2014年2月12日于田 MS7.3地震前形變異常

高麗娟 邢喜民 高歌 張治廣 滕海濤

新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊市新市區(qū)科學(xué)二街338號(hào) 830011

0 引言

據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)測定，北京時(shí)間2014年2月12日17時(shí)19分在新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)于田縣(36.1°N，82.5°E)發(fā)生MS7.3地震，震源深度約12km。震中30km范圍內(nèi)平均海拔約5100m。根據(jù)現(xiàn)場科學(xué)考察結(jié)果初步判定此次地震發(fā)生在阿爾金斷裂帶上，震中周邊有記錄以來的最大地震為2008年3月21日于田MS7.3地震，距此次地震震中約100km。

震中附近屬新疆地震監(jiān)測能力較弱的地區(qū)，周圍300km范圍內(nèi)的前兆臺(tái)站只有和田臺(tái)(圖1)，此觀測點(diǎn)距離震中253km，觀測手段有金屬擺傾斜、鉆孔傾斜以及大地電場等3項(xiàng)(表1)。前兆觀測資料效能評(píng)估結(jié)果顯示，其中數(shù)據(jù)觀測質(zhì)量可靠的僅金屬擺傾斜1項(xiàng)，其它2項(xiàng)觀測資料為D類，觀測資料信度較低。于田MS7.3地震前發(fā)現(xiàn)的異常僅金屬擺傾斜1項(xiàng)，表現(xiàn)為趨勢性異常和中短期異常。楊又陵等(2002、2005)曾討論了昆侖山口西8.1級(jí)地震前兆定點(diǎn)形變異常，其中討論到和田臺(tái)金屬擺傾斜NS向分量年變幅小的異常變化。邱大瓊(2001)曾利用濾波法對和田臺(tái)金屬擺傾斜資料進(jìn)行分析研究。

表1 和田臺(tái)觀測項(xiàng)目概況

圖1 于田7.3級(jí)地震前震中附近地震臺(tái)站及觀測項(xiàng)目分布

1 前兆異常分析

1.1 趨勢性異常

和田臺(tái)金屬擺傾斜自1988年開始正式觀測。地傾斜觀測的年周期變化主要來自兩個(gè)方面(馮銳，1987):一方面是儀器的熱效應(yīng)，當(dāng)采用溫度系數(shù)較小的材料(如石英、銦鋼等)時(shí)，可部分地減少這種干擾;另一方面來自地表的熱效應(yīng)，這種影響只能隨深度的增加而變小。其主要干擾因素為抽水、澆水干擾和氣候干擾。每年地表冰凍、解凍期間，兩分量均呈快速的、不穩(wěn)定的變化。2009年9月18日和田臺(tái)地下室漏水對資料的影響比較大。

和田臺(tái)金屬擺傾斜自2012年以來EW向分量發(fā)生轉(zhuǎn)折，呈趨勢性東傾狀態(tài)(圖2)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，自1988年以來EW向分量共發(fā)生8次趨勢性轉(zhuǎn)折(表2)。由表2的EW向分量的趨勢性轉(zhuǎn)折與周圍地震的對應(yīng)情況可見，臺(tái)站周圍300km內(nèi)的3次7級(jí)以上地震(1996年喀喇昆侖山口MS7.1、2008年于田MS7.3以及2014年于田MS7.3地震)均發(fā)生在東傾時(shí)段，周圍6級(jí)地震也主要發(fā)生在東傾時(shí)段。趨勢性西傾期間測點(diǎn)周圍300km范圍內(nèi)無6級(jí)以上地震發(fā)生，對應(yīng)的均是5級(jí)地震。2014年2月12日于田7.3級(jí)地震也發(fā)生在東傾階段，符合EW向分量趨勢性轉(zhuǎn)折與地震對應(yīng)的特征。

1.2 中短期異常

圖2 和田臺(tái)金屬擺傾斜EW分量趨勢性轉(zhuǎn)折異常

表2 和田臺(tái)金屬擺傾斜EW向分量趨勢性轉(zhuǎn)折與地震的關(guān)系

2014年于田MS7.3地震前，和田臺(tái)金屬擺傾斜兩分量表現(xiàn)為明顯的年變畸變異常。EW向分量2013年9月25日～10月15日反向西傾變化，10月24日～11月14日速率變化呈停滯狀態(tài)，11月15日后東傾加速，2014年1月4日～2月1日EW向分量轉(zhuǎn)向后西傾加速(圖3(a));NS向分量2013年9月1日轉(zhuǎn)向后北傾速率變慢，10月15日～12月15日北傾速率變化加快，2014年1月4日～2月1日轉(zhuǎn)向后南傾加速變化(圖3(b))?？傊?，EW向分量較NS向狀態(tài)更不穩(wěn)定，呈起伏波動(dòng)，除了速率加速變化以外，還伴隨反向、速率變化停滯的現(xiàn)象(圖3(c));而NS向分量主要以速率加速變化為主。兩分量均在2月1日后基本恢復(fù)正常。

