新疆及周緣構(gòu)造破裂特征及地震序列類(lèi)型①

李瑩甄， 張　博， 殷　娜， 沈　軍， 邵　博

(1.防災(zāi)科技學(xué)院,河北 燕郊 065201; 2.新疆維吾爾自治區(qū)地震局,新疆 烏魯木齊 830011)

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新疆及周緣構(gòu)造破裂特征及地震序列類(lèi)型①

李瑩甄1，2， 張博1， 殷娜1， 沈軍1， 邵博1

(1.防災(zāi)科技學(xué)院,河北 燕郊 065201; 2.新疆維吾爾自治區(qū)地震局,新疆 烏魯木齊 830011)

摘要：橫亙新疆境內(nèi)的天山及其周邊的西昆侖、阿爾金和阿爾泰是中國(guó)大陸著名的強(qiáng)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)區(qū)和地震活動(dòng)帶。在對(duì)新疆構(gòu)造區(qū)應(yīng)力環(huán)境、動(dòng)力過(guò)程、斷層運(yùn)動(dòng)變形特征和地震序列分析討論的基礎(chǔ)上，對(duì)新疆及其周緣主要構(gòu)造區(qū)地震破裂方式和序列類(lèi)型進(jìn)行研究，得出如下結(jié)論：(1) 西昆侖構(gòu)造區(qū)受來(lái)自青藏塊體和塔里木塊體NS和NW向水平壓應(yīng)力和垂向力的作用，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)呈現(xiàn)出走滑與逆沖特征，震源破裂以走滑型為主，數(shù)量較少的逆斷型地震主要分布在西昆侖帕米爾一側(cè)的深震擠壓區(qū)，正斷型地震主要出現(xiàn)在西昆侖與阿爾金交匯的拉張盆地及附近。該區(qū)主余型地震占63%，6級(jí)以上地震序列也存在多震類(lèi)型。(2) 阿爾金斷裂帶位于西昆侖北緣斷裂和北祁連斷裂過(guò)渡帶，受青藏塊體向北和向西的推擠，斷裂本身的左旋位移量通過(guò)兩端逆沖擠壓而轉(zhuǎn)化，使得青藏高原北邊界不斷向外擴(kuò)展。在此力源下，阿爾金斷裂帶震源破裂以走滑為主，也有少量的逆沖型地震。地震序列中主余型和孤立型地震占比相同(占44%)。(3) 在印度板塊和亞歐大陸碰撞效應(yīng)影響下，天山地區(qū)產(chǎn)生近NNE向水平壓應(yīng)力，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)顯現(xiàn)出帶旋性特征的逆沖和走滑，震源破裂方式與之相吻合。而天山構(gòu)造大跨度的空間展布、擴(kuò)展形式的多樣性和地震破裂的兩重性，又影響到地震序列類(lèi)型的多樣性，使得主余型、孤立型和多震型地震在不同構(gòu)造部位呈現(xiàn)優(yōu)勢(shì)分布。(4)阿爾泰的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)可能受到了來(lái)自印度板塊與亞歐板塊碰撞的遠(yuǎn)程效應(yīng)和西伯利亞塊體南向運(yùn)動(dòng)的雙向影響，形成NNE和SW向水平擠壓力，主要大型發(fā)震斷裂做右旋剪扭錯(cuò)動(dòng)，而一些深斷裂則以逆沖運(yùn)動(dòng)為主。震源破裂呈現(xiàn)出走滑(占64%)和部分的逆沖(占27%)，6級(jí)以上地震序列主要為主余型， 5級(jí)左右地震則多為孤立型。

關(guān)鍵詞：震源機(jī)制； 地震序列； 新疆周邊； 地震活動(dòng)性

0引言

新疆地震構(gòu)造區(qū)位于歐亞大陸的中部，南與世界屋脊青藏高原毗鄰，區(qū)內(nèi)發(fā)育著擠壓特征顯著的大陸內(nèi)部新生代再生造山帶和壓陷盆地，組成擠壓型盆嶺構(gòu)造。西昆侖與阿爾金-塔里木盆地-天山-準(zhǔn)噶爾盆地-阿爾泰山是新疆最典型地貌與構(gòu)造區(qū)域。在這些再生造山帶內(nèi)發(fā)育具有調(diào)節(jié)縱向不均勻縮短并傳遞變形的NW向和NE向大型剪切斷裂，分屬右旋和左旋走滑斷裂，在其邊緣的山前坳陷內(nèi)發(fā)育了近EW向的逆斷裂及其控制的活動(dòng)褶皺帶。此外，受近EW向活動(dòng)逆斷裂控制，在再生造山帶內(nèi)發(fā)育了許多山間壓陷盆地[1-2]。

