秦四清，薛雷，李培，李國梁

中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所，中國科學(xué)院工程地質(zhì)力學(xué)重點實驗室，北京 100029

1 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定：2014年2月12日17時19分，在新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)于田縣（北緯36.1°，東經(jīng)82.5°）發(fā)生MS7.3級地震，震源深度12km（為便于后文敘述，我們將此次地震暫命名為新疆于田7.3級地震）.據(jù)新疆維吾爾自治區(qū)民政廳報告，截至2月13日7時初步統(tǒng)計，此次地震造成和田地區(qū)于田、民豐、策勒、洛浦、墨玉等5個縣6300余人受災(zāi)，900余人緊急轉(zhuǎn)移安置，近300間房屋倒塌或嚴(yán)重?fù)p壞，2400余間一般損壞，部分牲畜棚圈損壞，178頭（只）牲畜死亡，直接經(jīng)濟損失3300余萬元.

新疆于田7.3級地震發(fā)生在我們所劃定的于田地震區(qū)（見圖1），分析表明：對該地震區(qū)未來震情的前瞻性預(yù)測結(jié)果與此次地震實際參數(shù)相差不大，可認(rèn)為我們對于田地震區(qū)震情的前瞻性中長期預(yù)測結(jié)果可信.本文將重點回顧新疆于田7.3級地震的前瞻性預(yù)測過程，并對該地震區(qū)未來震情進(jìn)行分析.

2 新疆于田7.3級地震的前瞻性預(yù)測過程回顧及孕震過程分析

2.1 新疆于田7.3級地震的前瞻性預(yù)測過程回顧

中國地震臺網(wǎng)提供的地震目錄數(shù)據(jù)對不同地震事件、甚至是同一地震事件，常采用不同的震級標(biāo)度，如MS和ML等.在進(jìn)行CBS（Cumulative Benioff Strain）值計算時，需按有關(guān)公式（秦四清等，2013c）進(jìn)行震級換算，統(tǒng)一換算為ML震級標(biāo)度，然后依次計算能量和Benioff應(yīng)變值.

我們對于田地震區(qū)未來震情先后進(jìn)行過3次分析，每一次都是對強震孕育過程有了新認(rèn)識和預(yù)測方法改進(jìn)后進(jìn)行的.

作者于2010年首次提出了孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論與相關(guān)預(yù)測方法（秦四清等，2010a；秦四清等，2010b），并針對中國及其周邊地區(qū)未來震情進(jìn)行了分析（秦四清等，2010c；秦四清等，2010d，e；秦四清等，2010f；秦四清等，2011），至此完成了第1版《中國及其周邊地震區(qū)劃分圖》，共劃分53個地震區(qū).基于上述理論并結(jié)合孕震時空區(qū)域劃分四項基本原則（秦四清等，2010e），作者（秦四清等，2011）首次劃定了于田地震區(qū)，并對該地震區(qū)未來震情作出了如下預(yù)測：“預(yù)測結(jié)果：震級7.2～7.3級，震源深度10～21km，依據(jù)2008年ML6.6級震群事件出現(xiàn)的震中位置及地震空區(qū)位置，可推斷未來大地震的震中位置在北緯35.6°，東經(jīng)81.5°.截止到2010年6月6日，應(yīng)變（CBS）監(jiān)測值為6.526×108J1／2，當(dāng)監(jiān)測值接近或達(dá)到臨界失穩(wěn)CBS值7.5×108J1／2時，大震可被適當(dāng)?shù)臄_動觸發(fā)”.以上即為我們第一次對于田地震區(qū)未來震情作出的前瞻性預(yù)測.

圖1 新疆于田地震區(qū)地震構(gòu)造圖Fig.1 Seismotectonic map of Yutian seismic zone in Xinjiang

之后隨著研究的深入，我們對強震預(yù)測方法進(jìn)行了完善，首次建立了鎖固體破裂標(biāo)志性地震震級Msc與峰值強度點地震震級Msf之間的量化關(guān)系（秦四清等，2012a），同時對第1版《中國及其周邊地震區(qū)劃分圖》進(jìn)行了修訂，所劃分地震區(qū)數(shù)量增至69個，最終編制完成了第2版《中國及其周邊地震區(qū)劃分圖》（秦四清等，2013d）.在此背景條件下，結(jié)合震情動態(tài)追蹤，2013年6月作者對于田地震區(qū)未來震情進(jìn)行了第二次分析（http：／／blog.sciencenet.cn／blog－575926－698238.html［2014－02－16］），給出了如下預(yù)測結(jié)果：“預(yù)測震級MS6.8～7.2級，震中位置在北緯36.4°、東經(jīng)81.5°左右（暫定），震源深度10～21km，更準(zhǔn)確的位置依賴于對震情的持續(xù)跟蹤.截至到2013年6月9日，該地震區(qū)的CBS監(jiān)測值約為7.087×108J1／2，距臨界值7.5×108J1／2還有一段距離，按目前的地震活動性分析，在5年內(nèi)將發(fā)震”.

