南天山地震帶地震平靜與中強震關系再研究①

王筱榮,王 瓊

(新疆維吾爾自治區地震局,新疆,烏魯木齊830011)

南天山地震帶地震平靜與中強震關系再研究①

王筱榮,王 瓊

(新疆維吾爾自治區地震局,新疆,烏魯木齊830011)

地震活動的平靜現象可分為4種:無震平靜和震后平靜可歸于非前兆性平靜;震前平靜和場兆平靜則可歸于前兆性平靜。本文分類統計了南天山地震帶東、西段的地震平靜現象,分析了平靜特征及其與主震的關系。平靜的層次性特點有助于判定未來震級和地點。

新疆;南天山地震帶;前兆性平靜;非前兆性平靜;中強震

Abstract:There are four typesof seismic quiescence:Non-earthquake quiescence and quiescence afterearthquake are regarded as non-p recursor quiescence,quiescence before earthquake and field-p recursor quiescence are precurso rquiescence.In thispaper,the seismic quiescence phenomena in the both eastern and western part of southern Tianshan seismic belt are statistically divided in different types,the characteristicsof the quiescence and relationship withm ainshoch are analyzed.Research on the characters for different seismic quiescence levelishelpful for judging them agnitude and position of future earthquake.

Keywords:X in jiang Uygur Au tonom ousReg ion;Sou thern T ian shan seism ic belt;Precursor qu iescence;Non-precursor qu iescence;M odera te-strong ear thquake

0 引言

強震前的地震活動平靜現象較為普遍。早在1961年對河源水庫地震監測中平靜與后續地震的關系已普遍為現場工作者所關注。密集-平靜-大震的預報經驗始于邢臺地震,在海城地震中得到了有效應用[1]。由于其普遍性,地震平靜現象被認為是具有物理意義的地震前兆,并被作為地震預報的重要依據。

地震平靜是指在某個研究區內某一時間段地震活動明顯偏離該區地震活動平均背景的情形。大震前地震平靜現象的物理機制,國內外學者從不同角度進行了大量研究[2-4]。馬勝利等人基于巖石變形聲發射實驗結果討論了大震前地震活動平靜現象的機制,認為大地震前斷層的“蠕滑一勻阻化”過程是造成地震活動平靜現象的可能機制[5]。

實際工作中我們常遇到平靜發生后并未發生預期地震的現象,迫使我們不得不對平靜現象進行重新認識。新疆天山地區地震活動較為頻繁,由于北天山中強震前地震平靜現象不顯著[6],而南天山地震帶不但中強震頻發,且為主要地震監視區,故本文以南天山地震帶為對象開展對地震帶平靜現象的研究。

1 資料與方法

本文選用新疆地震局地震目錄。該目錄1970年以來4級以上地震無遺漏,從而保證了分析結果的可信度。分析中剔除了余震。各地震帶范圍由第四代區劃圖確定。

南天山地震帶東、西段年平均分別發生4次和6.8次4級地震。將可能發生1次4級地震的2倍時長作為平靜發生的掃描窗長,得到東、西段4級地震平靜掃描窗長分別為6個月和4個月。以南天山東、西段出現大于6個月和4個月的平靜后,8個月內東、西段發生的5級以上和6級以上地震作為目標地震。同理,新疆年均發生5級地震4次,6個月5級地震平靜可作為新疆1年內發生6.5級以上強震的前兆異常。

本文規定:對某一構造帶而言,發生中強震后的地震平靜現象為震后平靜;構造帶與大區域大體相同時間段出現的平靜為場兆平靜;某區域或構造帶震前出現的平靜為震前平靜;某區域或構造帶未對應目標地震的平靜現象為無震平靜。無震平靜和震后平靜都可歸于非前兆性平靜,這樣能更客觀的反映平靜狀態,也利于地震趨勢判定。

2 南天山地震帶西段地震平靜現象

2.1 平靜現象分類統計

由圖1,1970年以來南天山地震帶西段4級以上地震平靜出現28次。以6級以上地震作為目標地震,則西段12次(組)6級地震前11次出現了4級地震平靜,其中7次目標地震發生在3個月內,4次目標地震發生在8個月內,所有目標地震均發生在柯坪塊體;震后平靜出現4次;場兆平靜出現12次,都與天山和西昆侖交匯區6級以上地震或天山地震帶近場7級以上強震相關;無震平靜5次。有3次平靜現象可能和兩種因素有關,統計中暫且都予以考慮。

除去4次震后平靜,24次平靜對應研究區內6級以上地震的占46%,其中平靜后3個月發震的占對應地震數的73%。由此可見異常平靜的前兆意義。

圖1 南天山地震帶西段1970年以來4級以上地震時序圖Fig.1 M-tdiagram of MS≥4 earthquakes since 1970 in thewestern partof Southern Tianshan seismicbelt.