西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰是中國(guó)大陸著名的強(qiáng)震活動(dòng)帶。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1800年以來(lái)西昆侖地震帶發(fā)生7級(jí)地震4次，6級(jí)地震15次，最大地震為1895年7月5日塔什庫(kù)爾干7.5級(jí)地震；阿爾金地震帶1900年以來(lái)發(fā)生8級(jí)地震1次，7級(jí)地震4次，6級(jí)地震8次，最大地震為2001年11月14日昆侖山口西8.1級(jí)地震；天山地震帶1700年以來(lái)發(fā)生7級(jí)地震25次，8級(jí)地震3次，最大地震為1889年7月11日阿拉木圖8.3級(jí)地震；阿爾泰地震帶發(fā)生8級(jí)地震1次，7級(jí)地震3次， 6級(jí)地震5次，最大地震為1931年8月11日發(fā)生在我國(guó)富蘊(yùn)的8.0級(jí)地震。

新疆強(qiáng)烈地震活動(dòng)與其特殊的構(gòu)造區(qū)位密切相關(guān)。西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰活動(dòng)構(gòu)造主要繼承了該區(qū)的新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，是自晚始新世至漸新世印度次大陸與歐亞大陸碰撞以來(lái)，印度板塊繼續(xù)向北推擠的遠(yuǎn)程效應(yīng)及其在興都庫(kù)什強(qiáng)烈擠壓的結(jié)果。在塔里木地塊、哈薩克地臺(tái)、準(zhǔn)噶爾地塊和西伯利亞-蒙古地塊的阻擋下，西昆侖、阿爾金、天山、阿爾泰巖石圈變形強(qiáng)烈，斷層滑動(dòng)速率增大，導(dǎo)致地震活動(dòng)強(qiáng)烈、頻繁[3]。

震源破裂方式和地震序列類(lèi)型是研究地震活動(dòng)性的重要參數(shù)，兩者不僅是震區(qū)介質(zhì)及應(yīng)力狀態(tài)、動(dòng)力過(guò)程和發(fā)震斷層幾何性狀的具體體現(xiàn)，而且受區(qū)域構(gòu)造格局的制約，也反映了區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的過(guò)程和結(jié)果[4]。本文從分析新疆及其周緣應(yīng)力場(chǎng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征入手，對(duì)上述區(qū)域強(qiáng)震發(fā)震構(gòu)造力學(xué)性質(zhì)和地震學(xué)參數(shù)等方面進(jìn)行對(duì)比分析，以期為新疆地震活動(dòng)研究與預(yù)測(cè)提供幫助。

1新疆及其周緣主要構(gòu)造區(qū)及破裂格局

圖1簡(jiǎn)要繪出新疆構(gòu)造區(qū)和主要的活動(dòng)斷裂。在區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的作用下，這些活動(dòng)斷裂的分布、運(yùn)動(dòng)方式和破裂格局決定了新疆地區(qū)的地震活動(dòng)。

天山構(gòu)造帶由南天山、北天山和二者夾持的山間盆地組成。構(gòu)造運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)為水平擠壓下的地殼垂向縮短、斜向剪切轉(zhuǎn)換變形和向兩側(cè)盆地的橫向擴(kuò)展變形，形成主脈根部的高角度逆斷層控制的厚皮推覆構(gòu)造和前陸盆地內(nèi)低角度逆掩斷裂控制的薄皮推覆構(gòu)造，以及調(diào)節(jié)縱向不均勻縮短并傳遞變形的大型剪切斷裂[1]?，F(xiàn)代破裂體系主要由以NE向柯坪推覆體和EW向庫(kù)車(chē)推覆體為代表的逆沖斷裂發(fā)生的旋扭性破裂和以近NW向博-阿斷裂、費(fèi)爾干納斷裂為代表的右旋走滑斷裂發(fā)生的剪切破裂組成[5-7]。另外，受印度板塊向北推擠的西動(dòng)力源(帕米爾)的影響，在西昆侖與天山交匯部位形成復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和特殊的受力環(huán)境，以及多樣的破裂格局[5]。

1：走滑斷裂；2：逆沖斷裂；3：推覆斷裂；4：推覆方向；5：韌性剪切帶；6：斷裂編號(hào);　　 斷層編號(hào):F1：可可托海-二臺(tái)斷裂；F2：庫(kù)爾特?cái)嗔?；F3：額爾齊斯斷裂；F4：克拉麥里斷裂；F5：東天山北緣(二道溝)斷裂；F6：博格達(dá)南緣斷裂；F7：吐魯番盆地中央斷裂；F8：博羅科努-阿其克庫(kù)都克斷裂；F9：伊梨盆地北緣-喀什河斷裂；F10：恰克博河斷裂；F11：那拉提-包爾圖-黑尖山斷裂；F12：卻勒塔格-拜城盆地-北輪臺(tái)斷裂；F13：塞里克薩依斷裂；F14：柯坪斷裂；F15：塔納斯-費(fèi)爾干納斷裂；F16：柯崗斷裂；F17：康西瓦斷裂；F18：喀喇昆侖斷裂；F19：車(chē)爾臣斷裂；F20：阿爾金北緣斷裂；F21：阿爾金南緣斷裂；F22：吐拉-昆侖山中部斷裂圖1　新疆?dāng)嗔严到y(tǒng)略圖Fig.1　The fault system in Xinjiang

