2020年1月16日庫車MS5.6地震定點(diǎn)形變中短期異常分析①

郭春生， 顏 龍， 斯 琴， 高 歌

(新疆維吾爾自治區(qū)地震局，新疆 烏魯木齊 830011)

利用CAP方法計算震源機(jī)制，庫車MS5.6地震的斷錯性質(zhì)為走滑，節(jié)面Ⅰ走向325°，與余震近SN分布較為一致；節(jié)面Ⅱ走向為58°，與附近走向為NEE尉犁隱伏斷裂較為接近(圖1)。極震區(qū)地震烈度為Ⅵ度，等震線大致呈橢圓形，長軸方向為EW走向與余震的近NS分布矛盾。庫車地震位于天山山前庫車拗陷南側(cè)，塔里木盆地北部塔北古隆起的哈拉哈塘凹陷內(nèi)。震中250 km范圍內(nèi)有6個臺站，19個測項，在以往的震例總結(jié)中部分觀測項存在不同程度的異常變化[1-6]。楊文[7]系統(tǒng)梳理了該地震前出現(xiàn)的地震活動和地球物理觀測的異常，為增強(qiáng)對異常的識別能力，提高該地區(qū)的震情跟蹤水平，本文中重點(diǎn)梳理周邊250 km范圍內(nèi)19個定點(diǎn)前兆觀測項的中短期異常。

1 觀測儀器概況

2020年1月16日庫車MS5.6地震震中250 km范圍內(nèi)有6個臺站，地傾斜、應(yīng)變、斷層蠕變、重力等19個測項(圖1)，定點(diǎn)前兆臺站主要分布在震中北部和東部地區(qū)。其中，巴音布魯克、新源、小泉溝3個臺站為2013年依托“新疆天山中段地震前兆臺網(wǎng)建設(shè)”項目建設(shè)的臺站，觀測時間短，部分儀器穩(wěn)定性較差，數(shù)據(jù)質(zhì)量一般。陽霞鉆孔傾斜架設(shè)在一所學(xué)校內(nèi)，附近干擾因素較多，數(shù)據(jù)連續(xù)率、完整率較低，運(yùn)行質(zhì)量不達(dá)標(biāo)。庫爾勒定點(diǎn)形變儀器基本架設(shè)在霍拉山山洞內(nèi)，2014年利用背景場和儀器更新升級專項對山洞進(jìn)行了密封改造，觀測環(huán)境優(yōu)良，儀器工作狀態(tài)穩(wěn)定，資料連續(xù)率、完整率、精度較高[7-9]，數(shù)據(jù)基本情況見表1。

表1 震中250 km范圍內(nèi)中短期形變異常測項儀器概況

2 異常資料分析

庫車MS5.6地震震中距中國地震局劃定的2020年度天山中段地震重點(diǎn)危險區(qū)約60 km。對震中250 km范圍19套觀測資料，利用形態(tài)法梳理出鉆孔傾斜、水管傾斜儀、垂直擺、斷層儀和洞體應(yīng)變儀5項中短期異常。

2.1 庫車鉆孔傾斜

庫車鉆孔傾斜距震中115 km，通過統(tǒng)計庫車鉆孔傾斜EW分量2016～2019年年轉(zhuǎn)向時間及年變幅發(fā)現(xiàn)，2019年4月3日至2019年9月30日E傾幅度0.52″(表2)，年變幅度較往年同期減小(圖2)。

圖2 庫車鉆孔傾斜EW分量年變幅對比圖Fig.2 Comparison diagram of annual variation of EW component of Kuqa borehole inclination

表2 庫車鉆孔傾斜EW分量波谷—波峰歷年年變幅統(tǒng)計

2.2 庫爾勒水管儀、垂直擺

庫爾勒水管傾斜儀于2000年11月25日架設(shè)，2009年2月進(jìn)行改造。2013年更換了儀器，2014年背景場項目增加檢測裝置，2014年10月觀測山洞密封改造，對水管儀更新升級。分析2016年以來水管傾斜EW分量觀測數(shù)據(jù)，自2019年9月27日起緩慢反向W傾異常變化，截至2019年11月28日W傾幅度約為55.0×10-3″(圖3)。

圖3 庫爾勒水管儀EW年變幅對比圖Fig.3 Comparative diagram of EW annual amplitude variation of Korla water tube tiltmeter

庫爾勒垂直擺安裝于2014年1月，同月加裝了苯板罩用于防止氣流對儀器的干擾，2015年數(shù)據(jù)漂移太快，儀器仍處在穩(wěn)定階段，2016年垂直擺的數(shù)據(jù)完整率已明顯提高，說明儀器已達(dá)到平穩(wěn)階段[7]。對比分析2017年以來的EW向觀測數(shù)據(jù)(圖4)，2019年庫爾勒臺垂直擺EW分量自12月1日起有明顯加速E傾的趨勢，2019年12月1日至12月22日E傾速率是往年同期均值的3.2倍。

