2022, Vol. 42
新疆伽师地区人口密集，强震多发且地震序列复杂。2020-01-19伽师县发生MS6.4地震，震前出现地震条带、地震平静、小震群等传统地震活动性异常，但是震中附近地球物理观测测项较少，因此用于震情判定的依据略显不足。视应力是有效的数字地震学预测方法，在中强地震前会出现不同程度的异常[1-6]。本文总结了2010年以来柯坪块体5.0级及以上地震震前视应力异常特征，分析伽师6.4级地震前后视应力的时空变化，以期为后续柯坪块体5.0级及以上地震研判提供依据。
1 研究区概况及资料选取伽师6.4级地震发生在柯坪逆冲推覆构造带，由5~6排褶皱-逆断裂带及其之间的新生代盆地或谷地构成。李金等[7]根据伽师6.4级地震主震的位置、余震的空间分布特征及震源区断裂的产状特征推测其发震构造为SN向的缓倾角破裂，其滑动可能主要集中在柯坪塔格推覆构造滑脱面附近的区域。
本文以柯坪块体(39.10°~42.07°N，76.24°~81.59°E，图 1)为研究对象。目前柯坪块体的地震监测能力可达到ML2.7[8]。为避免余震对计算结果的影响，本文选用的地震目录已删除余震。考虑到波形质量对计算结果的影响，资料选取时遵循以下要求：2010~2020年ML≥3.0且震中距≤220 km的非余震地震事件；记录清楚、信噪比大于等于2；地震波至少被5个台站记录到。
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图 1 柯坪块体2010年以来5.0级及以上地震震中及台站分布 Fig. 1 Distribution of seismic stations and M≥5.0 earthquake epicenters in Keping block since 2010 |
根据上节资料计算研究区地震视应力与震级关系(图 2)。可以看出，地震视应力与震级具有一定的正相关关系，ML4.0~4.9地震视应力值明显高于ML3.0~3.9地震。拟合可得地震视应力和震级的关系式为logσapp=1.589 2ML－5.008 5，两者相关系数r=0.879 3。
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图 2 视应力与震级关系 Fig. 2 Relationship between apparent stress and magnitude |
因ML4.0~4.9地震平均视应力明显高于ML3.0~3.9地震，故将震级分成2段分别计算与视应力的关系。计算可得，ML3.0~3.9地震视应力为0.030~0.584 MPa，平均视应力为0.146 MPa；ML4.0~4.9地震视应力为0.174~2.217 MPa，平均视应力为0.448 MPa。
3.2 柯坪块体地震视应力随时间的变化2010年以来，柯坪块体5.0级及以上地震呈活跃-平静-活跃状态：2010~2015-01为活跃状态；2015-02~2018-08呈平静状态；2018-09以后再次呈活跃状态(图 3)。
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图 3 2010年以来柯坪块体5.0级及以上地震M-T图 Fig. 3 M-T chart with M≥5.0 earthquakes in Keping block since 2010 |
以15个地震视应力值为窗长，1个地震视应力值为步长，滑动计算视应力平均值，得到其时序曲线(图 4)。可以看出，2010~2011-06 ML3.0~ 3.9地震视应力值变化较为稳定；2011-07~2015-02地震视应力值出现明显的高值-低值变化，期间发生6次中强地震；2015-03~2018-02地震视应力值在低值状态平稳变化；2018-03开始，地震视应力值出现上升变化，2018-08恢复到低值水平，2018-09-04发生伽师5.5级地震、2018-11-04发生阿图什5.1级地震，此后视应力值处于低值状态；2019-08开始，视应力值出现高值现象，在高值过程中发生2019-10-27乌什5.0级地震，震后异常仍持续，2019-12达到最高值，之后2020-01-19发生伽师6.4级地震、2020-05-09发生柯坪5.2级地震；2020-06视应力值恢复低值水平。由图 3、4可知，柯坪块体5.0级及以上地震活跃时期，地震视应力值出现明显高值变化；柯坪块体5.0级及以上地震平静时期，地震视应力值较低且变化平稳。