西昆侖造山帶位于青藏高原的西部，喜馬拉雅帕米爾西構(gòu)造結(jié)的東北部，印度板塊和歐亞板塊的結(jié)合部。新生代以來(lái)西昆侖受到SW方向青藏高原和塔里木地塊的雙向?qū)_作用(圖2)，在西昆侖山山前形成與山體走向一致的縱向活動(dòng)斷裂，使得NW向高角度的喀喇昆侖斷裂發(fā)生右旋走滑運(yùn)動(dòng)，形成剪切破裂；NWW向高角度的康西瓦斷裂發(fā)生顯著的逆沖運(yùn)動(dòng)，形成大量沖斷破裂。在60~40 Ma之后，康西瓦和阿爾金左行走滑斷裂連接起來(lái)，形成中亞最大的走滑斷裂；NW-EW低角度的西昆侖北緣斷裂(鐵克里克斷裂) 則發(fā)生了逆沖和左旋走滑運(yùn)動(dòng)，形成剪扭性破裂[9]。這三組斷裂共同構(gòu)成了西昆侖現(xiàn)代破裂格局。

圖2　青藏塊體與塔里木塊體在西昆侖　　　的相向俯沖碰撞(據(jù)高銳[10])Fig.2　Subduction and collision of Qinghai-Tibet Block and　　　 Tarim Block at West Kunlun (After GAO Rui[10])

阿爾金和西昆侖及北祁連構(gòu)造帶共同構(gòu)成青藏高原的北部邊界。在NS向水平壓應(yīng)力的作用下，青藏塊體北向運(yùn)動(dòng)受到塔里木塊體阻擋后，開(kāi)始沿阿爾金斷裂和高原中北部大型走滑斷裂做側(cè)向擠出運(yùn)動(dòng)，阿爾金構(gòu)造帶起到連接和轉(zhuǎn)換作用[9-10]。阿爾金斷裂帶在大陸碰撞以后的前期屬于擠壓-走滑運(yùn)動(dòng)，而現(xiàn)今則以左旋走滑運(yùn)動(dòng)為主，在阿爾金與西昆侖的交接轉(zhuǎn)換部位則還存在張剪性作用[11]。

阿爾泰位于哈薩克斯坦板塊和西伯利亞板塊的縫合線(xiàn)附近，喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使山體沿北西向斷裂發(fā)生斷塊抬升，形成現(xiàn)今阿爾泰山地貌。在西伯利亞塊體南向運(yùn)動(dòng)的影響下，阿爾泰受到NE方向水平擠壓力的作用，形成以富蘊(yùn)地震斷裂帶為代表的一組NNW向右旋走滑運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生扭動(dòng)剪切破裂，組成其現(xiàn)代破裂格局[12-14]。

2新疆及其周緣地震破裂特征

現(xiàn)代構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)是驅(qū)動(dòng)地殼斷裂構(gòu)造活動(dòng)并孕育發(fā)生地震的基本成因，震源機(jī)制解是研究區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的基礎(chǔ)資料和常用方法。對(duì)震源機(jī)制解的統(tǒng)計(jì)分析，可以再現(xiàn)區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)基本特征及其震源破裂特征，有助于對(duì)發(fā)震斷層及區(qū)域活動(dòng)構(gòu)造與應(yīng)力場(chǎng)之間的關(guān)系進(jìn)行研究。

2.1資料與方法

依照第1節(jié)構(gòu)造區(qū)的范圍與命名，劃分出天山、西昆侖、阿爾金和阿爾泰4個(gè)研究區(qū)。

本文震源機(jī)制解資料主要來(lái)源于：(1)新疆地區(qū)歷史中強(qiáng)地震的震源機(jī)制解[15]；(2)2000年以后部分5級(jí)左右地震采用P波初動(dòng)符號(hào)和振幅比法求得震源機(jī)制；(3)哈佛大學(xué)CMT目錄。本文共收集到震源機(jī)制解288個(gè)。圖3顯示了這些震源機(jī)制解的分布，其中阿爾泰12個(gè)，天山127個(gè)，新疆其他地區(qū)89個(gè)，西昆侖45個(gè)，阿爾金12個(gè)。圖4顯示了新疆地區(qū)主壓應(yīng)力P軸方位分布。

圖3　1931-2005年新疆5級(jí)以上地震震源機(jī)制解Fig.3　Distribution of focal mechanisms of M≥5.0　　　 earthquakes in Xinjiang from 1931 to 2005

圖4　新疆地區(qū)主壓應(yīng)力P軸方位圖Fig.4　Azimuth of principal compressive stress P-axis　　　 in Xinjiang area

