新疆于田縣2014年Ms7.3級地震前和田地震臺前兆資料異常分析

艾薩·伊斯馬伊力，邱大瓊

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局和田地震臺，新疆和田　848000)

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新疆于田縣2014年Ms7.3級地震前和田地震臺前兆資料異常分析

艾薩·伊斯馬伊力，邱大瓊

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局和田地震臺，新疆和田848000)

分析研究了和田地震臺前兆儀器在新疆于田Ms7.3級地震前后的觀測資料,發(fā)現(xiàn)形變學科的JB型模擬水平擺、CZB-2型豎直擺鉆孔傾斜儀、電磁學科的ZD9A-II地電場儀等儀器的觀測資料,在此次地震前后都有不同程度的異常變化。

于田Ms7.3級地震；前兆異常；和田地震臺

0　引　言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，北京時間2014年2月12日17時19分，新疆維吾爾自治區(qū)于田縣(36.1°N，82.5°E)發(fā)生Ms7.3級地震，震源深度10 km。該地震前于2014年2月11日10時14分曾發(fā)生于田Ms5.4級前震，主震后余震活動頻繁，最大余震為2月12日17時24分Ms5.7級地震。此區(qū)域曾發(fā)生2008年3月21于田Ms7.3級地震，2012年8月12日于田Ms6.2級地震以及多次5級以上地震。此次地震震中位于我國巴顏喀拉塊體與塔里木塊體之間的大型走滑斷裂帶阿爾金斷裂帶西南部[1]。此次地震震感范圍廣，和田地區(qū)、阿克蘇地區(qū)、喀什地區(qū)、巴音郭楞蒙古自治州等地均有明顯震感，和田地區(qū)震感強烈。

本文分析了和田JB型模擬水平擺、鉆孔地傾斜儀、和田地電場儀的震前資料，對此次地震的震前異常進行了初步分析。和田地區(qū)地震監(jiān)測能力較弱，通過對該震例的總結(jié)，增強對異常的識別能力，有利于對和田地區(qū)的震情跟蹤。

1　臺站概況

和田地震臺(以下簡稱和田臺)位于新疆和田市吐沙拉鄉(xiāng)托庫孜鞏拜孜村。臺基巖性為第四紀松散沉積物，主要以沙土為主，高程1 409 m。臺站周圍是大片農(nóng)田、村舍，門前是一條鄉(xiāng)村公路，兩側(cè)是林帶，顯示地勢平坦的地貌特征。和田臺大地構(gòu)造位置處于帕米爾“歹”字型構(gòu)造與昆侖緯向構(gòu)造帶復(fù)合部位的北部葉城—和田新生代陸內(nèi)坳陷帶上的和田一柯克亞擠壓構(gòu)造帶上，主要斷裂有和田斷裂、鐵克里克北緣斷裂、昆侖北斷裂，主要構(gòu)造線方向為北西一南東向延伸[2]。和田臺屬于國家地震基準臺和國家地震前兆觀測臺，于1975年6月開始投入正式使用。現(xiàn)有測震、形變、電磁學科等多種觀測手段。這些儀器架設(shè)完成后，測點無變動，未變更儀器，測點觀測環(huán)境基本沒有發(fā)生過變化。

2　前兆資料分析

2014年2月12日，新疆于田縣發(fā)生Ms7.3級地震(36.1°N，82.5°E)，震源深度10 km，震中位于和田臺東南，震中距約260 km。在地震發(fā)生前后，和田臺前兆資料出現(xiàn)不同程度的異常變化。

2.1JB型金屬水平擺傾斜

2.1.1儀器設(shè)備及觀測條件

和田臺JB金屬水平擺傾斜屬模擬觀測，1980年底安裝，1981年開始投入觀測，至今已有30多年的連續(xù)觀測資料。其觀測資料存在明顯的趨勢變化和較好的年變形態(tài)，能記錄清晰的固體潮形態(tài)，對和田臺300 km范圍內(nèi)5級以上地震具有較好的映震能力[3]。采用地下室觀測，深度7 m，頂覆蓋層3 m，臺基為混凝土澆筑，建在第四紀松散沉積巖上。地下室年溫差約5℃，日溫差小于0.15℃，濕度不超過82%，儀器工作周期為18.0 s。