2.2 場兆性平靜分析

前已述及西段場兆性平靜占平靜總數的43%,這與該區的特殊構造位置有關。南天山地震帶西段和西昆侖地震帶北端緊密相連,此交匯區地震關聯性活動較強。將圖1中場兆性平靜和近場6級以上地震依次列于表1,結合圖2其關聯性活動更加清晰:6次場兆性平靜直接與交匯區6級以上地震相關,這些地震距南天山地震帶均在50 km范圍;5次場兆性平靜與距南天山地震帶500 km范圍內天山和昆侖地震帶7級以上地震相關;研究時段唯一一次8級地震雖然距南天山西段千公里之遙,但對構造帶及整個新疆的影響也很強。因此,構造復雜地區某條構造帶地震起伏,不但與自身中強震有關,還可能與相鄰構造未來中強震相關,這一點應特別引起關注。若將南天山西段上述場兆性平靜與近場6級以上地震聯系起來分析,該區平靜與地震的對應水平將提高到67%。

2.3 打破平靜4級地震空間分布特點

由圖1,6級地震發生前的平靜現象一種是被4級地震打破,另一種是由6級地震自身打破。為進一步弄清6級地震前短臨信息,對打破平靜地震與6級地震的空間分布情況進行了研究(篇幅所限圖略),相關結果列于表2。由表2,打破平靜后3個月內發生主震的有6次,占67%。打破平靜地震與后續主震構造關系密切的有4次,這些主震都發生在普昌斷裂東側;發震關系不密切的位于普昌斷裂西側或西南的伽師地區。另有兩次平靜由6級地震直接打破,主震分別位于普昌斷裂東西兩側。

表1 南天山西段場兆性平靜與近場及遠場地震關系

表2 南天山西段打破平靜地震相關參數

圖2 南天山地震帶西段與場兆性平靜相關的6級以上地震分布Fig.2 Epicen terdistribu tion of MS≥6 earthquakes in thewestern partof Southern Tianshan seismicbelt related to the field-precurso rquiescence.

3 南天山地震帶東段地震平靜現象

3.1 平靜現象分類統計

南天山地震帶東段4級地震平靜共出現24次,對應了11次5級以上地震,占14次(組)5級以上地震前平靜數的79%。其中8次目標地震發生在3個月內,2次目標地震發生在8個月內,1次相隔14個月。震后平靜出現7次,占平靜總數的29%;場兆性平靜出現4次;無震平靜出現3次(圖3)。扣除震后平靜,5級地震前4級地震平靜6個月以上占平靜總次數的65%,可見平靜現象在東段也具有一定的前兆意義。中強震發生在平靜后14個月的這次事件較為特殊,由圖3可知,經過1996年長期平靜和1997年相對平靜后,東段15個月內連續發生6次5級以上地震,是1950年以來該段短時間發震次數最多的一次中強震成組活動事件。

3.2 場兆性平靜分析

南天山地震帶東段場兆性平靜占平靜總數的17%,由圖3可知它們分別出現在1973-1974年、1984年、1985年和2001年。在此期間1974年8月烏恰發生了7.3級地震,1985年8月烏恰發生7.1級地震,2001年11月昆侖山口西發生8.1級地震。結合圖5不難看出,1973-1974年帶內平靜與新疆5級地震平靜時段有重合,推測前期平靜可能反映了帶內震后平靜,后期與新疆5級地震重合的平靜時段可視為場兆平靜。1985年烏恰7級地震前1.5年新疆都處于平靜狀態,東段1984年和1985年出現的2次平靜可能都與這次7級地震有關。

圖3 南天山地震帶東段1970年以來4級以上地震時序圖Fig.3 M-t diagram of MS≥4 earthquakes since 1970 in the eastern partof Southern Tianshan seism ic belt.

表3 南天山東段場兆性平靜與近場及遠場地震關系

3.3 打破平靜地震空間分布特點

從圖3可見,打破平靜也分為2種,一種是由4級完成,另一種是由5級以上地震自身完成。4級地震打破平靜至5級地震發生時間段內地震分布情況見圖4和表4。由表4,8組地震中5級以上地震發生在打破平靜后3個月內的有5次。除1976年地震較特殊外,打破平靜后4級地震分布與后續5級地震震中關系密切的有5例。

表4 南天山東段打破平靜地震相關參數

1976年1月10日庫車地震前經歷了2次平靜,第一次打破平靜地震與1976年庫車地震關系密切,第二次打破平靜地震與1976年庫車地震位置關系不大(圖4(a))。

統計表明,東段4級地震年均自然發生概率為3.76次,表4中5次發震位置相關的地震打破平靜至主震發生時段內4級地震個數均高于月均值。事實上,1976年1月6日庫車地震前1975年2月至5月震區附近地區也連續發生了4次4級地震,其位置關系也較密切。基于上述兩點認為,南天山地震帶東段平靜發生后4級地震集中分布區是未來較短時間內發生5級以上地震的首選地區。2008年8月30日和靜5.6級地震證明了上述結論的正確性: 2007年12月至2008年7月東段4級地震平靜8個月,2008年7月29日和8月22日斷裂帶發生2次4級地震,和靜5.6級地震與2次4級地震構造關系密切。震前作者對該地震作出了明確的判定。