在一個(gè)具有均勻應(yīng)力場(chǎng)的區(qū)域，每一次地震都將會(huì)沿?cái)鄬用嫔系募羟袘?yīng)力的方向產(chǎn)生滑動(dòng)，采用多次地震的震源機(jī)制解就能反演出區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)[16-18]，地震的破裂方式則可以通過(guò)應(yīng)力軸傾角的變化加以界定。根據(jù)馬文濤等[19]提出的三角形圖解法，將地震破裂類(lèi)型分為4類(lèi)： 正斷型，P軸傾角≥45°；逆斷型，T軸傾角≥45°；走滑型，N軸傾角≥45°；過(guò)渡型，三個(gè)應(yīng)力軸傾角<45°。

由圖4可見(jiàn)，新疆地區(qū)P軸方向基本上與該區(qū)主要的構(gòu)造走向垂直，大多數(shù)P軸方位為NNW、NS方向，P軸、T軸優(yōu)勢(shì)傾角均小于30°，N軸優(yōu)勢(shì)傾角則在60°~70°?？梢?jiàn)新疆地區(qū)主要受NNE向水平壓應(yīng)力的作用。王盛澤等[20]認(rèn)為新疆地區(qū)仍以NS方向?yàn)橹鳎o以NNE、NW方向，呈大扇形分布；近些年高國(guó)英等[21-22]也提出新疆近期構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)方向?yàn)镹NE與NW方向。本文與前人所得結(jié)論較為一致。

表1對(duì)新疆228個(gè)震源機(jī)制解統(tǒng)計(jì)顯示，走滑型地震約占47.37%，占絕大多數(shù)，其次是逆斷型地震，占35%，正斷型和過(guò)渡型地震比例較低。這與水平壓應(yīng)力環(huán)境下斷層較多地表現(xiàn)出走滑與逆沖的運(yùn)動(dòng)特性相一致。可以認(rèn)為，新疆應(yīng)力區(qū)力源主要來(lái)自青藏塊體向北的推擠，區(qū)內(nèi)最大主壓應(yīng)力方向以近NS向?yàn)橹?，震源破裂方式以逆斷型和走滑型為主?/p>

表 1　新疆地震破裂類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

2.2構(gòu)造分區(qū)應(yīng)力場(chǎng)特征和震源破裂類(lèi)型

圖5　西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰地區(qū)震源機(jī)制參數(shù)歸一化玫瑰圖Fig.5　Normalized rose map showing parameters of focal mechanism in West Kunlun,Altun,Tianshan,and Altai

相較于中小地震震源破裂方式的隨機(jī)性，較大地震的震源機(jī)制解更能近似反映區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)的特征，其地震破裂方式也較能反映區(qū)域構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)特征。本文從上述資料中選取195個(gè)5級(jí)以上地震的震源機(jī)制解，采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，對(duì)震源機(jī)制參數(shù)(P，T和N軸方位、P，T和N軸傾角)進(jìn)行計(jì)算，繪制震源機(jī)制解參數(shù)歸一化玫瑰圖(圖5)，討論西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰地區(qū)構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)特征、地震破裂特性及動(dòng)力學(xué)依據(jù)。各區(qū)平均應(yīng)力場(chǎng)如圖5所示，印度板塊向北碰撞擠壓歐亞板塊，導(dǎo)致青藏高原抬升，使其西北緣的西昆侖受到NW向，阿爾金受到NE向力的作用，形成大量左旋走滑斷層；位于印度板塊西動(dòng)力源前方的天山在NNW和NS向水平力的作用下，右旋走滑和帶有旋性特征的逆沖斷裂發(fā)育；而阿爾泰受準(zhǔn)噶爾地塊和蒙古高原-阿拉善地塊的阻攔，在南下西伯利亞板塊的影響下，形成NE-SW向的構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)。

由表2對(duì)比西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰地震破裂，發(fā)現(xiàn)以走滑型破裂為主，約占50%以上，其次是逆斷型破裂，約占30%左右。以阿爾金走滑型地震比例最高，幾乎達(dá)到70%；阿爾泰和西昆侖次之，走滑型破裂分別占63%和60%，天山地區(qū)最少，僅占45%。

天山地區(qū)逆沖型地震比例顯著上升，達(dá)到38%，阿爾金顯著下降，僅占8%，阿爾泰和西昆侖分居三、四。對(duì)比還發(fā)現(xiàn)，青藏高原北緣、天山和阿爾泰正斷型地震較少，僅占7.7%，主要分布在南天山西段和西昆侖弧形構(gòu)造頂端或兩組構(gòu)造轉(zhuǎn)換的拉張部位。以走滑和逆斷型為主要組合特征的過(guò)渡型地震在各區(qū)的比例約占8.7%。

表 2　西昆侖、阿爾金、天山、阿爾泰地區(qū)地震類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

可以看出，在近南北向構(gòu)造應(yīng)力的作用下，西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰及其交匯部位具有構(gòu)造運(yùn)動(dòng)復(fù)雜、強(qiáng)震頻發(fā)、地震破裂方式多樣的特點(diǎn)。