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图 4 柯坪块体ML3.0~3.9地震视应力随时间变化序列 Fig. 4 Temporal sequence of apparent stress of ML3.0-3.9 earthquakes in Keping block |
从图 4还可以看出，柯坪块体2011年以来发生11次5.0级及以上地震，其中10次地震前出现视应力值高于0.160 MPa的现象。视应力高值异常持续时间为3~11个月，当视应力值超阈值(0.160 MPa)时间达到3个月则认定为视应力高值异常，地震发生在高值过程中或异常结束3个月内，震后3个月内地震视应力值恢复至低值水平(表 1)。
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表 1 柯坪块体5.0级及以上地震视应力异常特征 Tab. 1 Apparent stress anomaly characteristics of M≥5.0 earthquakes in Keping block |
表 2为柯坪块体2010年以来发生的5.0级及以上地震前后的ML3.0~3.9地震视应力空间分布。可以看出，该区2011~2020年发生11次5.0级及以上地震，9次地震前地震视应力出现异常，地震发生在异常过程中或异常结束后2个月内，震中位于异常区内或周边50 km范围内。地震视应力高值异常出现于震前1~6个月，震后0~5个月异常消失。
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表 2 柯坪块体5.0级及以上地震视应力空间异常 Tab. 2 The spatial anomaly of apparent stress of M≥5.0 earthquakes in Keping block |
以2019-10-27乌什5.0级和2020-01-19伽师6.4级地震为例分析柯坪块体5.0级及以上地震前后视应力的空间演化特征。2019-07在乌什西南部出现视应力高值异常(图 5(a))，2019-08异常持续，同时在喀什-巴楚地区出现视应力高值异常(图 5(b))，2019-09异常持续，2019-10-27在乌什西南异常区北部发生乌什5.0级地震(图 5(c))。地震后2020-01该异常区域消失(图 5(e))。喀什-巴楚地区视应力高值异常在2019-10有所降低(图 5(c))，2020-01-19在异常区内发生伽师6.4级地震，2020-04异常消失(图 5(f))。
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图 5 乌什5.0级地震和伽师6.4级地震前后视应力演化 Fig. 5 Apparent stress evolution before and after Wushi MS5.0 and Jiashi MS6.4 earthquakes |
1) 分析震源参数的标度关系可知，地震视应力与震级呈较好的正相关关系。
2) 柯坪块体ML3.0~3.9地震视应力随时间变化特征显示，柯坪块体5.0级及以上地震发生前视应力异常特征表现为高值-低值-发震或者高值-发震，表明柯坪块体5.0级及以上地震发生前该区域存在应力增强现象。视应力高值异常持续3~11个月，地震发生在高值过程中或异常结束后3个月内，地震发生后3个月内视应力恢复到低值水平。伽师6.4级地震发生在视应力高值过程中，地震后3个月视应力恢复到低值水平。
3) 从视应力空间分布特征来看，柯坪块体5.0级及以上地震前震源区及附近50 km范围内会出现视应力高值异常集中区。视应力高值异常出现于震前1~6个月，震后0~5个月异常消失。伽师6.4级地震震前5个月在震源区出现高值异常，地震后3个月后高值异常消失。
综合分析认为，柯坪块体ML3.0~3.9地震视应力在时间和空间上的异常变化特征可为柯坪块体5.0级及以上地震的判定提供参考依据，该区地震视应力异常阈值为0.160 MPa。
由于地震的复杂性和影响视应力计算的因素较多，本文提取的异常指标也是经验性的，且2010年以来柯坪块体仅发生1次6.0级及以上地震，下一步将根据该区的实际地震活动检验6.0级及以上地震和5.0级及以上地震前视应力异常有无区别，以期为该区的震情判定提供更准确的依据。
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