徐衍剛 潘振生 蔣志英 張錦萍

（中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)843000阿克蘇中心地震臺(tái)）

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震前部分前兆異常

徐衍剛 潘振生 蔣志英 張錦萍

（中國(guó)新疆維吾爾自治區(qū)843000阿克蘇中心地震臺(tái)）

利用烏什地震臺(tái)與阿合奇地震臺(tái)形變和流體數(shù)據(jù)，采用動(dòng)態(tài)分析、形態(tài)法，對(duì)新疆于田MS7.3地震進(jìn)行分析。結(jié)果表明：于田MS7.3地震前，烏什地震臺(tái)與阿合奇地震臺(tái)形變和流體數(shù)據(jù)存在不同程度的趨勢(shì)異常和短臨震異常；趨勢(shì)異常以趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折和打破年變?yōu)橹?，短期異常表現(xiàn)為部分測(cè)項(xiàng)速率變化及傾斜矢量打結(jié)，臨震異常以震前幾天出現(xiàn)數(shù)據(jù)突跳、掉格和曲線畸變?yōu)橹鳌?/p>

于田MS7.3地震；趨勢(shì)異常；短臨異常

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北京時(shí)間2014年2月12日17時(shí)19分，在新疆于田縣（36.1°N，82.5°E）發(fā)生MS7.3地震，震源深度12km。本次地震發(fā)生在阿爾金斷裂帶，震中50km范圍內(nèi)基本無村莊，地震災(zāi)害損失以房屋墻體開裂、牲畜棚圈倒塌、牲畜死亡、部分路面和橋梁出現(xiàn)裂縫為主。震源區(qū)周圍歷史地震活動(dòng)水平較強(qiáng)，震區(qū)自1600年以來300km范圍內(nèi)發(fā)生過32次5級(jí)地震，6次6級(jí)地震和4次7級(jí)地震，最大地震為1924年民豐7.3級(jí)雙震和2008年于田7.3級(jí)地震。

2014年于田MS7.3地震前，南天山地震帶西段的烏什地震臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱烏什臺(tái)）和阿合奇地震臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱阿合奇臺(tái)）地震前兆測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)不同程度的異常變化。烏什臺(tái)位于天山南麓、塔里木盆地北緣，在大地構(gòu)造上跨南天山地槽和塔里木盆地及其過渡地帶（溫和平等，2003）；阿合奇臺(tái)位于烏什臺(tái)西南約70km，其北部和西南部分布北東走向的阿合奇斷裂和柯坪斷裂。

1 地震前兆異常

一般認(rèn)為形態(tài)法（分量、矢量法）和差分法所表現(xiàn)的短臨異常，在幾天或最長(zhǎng)2個(gè)月內(nèi)可能有地震對(duì)應(yīng)（溫和平等，2003）。于田7.3級(jí)地震前，烏什臺(tái)與阿合奇臺(tái)5套形變觀測(cè)和1套流體觀測(cè)存在不同程度的趨勢(shì)異常和短臨異常，異常測(cè)項(xiàng)統(tǒng)計(jì)情況見表1。趨勢(shì)異常以打破年變?yōu)橹?，臨震異常表現(xiàn)為震前一天或幾天觀測(cè)曲線突跳、掉格和曲線畸變。排除其他可能干擾，認(rèn)為臨震異?？赡苁钦鹎皯?yīng)力場(chǎng)變化失穩(wěn)過程的反映。

1.1 烏什臺(tái)異常分析

烏什臺(tái)形變儀器分別架設(shè)在臺(tái)站以東約900 m的觀測(cè)山洞和臺(tái)站院內(nèi)觀測(cè)井，觀測(cè)場(chǎng)地巖性為石炭紀(jì)灰?guī)r夾石英砂巖，完整性較好。2014年2月12日距烏什臺(tái)約630km發(fā)生于田7.3級(jí)地震，震前該地震臺(tái)水管儀、伸縮儀、體應(yīng)變儀、多分量鉆孔應(yīng)變儀和靜水位儀表現(xiàn)出明顯的趨勢(shì)異常和臨震異常。

表1 于田7.3級(jí)地震前烏什臺(tái)、阿合奇臺(tái)前兆異常測(cè)項(xiàng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)Table1 Precursory anomalies of Yutian MS7.3 earthquake and observed condition at Wushi and Aheqi seismic stations