3新疆及其周緣地震序列類(lèi)型

3.1地震序列資料與判定方法

本文用于地震序列類(lèi)型研究的地震序列目錄，來(lái)自于收集整理的1970-2010年新疆MS≥5.0地震序列，共130個(gè)[23]。序列類(lèi)型的判定采用了蔣海昆[24]序列判定準(zhǔn)則，即統(tǒng)一以序列主震M0與3個(gè)月內(nèi)最大余震M1之間的震級(jí)差ΔM=M0-M1進(jìn)行序列類(lèi)型劃分，分出孤立型、主余型及多震型(雙震型歸并到多震型)三類(lèi)。具體劃分標(biāo)準(zhǔn)為：孤立型，ΔM>2.4，對(duì)于沒(méi)有余震的單發(fā)式中等地震，也命名為孤立型地震；主余型，0.6 <ΔM≤2.4；多震型，ΔM≤0.6。1970年以來(lái)新疆5級(jí)以上地震序列類(lèi)型分布見(jiàn)圖6。

圖6　1970年以來(lái)新疆5級(jí)以上地震序列類(lèi)型分布Fig.6　Distribution of types of MS≥5.0 earthquake sequences　　　 in Xinjiang since 1970

從圖6可以看出，新疆地區(qū)地震序列類(lèi)型多樣，涵蓋了主余型、孤立型和多震型等不同類(lèi)型的地震。由表3統(tǒng)計(jì)顯示，5級(jí)以上中強(qiáng)地震以主余型為主，占據(jù)全部序列類(lèi)型的一半以上，其次是孤立型地震，占39%，多震型地震較少，約占9%。從震級(jí)分布看，5.0~5.9級(jí)地震中孤立型地震較多，超過(guò)主余型，占到48%；6.0~6.9級(jí)地震以主余型居多，占到71%，震群型地震也較為突出，占到19%；7級(jí)以上地震幾乎全部為主余型。同樣按照第1節(jié)構(gòu)造區(qū)范圍與命名，劃分出天山、西昆侖、阿爾金和阿爾泰4個(gè)區(qū)進(jìn)行地震序列類(lèi)型的對(duì)比分析。

表 3　新疆地區(qū)地震序列類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

3.2構(gòu)造分區(qū)地震序列類(lèi)型對(duì)比

由表4可知，5級(jí)以上地震序列西昆侖區(qū)有24個(gè)，阿爾金區(qū)9個(gè)，天山區(qū)91個(gè)，阿爾泰區(qū)6個(gè)。對(duì)比地震序列類(lèi)型可以看出，四個(gè)構(gòu)造區(qū)主余型地震所占的比例一般在50%以上，孤立型地震排行第二，約占38%。主余型地震以西昆侖區(qū)最高，可達(dá)到63%；阿爾金區(qū)最低，只占44%。孤立型地震以阿爾金區(qū)最高，可以達(dá)到44%；西昆侖區(qū)最低，僅為29%。四個(gè)構(gòu)造區(qū)多震型地震所占比例較低，約為9%，且較為集中分布在南天山西段。

表 4　西昆侖、阿爾金、天山和阿爾泰地震序列類(lèi)型統(tǒng)計(jì)

一些研究認(rèn)為，地震序列類(lèi)型空間分布特征主要與構(gòu)造的應(yīng)力水平和介質(zhì)的不均勻性、區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式、深部介質(zhì)環(huán)境、震級(jí)及歷史地震活動(dòng)等有關(guān)[25-28]，如震群型往往與共軛構(gòu)造或多組構(gòu)造交匯相聯(lián)系，而簡(jiǎn)單斷層端部的進(jìn)一步擴(kuò)展大多產(chǎn)生孤立型。新疆地區(qū)孤立型及多震型主震震級(jí)均小于6.5級(jí)，絕大多數(shù)6.5級(jí)以上地震的序列為主余型；多震型大多分布在歷史大震震中區(qū)附近(現(xiàn)代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈地區(qū))，這種地震序列特征可能與上述因素有關(guān)。由于新疆地區(qū)深淺部介質(zhì)特性、區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)細(xì)節(jié)研究并不全面深入，因而還無(wú)法就地震序列的類(lèi)型成因做一一對(duì)應(yīng)解釋?zhuān)疚膬H在結(jié)論部分對(duì)南天山西段震群型地震的成因做了個(gè)別討論。

4結(jié)論與討論

區(qū)域構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征和地震序列類(lèi)型是判定區(qū)域地震活動(dòng)性和地震趨勢(shì)發(fā)展的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。結(jié)合新疆地區(qū)地球動(dòng)力背景、震源機(jī)制和地震序列的研究結(jié)果，并考慮地震破裂方式和序列類(lèi)型的影響因素，對(duì)新疆及其周緣構(gòu)造破裂特征及地震序列類(lèi)型進(jìn)行對(duì)比，綜合分析認(rèn)為：

