了余震。各地震帶范圍由第四代區(qū)劃圖確定。

南天山地震帶東、西段年平均分別發(fā)生4次和6.8次4級地震。將可能發(fā)生1次4級地震的2倍時長作為平靜發(fā)生的掃描窗長,得到東、西段4級地震平靜掃描窗長分別為6個月和4個月。以南天山東、西段出現(xiàn)大于6個月和4個月的平靜后,8個月內(nèi)東、西段發(fā)生的5級以上和6級以上地震作為目標(biāo)地震。同理,新疆年均發(fā)生5級地震4次,6個月5級地震平靜可作為新疆1年內(nèi)發(fā)生6.5級以上強(qiáng)震的前兆異常。

本文規(guī)定:對某一構(gòu)造帶而言,發(fā)生中強(qiáng)震后的地震平靜現(xiàn)象為震后平靜;構(gòu)造帶與大區(qū)域大體相同時間段出現(xiàn)的平靜為場兆平靜;某區(qū)域或構(gòu)造帶震前出現(xiàn)的平靜為震前平靜;某區(qū)域或構(gòu)造帶未對應(yīng)目標(biāo)地震的平靜現(xiàn)象為無震平靜。無震平靜和震后平靜都可歸于非前兆性平靜,這樣能更客觀的反映平靜狀態(tài),也利于地震趨勢判定。

2 南天山地震帶西段地震平靜現(xiàn)象

2.1 平靜現(xiàn)象分類統(tǒng)計

由圖1,1970年以來南天山地震帶西段4級以上地震平靜出現(xiàn)28次。以6級以上地震作為目標(biāo)地震,則西段12次(組)6級地震前11次出現(xiàn)了4級地震平靜,其中7次目標(biāo)地震發(fā)生在3個月內(nèi),4次目標(biāo)地震發(fā)生在8個月內(nèi),所有目標(biāo)地震均發(fā)生在柯坪塊體;震后平靜出現(xiàn)4次;場兆平靜出現(xiàn)12次,都與天山和西昆侖交匯區(qū)6級以上地震或天山地震帶近場7級以上強(qiáng)震相關(guān);無震平靜5次。有3次平靜現(xiàn)象可能和兩種因素有關(guān),統(tǒng)計中暫且都予以考慮。

除去4次震后平靜,24次平靜對應(yīng)研究區(qū)內(nèi)6級以上地震的占46%,其中平靜后3個月發(fā)震的占對應(yīng)地震數(shù)的73%。由此可見異常平靜的前兆意義。

圖1 南天山地震帶西段1970年以來4級以上地震時序圖Fig.1 M-tdiagram of MS≥4 earthquakes since 1970 in thewestern partof Southern Tianshan seismicbelt.

2.2 場兆性平靜分析

前已述及西段場兆性平靜占平靜總數(shù)的43%,這與該區(qū)的特殊構(gòu)造位置有關(guān)。南天山地震帶西段和西昆侖地震帶北端緊密相連,此交匯區(qū)地震關(guān)聯(lián)性活動較強(qiáng)。將圖1中場兆性平靜和近場6級以上地震依次列于表1,結(jié)合圖2其關(guān)聯(lián)性活動更加清晰:6次場兆性平靜直接與交匯區(qū)6級以上地震相關(guān),這些地震距南天山地震帶均在50 km范圍;5次場兆性平靜與距南天山地震帶500 km范圍內(nèi)天山和昆侖地震帶7級以上地震相關(guān);研究時段唯一一次8級地震雖然距南天山西段千公里之遙,但對構(gòu)造帶及整個新疆的影響也很強(qiáng)。因此,構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)某條構(gòu)造帶地震起伏,不但與自身中強(qiáng)震有關(guān),還可能與相鄰構(gòu)造未來中強(qiáng)震相關(guān),這一點(diǎn)應(yīng)特別引起關(guān)注。若將南天山西段上述場兆性平靜與近場6級以上地震聯(lián)系起來分析,該區(qū)平靜與地震的對應(yīng)水平將提高到67%。

2.3 打破平靜4級地震空間分布特點(diǎn)

