興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)中源地震對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響分析

宋春燕，聶曉紅，魏文薪，向 元

（1.新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011；2.中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所，北京 100036）

0 引言

興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)是印度板塊與歐亞板塊碰撞的強(qiáng)烈變形區(qū)域，是地震最活躍的地區(qū)之一，也是世界上少有的大陸內(nèi)部的中源地震區(qū)。許多專家學(xué)者曾研究過(guò)這一地區(qū)的地震活動(dòng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，取得了一系列進(jìn)展。Gutenberg[1]和Richter[2]等在20 世紀(jì)50 年代，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在陸內(nèi)中源地震集中區(qū)。Molnar 和Tapponnier[3]把興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的地震活動(dòng)歸因于印度板塊與歐亞板塊的碰撞。Reocker 等[4]利用區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄的1966—1967 年的微震資料及震源機(jī)制解資料，研究了興都庫(kù)什地區(qū)的震源深度分布及應(yīng)力狀態(tài)，提出在37°N 附近，中源地震帶被分為兩部分，西部相當(dāng)于由南向北的俯沖，東部相當(dāng)于由西北向東南的俯沖。Beloussov 等[5]認(rèn)為由于印度板塊和歐亞板塊的碰撞作用，造成大的地塊被巖石層中的深斷層或破碎帶所分割，由兩板塊的碰撞作用形成目前這種地震帶及應(yīng)力狀態(tài)。寧杰遠(yuǎn)等[6]研究了帕米爾—興都庫(kù)什地區(qū)地震空間分布特征及應(yīng)力場(chǎng)特征，認(rèn)為印度板塊對(duì)歐亞板塊的擠壓是興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿Γ纬闪艘幌盗械幕⌒螛?gòu)造，并出現(xiàn)中源地震帶。

在眾多學(xué)者關(guān)注興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)地區(qū)地震活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及應(yīng)力狀態(tài)的同時(shí)，該地區(qū)強(qiáng)中源地震活動(dòng)與新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)之間的相關(guān)性也是非常值得研究的問(wèn)題，該地區(qū)的應(yīng)力增強(qiáng)可能進(jìn)一步促進(jìn)了與其相鄰的新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)。新疆地區(qū)受兩大板塊碰撞匯聚的動(dòng)力影響，歷史地震活動(dòng)強(qiáng)烈。20世紀(jì)以來(lái)，新疆曾發(fā)生6級(jí)以上地震115 次，其中7.0～7.9 級(jí)地震17 次，8.0～8.9 級(jí)地震 3 次，分別 為 1902 年 8 月 22 日 阿 圖什81/4 級(jí)、1931 年 8 月 11 日富蘊(yùn) 8.0 級(jí)和 2001 年 11 月14 日昆侖山口西8.1 級(jí)地震。張浪平等[7]分析了興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)與天山地震帶強(qiáng)震活動(dòng)之間的相關(guān)關(guān)系，結(jié)果表明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)中源地震與天山地震帶7 級(jí)地震活動(dòng)存在同步特征。本文主要分析興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響，并探討可能的動(dòng)力過(guò)程。

1 興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的構(gòu)造背景和地震活動(dòng)

喜馬拉雅弧形構(gòu)造處于印度板塊與歐亞大陸碰撞的前緣地帶，是喜馬拉雅造山帶構(gòu)造變形最強(qiáng)烈地區(qū)之一，其東、西頂角附近形成喜馬拉雅弧束（同軸）構(gòu)造，又稱構(gòu)造結(jié)，其對(duì)鄰區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)移及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程有著重要作用[8-9]。喜馬拉雅弧西頂角，即興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)晚新生代的大規(guī)模構(gòu)造變形以構(gòu)造結(jié)前緣地殼縮短（圖1）、兩側(cè)走滑、構(gòu)造結(jié)內(nèi)部拉張為特征，形成了一系列向北凸出的弧形活動(dòng)構(gòu)造帶[10]。晚新生代以來(lái)，興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)向北楔入推移了約300 km[11-12]，是中國(guó)大陸與周邊板塊動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵部位，也是天山再次隆升復(fù)活的重要?jiǎng)恿?lái)源[8]。