2014年2月11日于田地震區(qū)發(fā)生了MS5.4級地震，作者在科學(xué)網(wǎng)博客發(fā)表博文對該地震區(qū)未來震情又進(jìn)行了第三次分析（http：／／blog.sciencenet.cn／blog－575926－766587.html［2014－02－16］）.由 于2013年8月底我們編制完成了第3版《中國及其周邊地震區(qū)劃分圖》（共76個地震區(qū)）（秦四清等，2013a；秦四清等，2013b），因此此次震情分析基于最新劃分的于田地震區(qū)進(jìn)行，計算所得臨界CBS值為7.38×108J1／2.2014年2月11日MS5.4級標(biāo)志性前震震群發(fā)生后，于田7.3級地震發(fā)生前，于田地震區(qū)監(jiān)測CBS值達(dá)到7.23×108J1／2.與第二次分析相比，監(jiān)測CBS值與臨界CBS值更為接近，為此將發(fā)震時間尺度由5年調(diào)整為3年.

為便于對三次預(yù)測結(jié)果和實際值進(jìn)行比較，我們將相關(guān)數(shù)據(jù)列于表1.不難看出，隨著對震情的動態(tài)跟蹤和預(yù)測方法的改進(jìn)，預(yù)測結(jié)果特別是震中經(jīng)緯度和預(yù)測臨界CBS值越來越接近于實際值，而實際震級MS7.3（中國地震臺網(wǎng)測定值）與我們所預(yù)測震級范圍6.8～7.2級略有出入.至于預(yù)測臨界CBS值與實際CBS值之間約2%的差異，我們分析主要是由于地震序列中震級精度偏差所引起.以1992年4月5日發(fā)生于新疆策勒的MS5.6級地震為例，中國地震臺網(wǎng)測定值為MS5.6級，而美國國家地震信息中心給出的震級為M5.7級.對2008年3月20日發(fā)生于于田—策勒ML6.6級地震震級，不同科研機構(gòu)給出的測定值不同（見表2），不難看出，即使對同一地震事件不同機構(gòu)所測震級也往往不同，有時甚至相差很大.在進(jìn)行臨界CBS值計算時，地震序列中地震震級特別是大事件震級對計算臨界CBS值影響很大，故如何合理篩選大事件震級尤為重要.秦四清等（2012a；2014）的最新研究表明：鎖固體破裂標(biāo)志性地震震級Msc與峰值強度點地震震級Msf之間一般相差不超過1.0，換句話說，根據(jù)1992年新疆策勒MS5.6（M5.7）級地震能預(yù)測的未來最大地震震級不超過MS6.7級，為此我們認(rèn)為2008年3月20日于田—策勒地震震級為ML6.6級較為合理，而 M7.2級甚至MS7.5級則偏高.若2008年于田—策勒地震按照MS6.7級考慮，則2014年2月12日新疆于田7.3級地震發(fā)震前實際監(jiān)測CBS值約為7.36×108J1／2，與計算所得臨界CBS值7.38×108J1／2基本一致.由此可見，大事件震級對預(yù)測震級及發(fā)震時間的判斷影響很大.

綜上分析，從中長期預(yù)測尺度而言，可認(rèn)為對于田地震區(qū)的四要素預(yù)測結(jié)果可信.結(jié)合之前多次前瞻性預(yù)測案例（秦四清和薛雷，2011；秦四清等，2012b，2013d，2014），說明我們提出的孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論與相關(guān)預(yù)測方法是正確的，經(jīng)得起重復(fù)性檢驗.盡管如此，基于目前認(rèn)識，要進(jìn)一步做到短臨預(yù)測仍有很大難度，仍需在預(yù)測實踐中不斷摸索.

2.2 新疆于田7.3級地震孕震過程分析

事實上，作者提出的孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論及相關(guān)預(yù)測方法不僅能夠?qū)σ粋€地震區(qū)的未來震情作出判斷，而且能夠建立其孕震周期內(nèi)若干歷史強（大）震事件之間的力學(xué)聯(lián)系，從而可揭示地震區(qū)強（大）震孕育過程，這是目前其它地震預(yù)測理論方法所不具備的.