由圖1,6級地震發(fā)生前的平靜現(xiàn)象一種是被4級地震打破,另一種是由6級地震自身打破。為進(jìn)一步弄清6級地震前短臨信息,對打破平靜地震與6級地震的空間分布情況進(jìn)行了研究(篇幅所限圖略),相關(guān)結(jié)果列于表2。由表2,打破平靜后3個月內(nèi)發(fā)生主震的有6次,占67%。打破平靜地震與后續(xù)主震構(gòu)造關(guān)系密切的有4次,這些主震都發(fā)生在普昌斷裂東側(cè);發(fā)震關(guān)系不密切的位于普昌斷裂西側(cè)或西南的伽師地區(qū)。另有兩次平靜由6級地震直接打破,主震分別位于普昌斷裂東西兩側(cè)。

表1 南天山西段場兆性平靜與近場及遠(yuǎn)場地震關(guān)系

表2 南天山西段打破平靜地震相關(guān)參數(shù)

圖2 南天山地震帶西段與場兆性平靜相關(guān)的6級以上地震分布Fig.2 Epicen terdistribu tion of MS≥6 earthquakes in thewestern partof Southern Tianshan seismicbelt related to the field-precurso rquiescence.

3 南天山地震帶東段地震平靜現(xiàn)象

3.1 平靜現(xiàn)象分類統(tǒng)計

南天山地震帶東段4級地震平靜共出現(xiàn)24次,對應(yīng)了11次5級以上地震,占14次(組)5級以上地震前平靜數(shù)的79%。其中8次目標(biāo)地震發(fā)生在3個月內(nèi),2次目標(biāo)地震發(fā)生在8個月內(nèi),1次相隔14個月。震后平靜出現(xiàn)7次,占平靜總數(shù)的29%;場兆性平靜出現(xiàn)4次;無震平靜出現(xiàn)3次(圖3)。扣除震后平靜,5級地震前4級地震平靜6個月以上占平靜總次數(shù)的65%,可見平靜現(xiàn)象在東段也具有一定的前兆意義。中強(qiáng)震發(fā)生在平靜后14個月的這次事件較為特殊,由圖3可知,經(jīng)過1996年長期平靜和1997年相對平靜后,東段15個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生6次5級以上地震,是1950年以來該段短時間發(fā)震次數(shù)最多的一次中強(qiáng)震成組活動事件。

3.2 場兆性平靜分析

南天山地震帶東段場兆性平靜占平靜總數(shù)的17%,由圖3可知它們分別出現(xiàn)在1973-1974年、1984年、1985年和2001年。在此期間1974年8月烏恰發(fā)生了7.3級地震,1985年8月烏恰發(fā)生7.1級地震,2001年11月昆侖山口西發(fā)生8.1級地震。結(jié)合圖5不難看出,1973-1974年帶內(nèi)平靜與新疆5級地震平靜時段有重合,推測前期平靜可能反映了帶內(nèi)震后平靜,后期與新疆5級地震重合的平靜時段可視為場兆平靜。1985年烏恰7級地震前1.5年新疆都處于平靜狀態(tài),東段1984年和1985年出現(xiàn)的2次平靜可能都與這次7級地震有關(guān)。

圖3 南天山地震帶東段1970年以來4級以上地震時序圖Fig.3 M-t diagram of MS≥4 earthquakes since 1970 in the eastern partof Southern Tianshan seism ic belt.

表3 南天山東段場兆性平靜與近場及遠(yuǎn)場地震關(guān)系

3.3 打破平靜地震空間分布特點(diǎn)

從圖3可見,打破平靜也分為2種,一種是由4級完成,另一種是由5級以上地震自身完成。4級地震打破平靜至5級地震發(fā)生時間段內(nèi)地震分布情況見圖4和表4。由表4,8組地震中5級以上地震發(fā)生在打破平靜后3個月內(nèi)的有5次。除1976年地震較特殊外,打破平靜后4級地震分布與后續(xù)5級地震震中關(guān)系密切的有5例。

表4 南天山東段打破平靜地震相關(guān)參數(shù)