圖4 庫爾勒垂直擺EW日均值曲線Fig.4 Daily value of horizontal pendulums in Korla

2.3 庫爾勒跨斷層儀

自2013年11月15日開始，庫爾勒斷層儀水平直交分量出現(xiàn)快速壓縮變化，該異常反映了2013年11月15日以來區(qū)域應(yīng)力增強(qiáng)，所跨斷裂受擠壓作用明顯，期間發(fā)生多次中強(qiáng)地震，2012年6月30日新源和靜交界MS6.6地震和2017年9月17日庫車MS5.7地震前均出現(xiàn)年變幅度改變的中期異常(圖5)。

圖5 庫爾勒跨斷層基線日均值曲線圖Fig.5 Base line daily mean value of Korla cross fault

2019年3月2日至2019年10月1日年變幅度明顯增大，約為2015～2018年同期均值的1.4倍，自2019年3月2日年變轉(zhuǎn)向以來，庫爾勒跨斷層的水平直交分量發(fā)生了趨勢轉(zhuǎn)折，這意味著區(qū)域應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了改變，這種改變可能與區(qū)域中強(qiáng)地震的孕育有關(guān)。

2.4 庫爾勒洞體應(yīng)變

庫爾勒洞體應(yīng)變自2000年11月開始觀測，于2013年底進(jìn)行洞體改造，觀測儀器重架，2013～2015年數(shù)據(jù)形態(tài)發(fā)生較大變化，基本無年變形態(tài)，2016年以后年變形態(tài)基本穩(wěn)定。分析2016年觀測資料發(fā)現(xiàn)，2019年3月1日至2019年11月24日庫爾勒洞體應(yīng)變NS分量年變幅與往年同期相比明顯減小，約為63.6 %(圖6，表3)，中期異常明顯。

表3 庫爾勒洞體應(yīng)變NS分量年變幅統(tǒng)計

圖6 庫爾勒洞體應(yīng)變觀測日均值曲線圖Fig.6 Daily mean value of strain observation in Korla cave

3 異常特征分析

庫車MS5.6地震震中200 km范圍內(nèi)觀測能力較弱，觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。因此本次地震梳理的中短期異常主要集中在震中約230 km、觀測項數(shù)多、觀測時間長、觀測數(shù)據(jù)質(zhì)量高的庫爾勒地震臺(圖1)。

從異常的形態(tài)來看，3項中期異常為年變幅變化的異常，2項短期異常為年變的畸變類異常，3項地傾斜異常均出現(xiàn)在了EW分向，與等震線長軸方向一致(表1)。從異常學(xué)科分類來說，本次地震異常均為形變類異常，與2017年9月16日庫車MS5.7地震異常[10]相比，本次地震異常類型相對單一，這可能是由于2017年庫車MS5.7地震與精河MS6.6地震在時間和空間上較近，觀測資料異常為2個地震的共同作用的效果。

從異常時間進(jìn)程來看，3項中期異常自2019年3月開始至11月下旬結(jié)束，這與觀測資料季節(jié)轉(zhuǎn)向時間基本一致；2項短期異常，庫爾勒水管儀EW分量異常持續(xù)時間為2019年9月27日至12月28日；庫爾勒垂直擺EW分量出現(xiàn)加速E傾異常變化持續(xù)時間為2019年12月1日至2020年1月10日。由于該地區(qū)前兆監(jiān)測能力較弱，臺站分布不均勻，難以研究時間進(jìn)程與地震3要素的關(guān)系。

4 結(jié)論與討論

從理論上講，地震是有前兆的，地震前兆信息是預(yù)測地震的依據(jù)，只有獲得了地震前兆，才有可能對地震做出預(yù)測。目前地震預(yù)測仍以觀測事實歸納為主，如何從觀測資料中識別和提取地震前兆信息，如何依據(jù)這些地震前兆信息進(jìn)行地震預(yù)測，至今仍未能從根本上突破地震預(yù)測難關(guān),地震預(yù)測仍然是一個需要不斷研究、并且必須研究的課題。庫車MS5.6地震發(fā)生在塔里木盆地北緣，庫車拗陷南側(cè)的塔里木盆地北部的塔北古隆起，是早古生代發(fā)育的殘余古隆起，整體呈NEE—SWW走向，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，震區(qū)存有NNE向的隱伏斷裂,該位置特殊，歷史地震活動較弱，關(guān)于該地區(qū)可參考的研究成果較少。本文中對前定點(diǎn)前兆中期異常進(jìn)行分析，初步得到如下結(jié)論：

(1) 梳理了中短期異常5項，均為定點(diǎn)形變異常，異常類型主要表現(xiàn)為年變幅度的變化及年變畸變，傾斜類異常均出現(xiàn)在EW向與等震線長軸方向一致。

(2) 由于該地區(qū)監(jiān)測能力弱，地球物理觀測臺站分布不均，部分儀器觀測時間較短，觀測精度低等客觀因素，難以從異常的幅度、時間進(jìn)程、異常測項分布等方面把握其與地震3要素的關(guān)系。