2.1.2單分量變化情況

從圖1可知，2013年9月和田水平擺兩分量均發(fā)生趨勢轉(zhuǎn)向，其中北南分量由南傾轉(zhuǎn)為北傾，東西分量由西傾轉(zhuǎn)為東傾。此外，兩分量傾斜速率也發(fā)生變化，其中北南分量2013年9月開始出現(xiàn)速率加快，特別是從10月16日到12月4日的48天中，觀測數(shù)據(jù)以(2.0～13.7)×10-2(″)的日變速率急劇變化，遠遠大于以往(0.1～2.0)×10-2(″)的日變速率，也造成年變周期曲線上升和傾斜角增大。往年日均值時序曲線年變周期上升的傾斜角一般在20°～30°[4]，而此段曲線上升的傾斜角增大到約45°，出現(xiàn)了破正常年變趨勢的現(xiàn)象。

東西分量從2013年9月中旬也開始出現(xiàn)傾斜速率加快，通過與以往變化對比，日變速率也是以(2.0～6.7)×10-2(″)的速率急劇變化，遠遠大于以往(0.1～2.0)×10-2(″)的日變速率。同時，急劇的上升造成觀測曲線的傾斜角從正常的45°左右上升到約80°。2008年3月21日于田Ms7.3級地震前東西向也出現(xiàn)過類似的曲線上升和傾斜角增大的情況，不同的是變化的速率略小，此次于田7.3級地震震前曲線不僅上升傾角增大，而且速率的加速變化也影響到了年趨勢變化。

根據(jù)和田水平擺兩分量的變化，認為是2014年2月12日新疆于田縣Ms7.3級地震前出現(xiàn)的短期異常。

圖1和田水平擺日均值時序曲線圖(2007-01～2014-04)

2.1.3矢量變化情況

和田臺JB金屬水平擺傾斜在2013年的觀測中，不僅發(fā)現(xiàn)單分量出現(xiàn)異常變化，而且矢量年變也出現(xiàn)了異常變化，特別是在于田7.3級地震之前。選取2001年矢量圖，與2013年矢量圖和2014年1～3月的矢量圖進行對比，可以直觀異常變化的特征和形態(tài)(圖2)。

(a)2001年標準年變矢量圖(b)2013年年變矢量圖(c)2014年1～3月矢量圖

圖2和田臺JB金屬水平擺傾斜矢量圖

圖2(a)是和田臺JB金屬水平擺傾斜儀2001年年變矢量圖，也為矢量標準的年變圖，呈準橢圓形。圖4(b)是2013年矢量圖，1～8月變化基本正常；9月出現(xiàn)幾個小結(jié)，但結(jié)不大；10月初變?yōu)橄蚱珫|北方向變化(正常應(yīng)當向西北方向變化)。速率從10月初變快，由每天的2.0～13.7×10-2(″)的速度加速變化；到中旬變緩；10月下旬又以(2.0～13.7)×10-2(″)的更大速率繼續(xù)向東北方向變化，直到12月中旬，速率又變緩。而且在10月中旬加速后與3月底時的曲線交匯，形成一個較大的結(jié)，這個大結(jié)可以充分反映出于田7.3級地震震前的較大異常變化。圖2(c)是和田臺JB金屬水平擺傾斜儀2014年1月1日～3月25日矢量圖，從圖中可以看出，正常的年變應(yīng)該從2014年1月1日開始向東南方向變化，而圖中是向西南方向變化。2月1日轉(zhuǎn)向偏東，恢復(fù)到正常的變化趨勢。在恢復(fù)正常變化后的第11天發(fā)生于田5.4級地震，第12天即2月12日17點發(fā)生于田7.3級地震。隨后變化趨勢恢復(fù)正常，但3月中旬又出現(xiàn)向東的異常變化，3月22日發(fā)生于田5.0級強余震。

2.2鉆孔傾斜觀測資料異常特征分析

2.2.1儀器設(shè)備及觀測條件

和田臺鉆孔傾斜儀，是新疆地震局“十五”數(shù)字化改造期間在該臺新增的“地傾斜”觀測項目。該儀器2011年12月架設(shè)完成，位于該臺院內(nèi)井下98 m處，儀器為武漢地震研究所研制生產(chǎn)的CZB-2A豎直擺鉆孔地傾斜儀，2012年5月開始正式記錄觀測，使用前兆數(shù)字化集成系統(tǒng)，遠程訪問、管理、控制的效果良好，觀測數(shù)據(jù)用中國地震前兆臺網(wǎng)數(shù)據(jù)管理軟件通過服務(wù)器按時收取，處理數(shù)據(jù)。由于遠離地面，受干擾小，穩(wěn)定性較好，儀器運行穩(wěn)定、資料連續(xù)、可靠，固體潮形態(tài)清晰，年變形態(tài)穩(wěn)定，觀測點周圍環(huán)境變化不大(見圖3)。