1976年1月10日庫車地震前經(jīng)歷了2次平靜,第一次打破平靜地震與1976年庫車地震關(guān)系密切,第二次打破平靜地震與1976年庫車地震位置關(guān)系不大(圖4(a))。

統(tǒng)計表明,東段4級地震年均自然發(fā)生概率為3.76次,表4中5次發(fā)震位置相關(guān)的地震打破平靜至主震發(fā)生時段內(nèi)4級地震個數(shù)均高于月均值。事實(shí)上,1976年1月6日庫車地震前1975年2月至5月震區(qū)附近地區(qū)也連續(xù)發(fā)生了4次4級地震,其位置關(guān)系也較密切?；谏鲜鰞牲c(diǎn)認(rèn)為,南天山地震帶東段平靜發(fā)生后4級地震集中分布區(qū)是未來較短時間內(nèi)發(fā)生5級以上地震的首選地區(qū)。2008年8月30日和靜5.6級地震證明了上述結(jié)論的正確性: 2007年12月至2008年7月東段4級地震平靜8個月,2008年7月29日和8月22日斷裂帶發(fā)生2次4級地震,和靜5.6級地震與2次4級地震構(gòu)造關(guān)系密切。震前作者對該地震作出了明確的判定。

另外,南天山和中天山構(gòu)造交匯部位和庫爾勒東部地區(qū)4級地震年均水平僅為0.46和0.70次,兩區(qū)4級地震活動遠(yuǎn)低于南天山東段3.76次的年均水平。此區(qū)正是由5級地震直接打破平靜中強(qiáng)震發(fā)震區(qū),這可能是2區(qū)中強(qiáng)震前地震活動不同于其它地震的因素之一。仍有幾次非直接發(fā)震的5級地震發(fā)生在上述弱活動區(qū),結(jié)合圖3和圖4可見,這幾次地震恰恰發(fā)生在東段5級地震成組活動時段,表明東段5級地震成組活動時期不同層次的地震活動會波及到整個東段。

圖4 南天山地震帶東段打破平靜4級地震與后續(xù)主震分布Fig.4 Epicenters of MS4 earth quakes which endquie scenceand following mainshocks jintheeas tempart of Southern Tianshans eismicbelt

4 平靜的層次性與中強(qiáng)震的關(guān)系

我們注意到,一些平靜現(xiàn)象在南天山地震帶的東、西段大致相同的時間出現(xiàn),他們似與大范圍內(nèi)的大震活動有關(guān)。對比分析南天山東段、西段和新疆5級地震平靜現(xiàn)象,這些大致同步的平靜與強(qiáng)震關(guān)系密切。換言之,構(gòu)造帶中小地震平靜反映了自身的中強(qiáng)地震前兆;伴隨上述平靜新疆大范圍出現(xiàn)中等以上地震平靜則反映了大區(qū)域強(qiáng)震前兆。這種不同層次的平靜現(xiàn)象的甄別有利于強(qiáng)震的識別。例如:南天山東段1976年1月10日庫車地震前經(jīng)歷了2次平靜,第一次平靜發(fā)生在1973年年中至1974年年中(圖3),而1974年1月至7月南天山西段也出現(xiàn)了平靜(圖1),1974年1月至7月新疆5級地震同步平靜(圖5),據(jù)此判斷新疆存在發(fā)生強(qiáng)震的可能。事實(shí)上,這次不同層次的平靜與1974年8月11日烏恰7.3級地震相關(guān)。第二次平靜出現(xiàn)在1975年,但同期新疆未出現(xiàn)5級地震平靜,1976年1月10日在南天山東段庫車附近發(fā)生5.8級地震。2001年昆侖山口西8.1級地震前也有類似情況發(fā)生。

圖5 新疆5級以上地震與周邊7級以上地震時序圖Fig.5 M-tdiagram of MS≥5 earthquakes in Xinjiang and MS≥7 earthquakes in ad jacentareas.