4.1西昆侖區(qū)地區(qū)

西昆侖為帕米爾弧之東翼，主壓應(yīng)力P軸優(yōu)勢(shì)方位為NS和NW向，主張應(yīng)力T軸優(yōu)勢(shì)方位為NE及EW向，中等應(yīng)力軸N優(yōu)勢(shì)方位為SE向；P軸和T軸傾角在10°~20°最為集中，N軸傾角主要集中在40°~60°，顯示該區(qū)活動(dòng)斷裂受到來(lái)自青藏塊體和塔里木塊體NS和NW向水平擠壓應(yīng)力的作用，且受到較強(qiáng)的垂向力的影響。西昆侖北緣的構(gòu)造樣式以走滑與逆沖共同組成的擠壓轉(zhuǎn)換為特征，構(gòu)成西昆侖在新生代劇烈隆升的主要機(jī)制[10]，導(dǎo)致近現(xiàn)代一系列強(qiáng)震發(fā)生。

該區(qū)走滑型地震占據(jù)優(yōu)勢(shì)，約占60%，其次是逆斷型和正斷型，分別占18%和13%。逆斷型地震主要分布在西昆侖帕米爾一側(cè)的深震區(qū)；正斷型地震主要發(fā)生在西昆侖與阿爾金交匯的阿什庫(kù)勒盆地及附近。該區(qū)主余型地震占63%；孤立型地震次之，占29%；多震型占8%。6級(jí)以上地震主要為主余型和個(gè)別的多震型。由主余型為主的地震活動(dòng)特征推斷，西昆侖目前仍處于較強(qiáng)應(yīng)力狀態(tài)，介質(zhì)破裂強(qiáng)度屬中等。在斷裂的某些段落現(xiàn)今中小地震活動(dòng)微弱，可能存在閉鎖單元或障礙體。

4.2阿爾金地區(qū)

受青藏塊體向北和向西的推擠，阿爾金現(xiàn)今主壓應(yīng)力P軸優(yōu)勢(shì)方位為NE，T軸優(yōu)勢(shì)方位為SE方向；P軸傾角約30°，T軸傾角約10°，N軸傾角約70°。由阿爾金斷裂帶和喀喇昆侖斷裂帶形成的逃逸楔，一方面使西昆侖北緣斷裂和北祁連斷裂逆沖作用通過(guò)阿爾金斷裂帶逐漸過(guò)渡，另一方面阿爾金斷裂帶的左旋位移量，通過(guò)兩端逆沖擠壓而轉(zhuǎn)化，在東西端部造成北祁連和西昆侖的弧形彎曲，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)高原的北部邊界向外擴(kuò)展過(guò)程[29]。在深部構(gòu)造上，阿爾金構(gòu)造帶存在1.2 s左右的各向異性，可能源于上地幔物質(zhì)在垂直面內(nèi)發(fā)生的水平剪切流動(dòng)[11]。

在上述構(gòu)造應(yīng)力、地震斷層擴(kuò)展及深部構(gòu)造運(yùn)動(dòng)方式等作用背景下，阿爾金斷裂帶地震破裂以走滑為主，也有少量的逆沖型地震。地震序列中主余型和孤立型地震占比相同(占44%)。孤立型地震多為6.5級(jí)以下，主要發(fā)生在低破裂強(qiáng)度的區(qū)域。2014年于田7.3級(jí)地震屬于走滑破裂，地震序列類(lèi)型為主余型，較好地符合了這一地區(qū)的構(gòu)造特征和序列類(lèi)型。但2008年于田7.3級(jí)地震屬于正斷破裂，這次地震發(fā)生在阿爾金斷裂西南端NE向張剪切段鄰近區(qū)域，發(fā)震斷層歸屬于阿爾金斷裂西南尾端的張性區(qū)構(gòu)造，反映出昆侖-柴達(dá)木-祁連塊體存在向東滑移的現(xiàn)象[30]。

4.3天山地區(qū)

天山主壓應(yīng)力P軸方位基本與構(gòu)造走向垂直，優(yōu)勢(shì)方位NNW和NS向，P軸、T軸優(yōu)勢(shì)傾角均小于30°，N軸則在60°~70°，顯見(jiàn)天山地區(qū)主要受NNE向水平壓應(yīng)力的作用。印度和亞洲大陸碰撞及隨后陸陸匯聚產(chǎn)生的遠(yuǎn)程效應(yīng)，是造成天山兩側(cè)山前新生代構(gòu)造變形在南北方向上相似性和差異性的主要原因；而天山山體內(nèi)部先存的相對(duì)剛性地塊和大型斷裂，則導(dǎo)致了新生代構(gòu)造變形的東西向分段差異性特征[31-32]。在上述動(dòng)力環(huán)境下，天山總體表現(xiàn)為水平擠壓下的地殼垂向縮短、斜向剪切轉(zhuǎn)換變形和向兩側(cè)盆地的橫向擴(kuò)展變形，活動(dòng)斷層多為具有旋性特征的逆斷層和走滑斷層[1]，這也使得走滑型和逆斷型地震占據(jù)相當(dāng)?shù)臄?shù)量(分別占46%和38%)。