(a)北南分量 (b)東西分量

圖3和田臺鉆孔傾斜2012年6月至2015年12月日均值時序曲線

2012年6月至2015年8月，在和田境內(nèi)共發(fā)生3次6級以上地震。這些地震前，該臺地傾斜出現(xiàn)明顯的前兆異常，但是和田鉆孔傾斜與水平擺地傾斜在異常形態(tài)和異常持續(xù)時間上具有明顯差異性。

2.2.2異常形態(tài)特征分析

2014年2月12日17時19分，和田地區(qū)于田縣發(fā)生Ms7.3級地震(36.1°N，東經(jīng)82.5°E)，震源深度10 km。該地震發(fā)生前烏什地震臺與阿合奇地震臺形變資料出現(xiàn)臨震異常，異常形態(tài)特征為阿合奇地傾斜東西分量震前10天反向東傾，震后恢復(fù)正常；烏什水管儀兩分量趨勢轉(zhuǎn)折,矢量曲線畸變、打結(jié),震前8天出現(xiàn)高頻抖動、曲線畸變[5]。和田水平擺分量和矢量均出現(xiàn)東傾加速、轉(zhuǎn)折、打結(jié)、破年變等異常。

和田臺鉆孔傾斜距此次地震震中距約260 km，鉆孔傾斜儀兩分量分鐘值數(shù)據(jù)均記錄到同震響應(yīng)，震前記錄到臨震異常。異常形態(tài)為2月1日起和田鉆孔傾斜兩分量速率均發(fā)生變化，其中北南分量出現(xiàn)南傾加速現(xiàn)象，此現(xiàn)象在震后持續(xù)；東西分量異常形態(tài)為東傾的趨勢出現(xiàn)停滯，此停滯或畸變現(xiàn)象持續(xù)了6天，震后恢復(fù)；6～7日的數(shù)據(jù)畸變，出現(xiàn)格掉現(xiàn)象。圖4為于田7.3級地震前后該臺鉆孔傾斜觀測數(shù)據(jù)的變化形態(tài)。

(a)北南分量(b)東西分量

圖4和田臺鉆孔傾斜2014年2月1日至15日日均值時序曲線

2.3大地地電觀測資料異常特征分析

2.3.1儀器設(shè)備及觀測條件

和田大地電場觀測儀2006年12月架設(shè)，2007年1月正式運行，開始使用中國地震局地震預(yù)測研究所生產(chǎn)的ZD9A-II地電場儀，電極使用蘭州地震研究所生產(chǎn)的固體不極化電極。外線路選用新疆百商有限責任公司生產(chǎn)的雙股銅芯電纜做信號傳輸線，產(chǎn)品技術(shù)標準GB9330，地絕緣電阻90 MΩ，線電阻20 Ω/km ，符合規(guī)范要求。測區(qū)處于臺站院外農(nóng)田種植區(qū)域，測區(qū)開闊，地形平坦，周圍無大的干擾源。測點布局為“L”型正交，東西、南北長極距225 m，短極距150 m，北西斜長極距318 m，北西斜短極距212 m。埋深為4 m(見圖5)。測線全部采用屏蔽電纜埋地布設(shè)。觀測室內(nèi)配有專用的避雷接線裝置，以供ZD9A-II地電場儀的使用。