另外,南天山和中天山構造交匯部位和庫爾勒東部地區4級地震年均水平僅為0.46和0.70次,兩區4級地震活動遠低于南天山東段3.76次的年均水平。此區正是由5級地震直接打破平靜中強震發震區,這可能是2區中強震前地震活動不同于其它地震的因素之一。仍有幾次非直接發震的5級地震發生在上述弱活動區,結合圖3和圖4可見,這幾次地震恰恰發生在東段5級地震成組活動時段,表明東段5級地震成組活動時期不同層次的地震活動會波及到整個東段。

圖4 南天山地震帶東段打破平靜4級地震與后續主震分布Fig.4 Epicenters of MS4 earth quakes which endquie scenceand following mainshocks jintheeas tempart of Southern Tianshans eismicbelt

4 平靜的層次性與中強震的關系

我們注意到,一些平靜現象在南天山地震帶的東、西段大致相同的時間出現,他們似與大范圍內的大震活動有關。對比分析南天山東段、西段和新疆5級地震平靜現象,這些大致同步的平靜與強震關系密切。換言之,構造帶中小地震平靜反映了自身的中強地震前兆;伴隨上述平靜新疆大范圍出現中等以上地震平靜則反映了大區域強震前兆。這種不同層次的平靜現象的甄別有利于強震的識別。例如:南天山東段1976年1月10日庫車地震前經歷了2次平靜,第一次平靜發生在1973年年中至1974年年中(圖3),而1974年1月至7月南天山西段也出現了平靜(圖1),1974年1月至7月新疆5級地震同步平靜(圖5),據此判斷新疆存在發生強震的可能。事實上,這次不同層次的平靜與1974年8月11日烏恰7.3級地震相關。第二次平靜出現在1975年,但同期新疆未出現5級地震平靜,1976年1月10日在南天山東段庫車附近發生5.8級地震。2001年昆侖山口西8.1級地震前也有類似情況發生。

圖5 新疆5級以上地震與周邊7級以上地震時序圖Fig.5 M-tdiagram of MS≥5 earthquakes in Xinjiang and MS≥7 earthquakes in ad jacentareas.

也有平靜后不但構造帶發生中強震,新疆及其邊鄰地區也發生強震的情況。如1991-1992年間不同區域出現平靜,1992年8月19日吉爾吉斯斯坦發生7.5級地震,南天山東段1992年11月至1993年2月分別發生5.4級和5.7級地震。因此,利用不同層次的平靜現象判定構造帶是否發震還應配合其他方法。

通過上述分析認為平靜的層次性和中強震的關系為:當南天山東、西段4級地震滿足平靜指標,且該平靜與新疆5級地震平靜大致同步,應該考慮新疆及周邊發生強震的可能;若僅在南天山西段或東段發生平靜而新疆大范圍未出現平靜,則后續主震發生在上述2區的可能性較大,且發震震級較小。

5 討論與結論

(1)將特定區域的平靜分為震前平靜、震后平靜、場兆平靜和無震平靜較為符合客觀實際。無震平靜和震后平靜都可歸于非前兆性平靜,震前平靜和場兆平靜可以歸于前兆性平靜。本文研究區中無震平靜占平靜總數的15%,震后平靜占21%,場兆平靜占30%。若將震后平靜剔除則平靜對應地震達52%。蔣海昆等對華北地區1970年以來34次5級以上地震研究表明,18次地震前出現平靜,也占平靜總數的52%[7]。實際工作中震后平靜和場兆平靜易于區別,而震前平靜和無震平靜較難辨別。某一區域的無震平靜又有可能是強震前分層次平靜中的一個組成部分。盡管平靜現象復雜多變,我們仍能從平靜現象中提取中強震前有效信息,畢竟無震平靜僅占平靜總數的15%。當甄別了場兆性和震后平靜后,震前平靜確定率將有所提高。

(2)大區域一次較強地震后構造帶積累的地震能量釋放較充分,導致區域地震活動不活躍,可能是震后出現平靜的原因。例如新疆阿圖什地區歷史平均每3.2年發生一次6級以上地震,但1902年新疆阿圖什8.3級地震發生后,震區120 km半徑范圍內42年未發生6級以上地震。馬禾青等在研究藏、青、川、滇交界地區地震活動中也有類似發現[8]。

(3)平靜的層次性分析可以有效提高對平靜狀態的認知,也利于不同范圍地震震情判定。對新疆地震活動主體區進行嘗試性研究認為,分層次研究平靜現象有利于區域強震的預測和構造帶中強震的辨別。

(4)南天山東段和南天山西段的普昌斷裂以東地區,打破平靜后4級地震分布與后續目標地震位置關系密切,因此上述區域平靜發生后4級地震的發震位置應予以關注。

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Further Research on the Relation between the Seismic Quiescence and Modera te-strong Earthquakes in the Sou thern Tian shan Seismic Belt

WANG Xiao-rong,WANGQiong

(Earthquake Adm inistration of Xinjiang UygurAu tonomous Region,Urum qi830011,China)

P315.75

A

1000-0844(2010)03-0279-07

2009-02-28

國家科技支撐計劃子專題(2006BAC01B03-04-02)

王筱榮(1957-),女(漢族),陜西米脂人,高級工程師。主要從事地震活動性研究及地震預報工作.