在強(qiáng)的擠壓環(huán)境下，天山斷層走向、擴(kuò)展形式的多樣性和地震破裂的兩重性，又影響到地震序列類(lèi)型的多樣性。該區(qū)主余型地震占50%，孤立型地震約占40%，多震型地震約占9%。個(gè)別構(gòu)造段地震序列類(lèi)型差別較大，如天山東部(石河子-庫(kù)車(chē)以東的地區(qū))中下層地殼呈現(xiàn)低速塊體被高速塊體包裹低破裂強(qiáng)度區(qū)[33]，現(xiàn)代5級(jí)左右地震活躍，幾乎都為孤立型，且多分布在擴(kuò)展斷裂的端部；而南天山西段構(gòu)造交錯(cuò)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，強(qiáng)震群活躍。

南天山西段斷裂帶地震活動(dòng)頻度高、強(qiáng)度大，盡管分布有許多主余型，但震群型地震活動(dòng)在該區(qū)最為突出，如1955年4月15日烏恰西7.0級(jí)雙震、1961年巴楚西6級(jí)強(qiáng)震群、1997-1998年伽師6級(jí)強(qiáng)震群和2008年10月烏恰6級(jí)強(qiáng)震群等。伽師強(qiáng)震群發(fā)生在塔里木盆地西北緣與天山接壤的邊緣部位, 該區(qū)地殼向西南急劇下傾插入西昆侖山下，伽師地區(qū)正處于地殼厚度急劇變化的地帶，莫霍面在伽師下方一定的區(qū)域范圍之內(nèi)形成一個(gè)明顯的、局部性的上地幔隆起，其殼內(nèi)速度結(jié)構(gòu)也存在強(qiáng)烈的非均勻性(圖7)，致使在伽師及其鄰區(qū)形成了復(fù)雜的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和特殊的受力環(huán)境[34]，這些因素為該區(qū)強(qiáng)震群的孕育發(fā)生提供了動(dòng)力來(lái)源。由于伽師震區(qū)處在強(qiáng)烈的構(gòu)造活動(dòng)環(huán)境之中，其抗剪能力較弱的震源體介質(zhì)不易積聚較強(qiáng)的應(yīng)力而發(fā)生強(qiáng)度更大的地震[35]，從而決定了伽師地區(qū)獨(dú)特的震群型發(fā)震特點(diǎn)。另外該構(gòu)造帶由多條次級(jí)新生斷層組成，呈斜列或共軛展布，共軛構(gòu)造活動(dòng)可能是伽師強(qiáng)震群頻繁發(fā)生的另一個(gè)重要因素。

圖7　南天山西段S波二維速度結(jié)構(gòu)圖　　　(據(jù)趙金仁[36])Fig.7　The 2D S-wave velocity structure in the western　　　 segment of South Tianshan (After ZHAO Jin-ren)

4.4阿爾泰地區(qū)

阿爾泰地區(qū)主壓應(yīng)力P軸主體方位NNE。主壓應(yīng)力P軸仰角平緩，中等應(yīng)力N軸較陡，在NNE和SW向水平擠壓力下，該區(qū)主要的發(fā)震構(gòu)造如富蘊(yùn)斷裂和額爾齊斯斷裂均做右旋剪扭錯(cuò)動(dòng)，而一些深斷裂如恰爾斯克斷裂、北塔山斷裂則以逆沖運(yùn)動(dòng)為主[13-14]。該區(qū)走滑型地震占64%，逆沖型占27%，1931年富蘊(yùn)8級(jí)大震就是在區(qū)內(nèi)NNE向水平擠壓力下發(fā)生剪扭性錯(cuò)動(dòng)的典型震例。

該區(qū)6級(jí)以上地震序列主要為主余型。1990年哈薩克斯坦齋桑7.3級(jí)和2003年中俄交界地震序列屬于主余型；該區(qū)孤立型地震占33%，主要為5級(jí)左右中等地震；多震型占16%。

通過(guò)地震序列和強(qiáng)震震源機(jī)制研究表明，就新疆全區(qū)而言，地震斷層基本為逆斷和走滑型，地震破裂也以這兩種類(lèi)型為主，地震序列以主-余震型為主，這與新疆所處的大地構(gòu)造區(qū)位、活動(dòng)塊體以及主要活動(dòng)斷裂的動(dòng)力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)以及幾何學(xué)特征相一致，在這樣的大背景下，新疆幾大構(gòu)造區(qū)又受各自構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、介質(zhì)、深部環(huán)境及應(yīng)力場(chǎng)的控制形成特殊的地震破裂方式和地震序列類(lèi)型。