表1 于田地震區(qū)強震預(yù)測結(jié)果及實際值Table 1 Prediction results of Yutian seismic zone and verifications

圖2示出了于田地震區(qū)多鎖固段逐次累進(jìn)性破裂過程中中強震、強震、大震事件之間的力學(xué)聯(lián)系.可看出1975年MS6.1級三震震群事件已使其對應(yīng)的鎖固段發(fā)生宏觀破裂，之后根據(jù)1992年新疆策勒MS5.6級震群事件可較準(zhǔn)確地預(yù)測到2008年新疆于田—策勒ML6.6級地震在臨界失穩(wěn)點處的應(yīng)變值，由于ML6.6級震群事件并未使其對應(yīng)的鎖固段破裂到達(dá)其峰值強度點，其后必有更大的事件發(fā)生，從而可由2008年ML6.6級震群事件起點對應(yīng)的CBS值，給出2014年新疆于田7.3級地震發(fā)震前的CBS值.

表2 中國和美國地震臺網(wǎng)測定的2008年3月20日新疆于田—策勒地震震級Table 2 The magnitude of the Yutian－Cele earthquake on 20March 2008in Xinjiang provided by CENC and NEIC

3 震后趨勢研判

2014年新疆于田7.3級地震發(fā)生后，于田地震區(qū)未來是否還有更大地震事件發(fā)生？這本質(zhì)上取決于于田地震區(qū)是否尚有能發(fā)生更大地震的鎖固段存在.為此，建議有關(guān)部門借助地質(zhì)與地球物理方法相結(jié)合的技術(shù)手段，對該地震區(qū)各活動斷裂的發(fā)震潛力進(jìn)行調(diào)查評估研究.在鎖固段分布情況及未來地震活動性尚不明確條件下，我們只能根據(jù)現(xiàn)有資料進(jìn)行初步分析.根據(jù)文獻(xiàn)記載，于田地震區(qū)曾發(fā)生過MS≥6.5級地震2次（見表3），因此我們初步推測于田地震區(qū)是MS6.8級地震危險區(qū).

原理上一個地震區(qū)某一輪孕震周期內(nèi)主震事件發(fā)生前所積累的能量應(yīng)等效于主震和余震事件釋放的能量之和.由于一般情況下，余震事件釋放能量的總和與主震釋放的能量相比是個小量，則主震事件發(fā)生前積累的能量約等效于主震事件本身釋放的能量.對于田地震區(qū)的計算表明：本輪孕育震周期新疆于田7.3級地震發(fā)生前所積累的應(yīng)變能約等效于一個MS7.17級地震對應(yīng)的能量，若此次新疆于田地震震級最終確認(rèn)為MS≥7.1級的某個震級，則可認(rèn)為其是一次主震事件，本輪孕育周期內(nèi)不會發(fā)生更大地震，余震活動結(jié)束后本輪孕震周期結(jié)束，之后進(jìn)入新一輪孕震周期.若最終確認(rèn)的震級小于MS7.1級，則需結(jié)合鎖固段調(diào)查和未來地震活動性分析，才能給出明確結(jié)論.

表4列出了不同科研機構(gòu)給出的2014年2月12日新疆于田地震震級，除中國地震臺網(wǎng)測定值外，其它機構(gòu)給出的震級均在6.8～7.2級之間，震級類型為Mw或MS.Wells和Coppersmith（1994）研究發(fā)現(xiàn)：地震震級在5.7～8.0級之間時，矩震級Mw與面波震級MS之間沒有系統(tǒng)偏差，即在此范圍內(nèi)兩者震級大小應(yīng)相等或相差不大.綜上判斷，我們認(rèn)為此次新疆于田地震震級不會超過MS7.2級，中國地震臺網(wǎng)測定值略偏高.建議相關(guān)部門進(jìn)一步復(fù)核此次新疆于田地震震級，以便對于田地震區(qū)未來震情作出明確判斷.

圖2 于田地震區(qū)1920－10－2—2014－02－15之間CBS值與時間關(guān)系橫坐標(biāo)對應(yīng)的時間減去3000年為實際年份.Fig.2 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 12October 1920 to 15February 2014for the Yutian seismic zoneThe real time is the value on the horizontal axis minus 3000years.

表3 于田地震區(qū)MS≥6.5級地震事件Table 3 The earthquake events with MS≥6.5in Yutian seismic zone

表4 新疆于田7.3級地震震級的不同研究成果Table 4 The different description of the magnitude of the Yutian MS7.3earthquake in Xinjiang province

4 結(jié)論

4.1 基于孕震斷層多鎖固段脆性破裂理論與相關(guān)預(yù)測方法，對新疆于田地震區(qū)的四要素預(yù)測結(jié)果與實際發(fā)震參數(shù)較為接近.

4.2 新疆于田7.3級地震的直接導(dǎo)火索是2008年新疆于田—策勒ML6.6級震群事件.

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