2.3.2地電場異常特征分析

和田大地電場觀測數(shù)據(jù)在于田Ms7.3級地震前出現(xiàn)顯著的臨震異常，見圖6。選取和田大地電場2014年2月1日至2014年3月22日期間的觀測數(shù)據(jù)分鐘值進行分析。經(jīng)排查干擾后，發(fā)現(xiàn)短極距東西、北西測道在于田Ms7.3級地震前同步出現(xiàn)了一種異常的記錄波形。短極距東西測道震前出現(xiàn)抬降異常變化，而短極距北西測道震前出現(xiàn)抬升異常變化。這兩測道異常形態(tài)互為反向?qū)ΨQ，同步出現(xiàn)，幅度不同，并且在異常波形出現(xiàn)后40小時之內(nèi)有較大地震對應(yīng)發(fā)生(表1)。從表1中看出，2月11日4點30分出現(xiàn)異常波形后的6小時、36小時分別發(fā)生于田5.4級和7.3級地震。這次異常幅度較大，東西短125.73 mV/km，N45°W短89.36 mV/km，震后恢復(fù)。需要指出的是，北南向不出現(xiàn)異常的原因認為主要與臺站所處斷裂傾向和地震發(fā)生方向有關(guān)。

圖5　和田臺地電場布極示意圖

表1 和田臺大地電場異常波形特征應(yīng)震統(tǒng)計

(a1、a2) 2月11日地電日變圖(b1、b2) 3月12日地電日變圖(c1、c2)3月22日地電日變圖

圖62014年和田地電場分鐘值時序變化曲線

4　結(jié)　論

(1)和田JB金屬水平擺觀測多年來，精度雖受到一些觀測環(huán)境和條件的影響，但在這次于田7.3級地震前，分量和矢量的加速、轉(zhuǎn)折和打結(jié)以及年變周期畸變，都反映出震前異常較為明顯，顯示出該監(jiān)測手段具有較好的應(yīng)震效能。

(2)震前和田鉆孔傾斜觀測數(shù)據(jù)記錄到臨震異常。異常形態(tài)為2014年2月1日起和田鉆孔傾斜兩分量速率均發(fā)生變化，其中北南分量出現(xiàn)南傾加速，震后持續(xù)；東西分量出現(xiàn)東傾趨勢停滯，持續(xù)6天，震后恢復(fù)；6～7日的數(shù)據(jù)出現(xiàn)格掉現(xiàn)象。

(3)大地電場在于田Ms7.3級地震前，短極距EW短和N45°W短出現(xiàn)異常變化，短極距東西、北西測道同步抬升和抬降異常變化，并且于田Ms7.3級地震后，還出現(xiàn)了2次類似異常，均有地震對應(yīng)。由于地震孕育中地下巖石破裂的電磁輻射和地表空間電離層TEC的擾動變化或是介質(zhì)形變產(chǎn)生的壓電效應(yīng)都會對地表層介質(zhì)的電性參數(shù)產(chǎn)生影響，使大地電場的觀測發(fā)生異常變化[6]。但是，由于地電場受外界磁場源干擾的因素較多，分析這種反向?qū)ΨQ異常波形特征可能是Ms7.3級地震前的一種異常現(xiàn)象。對于這種波形特征，仍然還需要通過更多的震例去做進一步的研究。

[1]程佳，楊文，劉杰，等.2014年2月12日新疆于田Ms7.3地震序列及其構(gòu)造背景研究[J].地震學報，2014,36(3)：350-361.

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[4]邢喜民,夏愛國,高麗娟.2012年8月12日于田Ms6.2地震序列特征及前兆異常[J].內(nèi)陸地震,2014,28(3):240-246.

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[6]郝錦綺,錢書清,高金田,等.巖石破裂過程中的超低頻電磁異常[J].地震學報,2003,25(1):102-111.

STUDY ON THE ABNORMAL CHANGES OF THE DATA RECORDED DY HETIAN SEISMIC STATION BEFORE YUTIANMs7.3 EARTHQUAKE IN 2014

Aisa·Yisimayili, QIU Daqiong

(HetianSeismicStation,EarthquakeAdminstrationOfXinjiangUygurAutonomousRegion,Hetian848000China)

the data of Hetian seismic station before YutianMs7.3 earthquake on Feb 12th,2014 have been analyzed. It is found that the data of the equipments including vector direction of Hetian metal pendulum, CZB-2A borehole inclinometer, geo-electric field instrument show abnormal before and after YutianMs7.3 earthquake.

YutianMs7.3 earthquake; Precursory anomalies; Hetian seismic station

2016-03-16

艾薩·伊期馬伊力(1985—)，男(維吾爾族)，新疆新和人，碩士研究生，主要從事地震監(jiān)測與前兆分析工作。

P315.72

A

1005-586X(2016)03-0009-05