如果將天山、阿爾泰等視為一級(jí)地震構(gòu)造分區(qū)的界限，那么對(duì)于監(jiān)視地震孕育過(guò)程更為重要的是進(jìn)一步的分區(qū)，如天山東、西兩段地震斷層性質(zhì)不同，南天山西段基本為逆沖和走滑型，地震序列主要為主余型和多震型，而天山東段以逆沖型地震為主，地震序列為孤立型，因此有必要對(duì)天山構(gòu)造區(qū)進(jìn)一步細(xì)化，深入探討不同構(gòu)造段落在不同力源作用下相對(duì)獨(dú)立的孕震過(guò)程，此項(xiàng)研究將另文論述。

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Tectonic Rupture Characteristics and Earthquake Sequence Types in Xinjiang and Its Adjacent Areas

LI Ying-zhen1,2, ZHANG Bo1, YIN Na1, SHEN Jun1, SHAO Bo1

(1.InstituteofDisasterPrevention,Yanjiao065201,Hebei，China;2.EarthquakeAdministrationofXinjiangUygurAutonomousRegion,Urumqi830011,Xinjiang，China)

Abstract：In this study, we analyzed the characteristics of different types of earthquakes occurring in the north rim of the Tibetan Plateau, Tianshan, and Altai in view of regional geodynamic background, focal mechanisms, and research results of seismic sequences of the Xinjiang area considering the effect of earthquake rupture and sequences.

West Kunlun is located in the eastern wing of Pamir arc, with a tectonic style of extrusion conversion system consisting of both strike-slip and thrust structures, thus indicating upliftment of West Kunlun in the Cenozoic.In the area, earthquakes have a combination of characteristics of strike-slip and major-after earthquakes, with the dominant strike-slip characteristics accounting for 60% of the sequences, and major-after characteristics accounting for 63% of sequences. Earthquakes with magnitudes greater than 6 are primarily major-after and individual multiple-shock type earthquakes. Seismic activity characteristics of major-after earthquakes indicate that the stress state of West Kunlun is strong and the rupture strength is medium.

The Arkin fault has been pushed to the north and west by the Qingzang Block. The escape wedge formed by the Arkin and Karakoram faults causes the thrust of northern West Kunlun and North Qilian faults to gradually transit through the Arkin fault zone. On the other hand, the sinistral displacement of the Arkin fault transforms through both-end thrust extrusion, resulting in an arc bending at the eastern and western end of the West Kunlun and North Qilian. Therefore, the northern border of the whole plateau extends outward. Similarly, earthquake sequence types in the Arkin fault are characterized by strike-slip, major-after, and isolated earthquakes. Strike-slip ruptures are dominant in the area, and major-after and isolated earthquakes each account for 44% of the seismic sequence. Isolated earthquakes typically have a magnitude below 6.5. The 7.3 magnitude Yutian earthquake that occurred in 2014 conformed to the characteristics of this type of earthquake.

Owing to the effect of India-Asia continental collision and its effect on the later continental convergence distance, Tianshan shows complete vertical crust shortening under the horizontal compressive, oblique shear transform deformation, and lateral deformation expanding on both sides of the basin. Active faults include reverse and strike-slip faults with rotating characteristics. Seismic rupture mode of Tianshan is complex, with strike-slip and thrust earthquakes being dominant (46% and 38%, respectively). Contact ways of tectonics in different directions and movement characteristics add to the complexity and diversity of seismic sequence types in the Tianshan region. Major-after earthquake sequences account for 50% of seismic sequences, whereas isolated earthquake sequences account for approximately 40% of sequences. In individual regions such as the western part of south Tianshan, tectonics crisscross with strong movement, and the earthquake sequence shows multiple aftershocks.

The Altai fault exhibits dextral shear dislocation under NNE and SW horizontal extrusion, and some of the deep fractures experienced significant thrust movement with obvious fracture topography. Strike-slip, thrust and major-after, and isolated combined earthquake seismic types are formed under different conditions such as regional tectonic stress and fault movement. Isolated earthquakes are primarily medium earthquakes with a magnitude of approximately 5.

Key words：focal mechanism; earthquake sequence; adjacent areas of Xinjiang; seismic activity

DOI:10.3969/j.issn.1000-0844.2016.01.0036

中圖分類(lèi)號(hào):P315.2

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào):1000-0844(2016)01-0036-10

作者簡(jiǎn)介：李瑩甄(1968-)女，副研究員，主要從事自然災(zāi)害學(xué)、地震預(yù)測(cè)研究與教學(xué)。E-mail:15097624665@163.com。

基金項(xiàng)目：新疆維吾爾自治區(qū)自然科學(xué)基金課題(2011211A105)；科技部國(guó)際合作專(zhuān)項(xiàng)(2012DFR20440K02)；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)基金(ZY20140201)

收稿日期：①2015-03-04