圖1 興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)地殼縮短速率圖Fig.1 Crustal shortening rate map of Hindu Kush-Pamir structural junction

據(jù) USGS 地震目錄，1970 至 2021 年發(fā)生于 68°～78°E，34°～ 45°N 范圍內(nèi)MW≥5.0 地震有 1012 個(gè)，其中深度超過(guò)70 km 的中源地震有424 個(gè)，且在69°～76°E 范圍內(nèi)呈近“S”型分布（圖2），在這個(gè)弧形分布上中源地震占90%，且深度由西向東有變淺的趨勢(shì)。深度超過(guò)200 km 的中源地震基本分布在興都庫(kù)什地區(qū)（70°～71.5°E 范圍內(nèi)），MW≥6.0地震均發(fā)生在這一地區(qū)，呈近EW 向展布（約130 km）。該區(qū)域地處印度板塊和歐亞板塊碰撞帶的西緣，地震分布明顯集中，震源深度也明顯與周邊區(qū)域不同，是震源最深的區(qū)域，7 級(jí)以上中源地震在此集中分布且震源深度基本都超過(guò)200 km，形成獨(dú)特的地震現(xiàn)象和地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。萬(wàn)秀紅等[13]分析認(rèn)為在強(qiáng)烈的碰撞、推擠、俯沖作用下形成了興都庫(kù)什地區(qū)中源地震非?；钴S的現(xiàn)象，震源機(jī)制解顯示該區(qū)域地震性質(zhì)以逆斷層性質(zhì)為主，表明擠壓作用十分強(qiáng)烈。擠壓作用的增強(qiáng)可能會(huì)促進(jìn)與其相鄰的新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)，本文主要研究這一區(qū)域中源地震對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響。

圖2 1972—2021年興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)MW≥5.0地震分布圖Fig.2 Distribution of earthquakes with MW ≥5.0 in Hindu Kush-Pamir region from 1972 to 2021

2 興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆強(qiáng)震影響分析

采用1930 年以來(lái)的地震目錄做相關(guān)分析，其中1930—1990 年的取自《中國(guó)近代地震目錄》[14]，1991 年之后的取自《地震目錄匯編》以及中國(guó)數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)中心地震目錄。

1930 年以來(lái)，興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)發(fā)生MS≥7.0 中源地震 13 次，最大地震為 2015 年 10 月 26日興都庫(kù)什7.8 級(jí)地震。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示（表1），10次震后1 年新疆發(fā)生了6 級(jí)以上地震，對(duì)應(yīng)比例約為77%，且對(duì)應(yīng)時(shí)間在3個(gè)月內(nèi)的有7次，占54%，說(shuō)明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有短期預(yù)測(cè)意義。

由表1，報(bào)對(duì)地震次數(shù)為18次，預(yù)報(bào)占有時(shí)間為13 年，預(yù)報(bào)研究時(shí)間為93 年，扣除余震和震群影響，應(yīng)報(bào)的地震總次數(shù)為59次。

表1 興都庫(kù)什—帕米爾中源7級(jí)地震與其后1年新疆及邊境地區(qū)強(qiáng)震相關(guān)性Table 1 Correlation between the intermediate-focus earthquakes with M≥7 in Hindu Kush-Pamir and the strong earthquakes in Xinjiang and border areas in the following year

采用《地震學(xué)分析預(yù)報(bào)方法程式指南》[14]中的地震預(yù)報(bào)效能R值評(píng)分方法，給出具有97.5%置信水平的R值評(píng)分，可以用于檢測(cè)地震對(duì)應(yīng)關(guān)系的可信度。由公式：