1.1.1 伸縮儀震前異常。烏什臺(tái)SSY-Ⅱ伸縮儀于2006年10月架設(shè)完畢，2007年1月投入觀測(cè)，儀器運(yùn)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，儀器觀測(cè)精度達(dá)到中國(guó)地震局形變Ⅰ類臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)。觀測(cè)以來，儀器記錄北南分量呈緩慢張性變化，每年4月和11月前后季節(jié)性轉(zhuǎn)向；東西分量呈緩慢壓性變化，每年4月和9月前后季節(jié)性轉(zhuǎn)向。北南分量2011年4月由趨勢(shì)性緩慢張性變化轉(zhuǎn)為快速壓性變化，后年變幅度明顯增大，2012年年變幅度是正常年變幅度的4.4倍，2013年持續(xù)快速壓性變化，2014年2月12日發(fā)生于田7.3級(jí)地震。東西分量2012年4月底轉(zhuǎn)為快速張性變化，幅度是正常時(shí)段的2.9倍，2013年年變畸變，之后發(fā)生于田7.3級(jí)地震［圖1（a）］。于田7.3級(jí)地震前，烏什水管儀北南分量2014年2月4日至9日出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，東西分量2014年2月3日至11日出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，且2月3日2時(shí)39分?jǐn)?shù)據(jù)掉格，幅度為53.2×10-10，震后高頻抖動(dòng)消失［圖1（b）］。

1.1.2 水管儀震前異常。烏什臺(tái)DSQ型水管傾斜儀于2006年10月架設(shè)完畢，2007年1月投入觀測(cè)，儀器運(yùn)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，精度高，日波觀測(cè)精度在0.005，半日波在0.001，超過中國(guó)地震局形變Ⅰ類臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)（楊又陵等，2009）。自觀測(cè)以來，水管儀北南分量呈緩慢北傾，每年5月和11月前后出現(xiàn)年變轉(zhuǎn)向；東西分量呈緩慢東傾，每年3月和10月前后季節(jié)性轉(zhuǎn)向。

圖1 烏什臺(tái)伸縮儀曲線（a）日均值曲線（圖中虛線為正常年變趨勢(shì)）；（b）2014年2月1日—12日分鐘值曲線Fig.1 Extensometer of Wushi Seismic Station

圖2 烏什臺(tái)水管儀觀測(cè)曲線（a）日均值曲線；（b）原始分鐘值曲線；Fig.2 Observation curve of water tube tiltmeter at Wushi Seismic Station

圖3 烏什臺(tái)水管儀矢量曲線（a）2011—2014年矢量；（b）2014年1月1日—2月15日矢量Fig.3 Vector variation of water tube tiltmeter at Wushi Seismic Station

烏什水管儀北南分量2011年9月由趨勢(shì)性北傾轉(zhuǎn)為快速南傾，2011年1月至2013年12月底南傾幅度為2007年9.2倍。東西分量2011年初由持續(xù)東傾轉(zhuǎn)為快速西傾，2011年1月至2012年12月25日西傾幅度為2007年2.5倍，2012年12月26日至2013年8月10日快速東傾，幅度約為2007年5.5倍［圖2（a）］。由圖2（b）可見，北南分量2014年2月5日至9日出現(xiàn)高頻抖動(dòng)，東西分量2014年2月5日至11日出現(xiàn)震前高頻抖動(dòng)，12日于田7.3級(jí)地震后，高頻抖動(dòng)現(xiàn)象消失［圖2（b）］。兩分量趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折后，烏什臺(tái)周邊先后發(fā)生多次5級(jí)地震和2次6級(jí)地震，其中在北南分量趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折期間和東西分量快速東傾變化結(jié)束后發(fā)生于田7.3級(jí)地震。烏什水管儀2011—2013年矢量走勢(shì)為“S”形，2014年矢量打破年變，且在2014年2月1日至8日出現(xiàn)打結(jié)，9日西傾，12日發(fā)生于田7.3級(jí)地震（圖3）。