也有平靜后不但構(gòu)造帶發(fā)生中強(qiáng)震,新疆及其邊鄰地區(qū)也發(fā)生強(qiáng)震的情況。如1991-1992年間不同區(qū)域出現(xiàn)平靜,1992年8月19日吉爾吉斯斯坦發(fā)生7.5級地震,南天山東段1992年11月至1993年2月分別發(fā)生5.4級和5.7級地震。因此,利用不同層次的平靜現(xiàn)象判定構(gòu)造帶是否發(fā)震還應(yīng)配合其他方法。

通過上述分析認(rèn)為平靜的層次性和中強(qiáng)震的關(guān)系為:當(dāng)南天山東、西段4級地震滿足平靜指標(biāo),且該平靜與新疆5級地震平靜大致同步,應(yīng)該考慮新疆及周邊發(fā)生強(qiáng)震的可能;若僅在南天山西段或東段發(fā)生平靜而新疆大范圍未出現(xiàn)平靜,則后續(xù)主震發(fā)生在上述2區(qū)的可能性較大,且發(fā)震震級較小。

5 討論與結(jié)論

(1)將特定區(qū)域的平靜分為震前平靜、震后平靜、場兆平靜和無震平靜較為符合客觀實(shí)際。無震平靜和震后平靜都可歸于非前兆性平靜,震前平靜和場兆平靜可以歸于前兆性平靜。本文研究區(qū)中無震平靜占平靜總數(shù)的15%,震后平靜占21%,場兆平靜占30%。若將震后平靜剔除則平靜對應(yīng)地震達(dá)52%。蔣海昆等對華北地區(qū)1970年以來34次5級以上地震研究表明,18次地震前出現(xiàn)平靜,也占平靜總數(shù)的52%[7]。實(shí)際工作中震后平靜和場兆平靜易于區(qū)別,而震前平靜和無震平靜較難辨別。某一區(qū)域的無震平靜又有可能是強(qiáng)震前分層次平靜中的一個組成部分。盡管平靜現(xiàn)象復(fù)雜多變,我們?nèi)阅軓钠届o現(xiàn)象中提取中強(qiáng)震前有效信息,畢竟無震平靜僅占平靜總數(shù)的15%。當(dāng)甄別了場兆性和震后平靜后,震前平靜確定率將有所提高。

(2)大區(qū)域一次較強(qiáng)地震后構(gòu)造帶積累的地震能量釋放較充分,導(dǎo)致區(qū)域地震活動不活躍,可能是震后出現(xiàn)平靜的原因。例如新疆阿圖什地區(qū)歷史平均每3.2年發(fā)生一次6級以上地震,但1902年新疆阿圖什8.3級地震發(fā)生后,震區(qū)120 km半徑范圍內(nèi)42年未發(fā)生6級以上地震。馬禾青等在研究藏、青、川、滇交界地區(qū)地震活動中也有類似發(fā)現(xiàn)[8]。

(3)平靜的層次性分析可以有效提高對平靜狀態(tài)的認(rèn)知,也利于不同范圍地震震情判定。對新疆地震活動主體區(qū)進(jìn)行嘗試性研究認(rèn)為,分層次研究平靜現(xiàn)象有利于區(qū)域強(qiáng)震的預(yù)測和構(gòu)造帶中強(qiáng)震的辨別。

(4)南天山東段和南天山西段的普昌斷裂以東地區(qū),打破平靜后4級地震分布與后續(xù)目標(biāo)地震位置關(guān)系密切,因此上述區(qū)域平靜發(fā)生后4級地震的發(fā)震位置應(yīng)予以關(guān)注。

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Further Research on the Relation between the Seismic Quiescence and Modera te-strong Earthquakes in the Sou thern Tian shan Seismic Belt

WANG Xiao-rong,WANGQiong

(Earthquake Adm inistration of Xinjiang UygurAu tonomous Region,Urum qi830011,China)

P315.75

A

1000-0844(2010)03-0279-07

2009-02-28

國家科技支撐計劃子專題(2006BAC01B03-04-02)

王筱榮(1957-),女(漢族),陜西米脂人,高級工程師。主要從事地震活動性研究及地震預(yù)報工作.