圖4顯示2010～2014年的傾斜矢量變化。由圖4可見，2010～2011年矢量形態(tài)規(guī)則，屬正常年變化。2012年4月14日～5月28日矢量偏離往年正常方向，發(fā)生轉(zhuǎn)折，之后發(fā)生于田MS6.2地震。2013年9月后矢量形態(tài)顯著異常，方向和模長發(fā)生突變。矢量方向于2014年2月1日后基本恢復(fù)，之后發(fā)生于田MS7.3地震。目前EW向和NS向兩分量都基本恢復(fù)正常，此中短期異?；九c地震的發(fā)生相對應(yīng)，但仍需跟蹤后續(xù)資料的變化，以及時(shí)對后續(xù)震情做出判定。

圖3 和田臺(tái)金屬擺記錄到的地傾斜中短期異常

2 歷史震例回顧

和田臺(tái)金屬擺記錄到的地傾斜在周邊6級(jí)以上地震前，中短期異常顯著。歷史震例如下:①1996年喀喇昆侖山口MS7.1地震(曲延軍等，2002)前1個(gè)月，NS向分量表現(xiàn)為北傾加速，異常結(jié)束后10天發(fā)震(圖5(a));②1998年皮山MS6.2地震(曲延軍等，2003)前出現(xiàn)近1個(gè)月的矢量打結(jié)異常，異常結(jié)束后50天發(fā)震(圖5(b));③2008年于田MS7.3地震前，NS向分量表現(xiàn)為南傾幅度減小，EW向分量發(fā)生年變畸變，兩分量異常出現(xiàn)時(shí)間較早(圖6);④2011年洛浦MS6.0地震發(fā)生前，EW向分量表現(xiàn)為明顯的年變幅增大，其間還發(fā)生了于田MS5.5地震(圖3(a));⑤2012年于田MS6.2地震前，EW向分量先西傾加速變化，之后發(fā)生反向東傾，異常結(jié)束后76天發(fā)震(圖3(a))。

由和田臺(tái)金屬擺記錄到的地傾斜的震例特征(表3)可見:①異常持續(xù)時(shí)間短，持續(xù)時(shí)間為28～211天，表現(xiàn)為中短期異常;②幾次地震均是在異常結(jié)束后發(fā)震，一般異常結(jié)束至發(fā)震時(shí)間間隔為10～295天，主要集中在異常結(jié)束后3個(gè)月內(nèi)發(fā)震;③中短期異常主要表現(xiàn)為打破年變形態(tài)、速率變化加速、矢量打結(jié)和轉(zhuǎn)折。

由表3還可見，2次于田7級(jí)地震前中短期異常表現(xiàn)不同，主要體現(xiàn)在:①2008年于田MS7.3地震前，中短期異常出現(xiàn)得早。震前506天EW向分量先出現(xiàn)異常，震前294天NS向分量出現(xiàn)異常變化;而本次于田MS7.3地震前164天NS向分量先出現(xiàn)異常，EW向分量震前140天才出現(xiàn)異常變化。②2008年于田MS7.3地震前兆異常表現(xiàn)為破年變，即EW向分量形態(tài)畸變，NS向分量年變幅小;而本次地震前兆異常表現(xiàn)為速率不穩(wěn)，即加速或停滯變化，尤其是EW向分量出現(xiàn)幾起幾伏的異常突變。③2次地震前異常的持續(xù)時(shí)間不同，2008年于田MS7.3地震前異常持續(xù)時(shí)間長，本次地震前異常持續(xù)時(shí)間短。初步分析認(rèn)為，2次地震前異常表現(xiàn)的不同，可能與震源機(jī)制的不同有關(guān)。2008年于田MS7.3地震震源斷錯(cuò)性質(zhì)為左旋正斷層，走滑分量很小;而本次地震震源機(jī)制為走滑型，主要是水平向的錯(cuò)斷。

圖4 和田臺(tái)金屬擺記錄到的2010～2014年地傾斜矢量

圖5 1996年1～11月喀喇昆侖山口MS7.1(a)和1998年皮山MS6.2(b)地震前兆異常

圖6 2008年于田MS7.3地震的前兆異常

表3 和田臺(tái)金屬擺記錄到的地傾斜前兆異常震例

3 結(jié)論和討論

2014年2月12日于田MS7.3地震前，主要形變異常為和田臺(tái)金屬擺傾斜EW向分量趨勢性轉(zhuǎn)折異常及兩分量的中短期異常。趨勢性轉(zhuǎn)折與地震對應(yīng)的特點(diǎn)顯示，6級(jí)以上地震均發(fā)生在EW向分量東傾時(shí)段，2012年以后截至2014年3月，EW向分量均屬東傾變化，此次地震的發(fā)生符合映震規(guī)律。

由于此次地震發(fā)生在地震監(jiān)測能力較弱的地區(qū)，中短期異常所占比例很低，僅有1項(xiàng)。其主要表現(xiàn)為速率不穩(wěn)的特征，尤以EW向分量更為顯著。地震發(fā)生前10天，異常已經(jīng)結(jié)束，屬異?；謴?fù)后發(fā)震的類型。

通過對比2次于田7級(jí)地震發(fā)現(xiàn)，其趨勢性異常相同，都是在兩分量東傾階段發(fā)震，中短期異常的表現(xiàn)則存在很大不同，即2008年于田地震主要是形態(tài)畸變，而此次地震主要是速率不穩(wěn)，這可能與2次地震的震源機(jī)制不同有關(guān)，水平錯(cuò)斷性形變更易引起顯著突變的異常。

致謝：在論文的撰寫中，曲延軍研究員提出了寶貴的修改意見和建議，在此表示感謝!