1.1.3 體應(yīng)變震前異常。烏什臺(tái)體應(yīng)變儀2007年6月架設(shè)，2008年后儀器穩(wěn)定，資料連續(xù)可靠，曲線年變形態(tài)明顯，內(nèi)精度小于0.05，符合此類地震臺(tái)觀測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。2011年烏什體應(yīng)變趨勢(shì)性張性變化速率明顯減?。蹐D4（a）］，2012年后年變幅度明顯小于2011年［圖4（b）］，之后發(fā)生2013年1月29日哈薩克斯坦6.2級(jí)和2014年2月12日于田7.3級(jí)地震。分析認(rèn)為，于田7.3級(jí)地震前，烏什體應(yīng)變存在一定的趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折異常和年變畸變異常（圖4）。

圖4 烏什臺(tái)體應(yīng)變均值曲線Fig.4 Daily mean curve of body strain at Wushi Seismic Station

1.1.4 多分量鉆孔應(yīng)變儀異常。烏什臺(tái)多分量鉆孔應(yīng)變儀架設(shè)于2009年3月，儀器工作正常，2009年8月后數(shù)據(jù)漂移現(xiàn)象基本消失，本文選用2011年后的資料進(jìn)行分析［圖5（a）］。應(yīng)變異常的特征之一是張壓交替變化，尤其臨震前更是如此（蔣靖祥等，2004）。2013年6—11月，烏什分量式鉆孔應(yīng)變北南、北東、東西3個(gè)分量出現(xiàn)3次準(zhǔn)同步加速壓性變化，北西分量在4月后出現(xiàn)的壓性變化幅度明顯增大，分別是2011年1.7倍及2012年1.5倍。2013年7月14日、11月20日進(jìn)行兩次現(xiàn)場(chǎng)異常核實(shí)，認(rèn)為資料變化真實(shí)可靠。北南分量3次加速壓性變化期間的應(yīng)變量是2010—2012年同期平均變化量的3—13倍。北東分量6月10日至7月3日及9月1日至10日持續(xù)快速壓性變化與2010—2012年同期的持續(xù)張性變化不同，11月5日至18日的壓性應(yīng)變速率大于前兩次。東西分量6月21日至7月31日及9月1日至10日持續(xù)快速壓性變化不同于2010—2012年同期的張性、壓性交替變化。北南、北東、東西分量3次準(zhǔn)同步快速張、壓交替變化恢復(fù)正常后，發(fā)生于田7.3級(jí)地震，震前存在明顯的短期異常。2014年2月12日于田7.3級(jí)地震前，烏什多分量鉆孔應(yīng)變4個(gè)分量于2月2日至7日出現(xiàn)不同程度的畸變、掉格和突跳變化［圖5（b）］，震后數(shù)據(jù)曲線恢復(fù)正常，臨震異常顯著。

圖5 烏什臺(tái)鉆孔應(yīng)變儀日均值曲線（a）2011年—2014年3月19日日均值曲線；（b）2014年2月1日—12日分鐘值曲線Fig.5 Daily mean curve of borehole strain meter at Wushi Seismic Station （upward stands for tensional）

1.1.5 水位觀測(cè)震前異常。烏什臺(tái)在新46井架設(shè)靜水位儀和體應(yīng)變輔助觀測(cè)鉆孔水位觀測(cè)兩套儀器，兩套水位儀2007年6月架設(shè)，2008年1月投入觀測(cè)。傳感器投放深度一致，在井口下15 m，水位埋深5 m，觀測(cè)曲線有一定年變，變化形態(tài)相似，基本重疊，2011年后年變畸變，且趨勢(shì)性加速下降［圖6（a）］，2013年3月轉(zhuǎn)為趨勢(shì)性上升變化，6—11月出現(xiàn)3次加速上升—下降的交替變化，加速變化恢復(fù)后發(fā)生于田7.3級(jí)地震，震前存在一定的趨勢(shì)異常和短期異常［圖6（b）］。于田7.3級(jí)地震臨震階段，靜水位曲線2月2日出現(xiàn)突跳和掉格現(xiàn)象，顯示一定的臨震異常［圖6（c），圖6（d）］。

圖6 烏什臺(tái)靜水位日均值曲線（虛線為正常年變形態(tài)）（a）靜水位日均值；（b）鉆孔水位日均值；（c）靜水位分鐘值；（d）鉆孔水位分鐘值Fig.6 Daily mean curve of water level at Wushi Seismic Station （dashed lines as annual variation）