興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)中源地震后1 年對(duì)應(yīng)新疆及邊境地區(qū)6 級(jí)以上地震的預(yù)報(bào)效能R值為0.17，R0為0.09，通過(guò)檢驗(yàn)；對(duì)應(yīng)3 個(gè)月新疆6 級(jí)以上地震的預(yù)報(bào)效能R值為0.09，R0為0.06，通過(guò)檢驗(yàn)，說(shuō)明興都庫(kù)什地區(qū)的7級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有短期預(yù)測(cè)意義。

興都庫(kù)什—帕米爾7 級(jí)中源地震后1 年新疆及邊境地區(qū)發(fā)生6.5 級(jí)以上地震的有9 組，對(duì)應(yīng)比例約為69%，計(jì)算得到的R值為0.29，R0為0.15，通過(guò)檢驗(yàn)，說(shuō)明興都庫(kù)什地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的7級(jí)左右地震有較好的中期預(yù)測(cè)意義。

2015 年4 月25 日尼泊爾8.1 級(jí)地震后，喜馬拉雅地震帶強(qiáng)震活躍，特別是西構(gòu)造結(jié)連續(xù)發(fā)生了3次7級(jí)地震，2016年6月26日在帕米爾前緣又發(fā)生吉爾吉斯斯坦6.7級(jí)地震，新疆地區(qū)發(fā)生2016年11月25日阿克陶6.7級(jí)、2017年8月9日精河6.6級(jí)地震，顯示印度板塊向北推擠作用明顯增強(qiáng)。為了更好的反映印度板塊對(duì)新疆地區(qū)的擠壓作用，利用GPS基線得到的印度班加羅爾—中國(guó)新疆塔什庫(kù)爾干（TASH-IISC）時(shí)間序列跟蹤結(jié)果表明（圖3），2015 年以來(lái)，印度板塊對(duì)歐亞板塊的推擠作用持續(xù)增強(qiáng)，雖然在此期間發(fā)生了一些6 級(jí)以上地震，但這種增強(qiáng)作用仍在持續(xù)，在此背景下，需關(guān)注新疆地區(qū)的強(qiáng)震危險(xiǎn)性。

圖3 TASH-IISC GPS基線時(shí)間序列Fig.3 Time series of GPS baseline of TASH-IISC

3 結(jié)論與討論

（1）印度板塊對(duì)歐亞板塊的擠壓是興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?，興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)是動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵部位，在強(qiáng)烈的碰撞、推擠、俯沖作用下形成了興都庫(kù)什地區(qū)中源地震非常活躍的現(xiàn)象，7 級(jí)以上中源地震的發(fā)生表明擠壓作用十分強(qiáng)烈。

（2）本文分析了興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震與新疆強(qiáng)震活動(dòng)的關(guān)系，結(jié)果顯示，興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)發(fā)生MS≥7.0中源地震后1年新疆發(fā)生6 級(jí)以上地震的對(duì)應(yīng)率達(dá)77%，且對(duì)應(yīng)時(shí)間在3 個(gè)月內(nèi)的占54%，說(shuō)明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有中、短期預(yù)測(cè)意義，且預(yù)報(bào)效能通過(guò)檢驗(yàn)。進(jìn)一步分析其對(duì)新疆地區(qū)的7 級(jí)左右地震影響，結(jié)果顯示該區(qū)7 級(jí)中源地震后1 年新疆及邊境地區(qū)發(fā)生7 級(jí)左右地震的對(duì)應(yīng)率為69%，且預(yù)報(bào)效能通過(guò)檢驗(yàn)，說(shuō)明該地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的7 級(jí)左右地震有較好的中期預(yù)測(cè)意義。興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆的強(qiáng)震活動(dòng)有一定的影響。

（3）2015 年以來(lái)，興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)連續(xù)發(fā)生了3 次7 級(jí)地震，其后新疆地區(qū)中強(qiáng)地震活躍，顯示印度板塊向北推擠作用明顯增強(qiáng)。印度班加羅爾—中國(guó)新疆塔什庫(kù)爾干GPS基線時(shí)間序列也顯示出2015 年以來(lái)印度板塊對(duì)歐亞板塊的持續(xù)推擠作用，目前仍需關(guān)注新疆地區(qū)發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性。