1.2 阿合奇地傾斜異常分析

阿合奇臺(tái)觀測(cè)山洞在臺(tái)站南側(cè)，距離臺(tái)站約200 m，臺(tái)基為石炭紀(jì)灰?guī)r，洞體巖性堅(jiān)硬，巖石較完整，山洞覆蓋層厚30 m，進(jìn)深30 m，觀測(cè)條件較好。阿合奇地傾斜1986年8月—2007年8月為模擬觀測(cè)，2007年9月改造為數(shù)字化觀測(cè)，2008年1月后資料變化穩(wěn)定。數(shù)字觀測(cè)以來，阿合奇地傾斜北南分量持續(xù)北傾，無明顯年變形態(tài)；東西分量年變形態(tài)清晰，在于田7.3級(jí)地震前23天（2014年1月20日）出現(xiàn)一組西傾轉(zhuǎn)東傾的短臨異常，地震后恢復(fù)西傾［圖7（a）］。2012年和2013年矢量呈反“S”形，走勢(shì)基本一致［圖7（b）］，2014年1月13日矢量出現(xiàn)打結(jié)現(xiàn)象，2月12日發(fā)生于田7.3級(jí)地震（震中距645km），震后后矢量基本恢復(fù)正常［圖7（c）］。

圖7 阿合奇地傾斜曲線（a）2013—2014年日均值曲線（圖中虛線為正常年變趨勢(shì)）；（b）2012年—2014年矢量曲線；（c）2014年矢量曲線Fig.7 Daily mean curve of ground tilt at Aheqi Seismic Station

2 結(jié)論

于田7.3級(jí)地震前，烏什臺(tái)與阿合奇臺(tái)形變資料和流體資料存在不同程度的趨勢(shì)異常和短臨震異常，主要表現(xiàn)為：①于田7.3級(jí)地震前3年，烏什水管儀和伸縮儀北南分量及體應(yīng)變發(fā)生準(zhǔn)同步趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折，而水管儀和伸縮儀東西分量還存在年變幅度顯著增大和年變畸變異常；②烏什分量式鉆孔應(yīng)變北南、北東、東西分量出現(xiàn)3次同步加速張、壓交替變化的短期異常，靜水位和體應(yīng)變輔助觀測(cè)水位與鉆孔應(yīng)變同期出現(xiàn)水位快速上升、下降的短期異常變化；震前烏什水管儀和阿合奇地傾斜矢量曲線打結(jié)，阿合奇地傾斜東西分量震前反向東傾，震后恢復(fù)西傾的短期異常明顯。于田7.3級(jí)地震前1—7天，烏什水管儀、伸縮儀觀測(cè)曲線存在畸變、掉格的臨震異常；③于田7.3級(jí)地震前，趨勢(shì)性轉(zhuǎn)折異常測(cè)項(xiàng)為烏什水管儀和伸縮儀北南分量，分量式鉆孔應(yīng)變北南分量震前的張、壓交替變化幅度明顯較大，可能反映了震前近南北方向的區(qū)域應(yīng)力的顯著變化。烏什水位的短期加速上升、下降變化，可能反映了地震發(fā)生的短期階段，烏什臺(tái)近南北方向的擠壓作用和張性應(yīng)變交替增強(qiáng)，導(dǎo)致震源區(qū)地下水位出現(xiàn)交替上升、下降變化。

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Precursory anomalies before Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang on Feb.12，2014

Xu Yangang，Pan Zhensheng，Jiang Zhiying and Zhang Jinping
（Aksu Seismic Station，Xinjiang Uygur Autonomous Region 843000，China）

Dynamic and morphological methods were used to study the deformation and fl uid data at Wushi and Aheqi seismic stations before Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang.The results showed that deformation and fl uid data of Wushi and Aheqi seismic stations appeared tendency and short term anomalies.The tendency anomalies appeared tendency turning and annual variation breaking.The short term anomaly appeared rate changing and vector knotting.The impending anomaly appeared mutation，drifting and distortion several days before Yutian MS7.3 earthquake.

Yutian MS7.3 earthquake，tendency anomaly，short term anomaly

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.04.013

徐衍剛（1973—），男，工程師，主要從事地震前兆觀測(cè)工作

新疆地震科學(xué)基金項(xiàng)目（20130204）資助

本文收到日期：2014-12-10