地球物理学报  2014, Vol. 57 Issue (2): 679-684   PDF    
新疆于田7.3级地震前瞻性预测回顾及其震后趋势分析
秦四清>, 薛雷, 李培, 李国梁    
中国科学院地质与地球物理研究所, 中国科学院工程地质力学重点实验室, 北京 100029
摘要:基于作者提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法,作者曾对于田地震区未来震情进行了前瞻性预测分析,给出了该地震区强(大)震事件的震级、震中经纬度、震源深度以及临界Benioff应变值四要素预测结果.将上述四要素预测结果与2014年2月12日新疆于田MS7.3级地震参数进行比较,表明:四要素预测值与实际值相差不大,对于田地震区的前瞻性中长期预测结果可信.此外,本文认为2008年新疆于田—策勒ML6.6级震群事件是2014年新疆于田7.3级地震发震的直接导火索.
关键词于田地震区     锁固段     预测方法     新疆于田7.3级地震    
A review of prospective prediction for the Yutian 7.3 earthquake in Xinjiang province and an analysis on future earthquake situation
QIN Si-Qing, XUE Lei, LI Pei, LI Guo-Liang    
Key Laboratory of Engineering Geomechanics, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China
Abstract: Based on the brittle failure theory of multiple locked patches in a seismogenic fault system and associated prediction method developed by us, the prediction results, including the magnitude, place, critical strain, and hypocentral depth of the oncoming strong earthquake for Yutian seismic zone have been published in advance. In comparison with the Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang occurred on 12 February 2014, they are almost identical, which indicates that our prospective prediction results are credible. Meanwhile, it is shown that the most immediate cause leading to the Yutian 7.3 earthquake occurred in Xinjiang is attributed to the Yutian-Cele ML6.6 earthquake swarm events in 2008.
Key words: Yutian seismic zone     Locked patch     Prediction method     Yutian 7.3 earthquake in Xinjiang    

1 引言

据中国地震台网测定:2014年2月12日17时19分,在新疆维吾尔自治区和田地区于田县(北纬36.1°,东经82.5°)发生MS7.3级地震,震源深度12 km(为便于后文叙述,我们将此次地震暂命名为新疆于田7.3级地震).据新疆维吾尔自治区民政厅报告,截至2月13日7时初步统计,此次地震造成 和田地区于田、民丰、策勒、洛浦、墨玉等5个县6300 余人受灾,900余人紧急转移安置,近300间房屋倒塌或严重损坏,2400余间一般损坏,部分牲畜棚圈损坏,178头(只)牲畜死亡,直接经济损失3300余万元.

新疆于田7.3级地震发生在我们所划定的于田地震区(见图1),分析表明:对该地震区未来震情的前瞻性预测结果与此次地震实际参数相差不大,可认为我们对于田地震区震情的前瞻性中长期预测结果可信.本文将重点回顾新疆于田7.3级地震的前瞻性预测过程,并对该地震区未来震情进行分析.

2 新疆于田7.3级地震的前瞻性预测过程回顾及孕震过程分析
2.1 新疆于田7.3级地震的前瞻性预测过程回顾

中国地震台网提供的地震目录数据对不同地震事件、甚至是同一地震事件,常采用不同的 震级标 度,如MSML等.在进行CBS(Cumulative Benioff Strain)值计算时,需按有关公式(秦四清等, 2013c)进行震级换算,统一换算为ML震级标度,然后依次计算能量和Benioff应变值.

我们对于田地震区未来震情先后进行过3次分析,每一次都是对强震孕育过程有了新认识和预测方法改进后进行的.

作者于2010年首次提出了孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法(秦四清等, 2010a; 秦四清等, 2010b),并针对中国及其周边地区未来震情进行了分析(秦四清等, 2010c; 秦四清, 2010d, e; 秦四清等, 2010f; 秦四清等, 2011),至 此完成了第1版《中国及其周边地震区划分图》,共 划分53个地震区.基于上述理论并结合孕震时空区域划分四项基本原则(秦四清等, 2010e),作者(秦四清等, 2011)首次划定了于田地震区,并对该地震 区未来震情作出了如下预测:“预测结果:震级7.2~ 7.3级,震源深度10~21 km,依据2008年ML6.6 级震群事件出现的震中位置及地震空区位置,可推 断未来大地震的震中位置在北纬35.6°,东经81.5°. 截 止到2010年6月6日,应变(CBS)监测值为6.526×108J1/2, 当监测值接近或达到临界失稳CBS值7.5×108J1/2时,大震可被适当的扰动触发”.以上即为我们第一次对于田地震区未来震情作出的前瞻性预测.

图 1 新疆于田地震区地震构造图 Fig. 1 Seismotectonic map of Yutian seismic zone in Xinjiang

之后随着研究的深入,我们对强震预测方法进行了完善,首次建立了锁固体破裂标志性地震震级Msc与峰值强度点地震震级Msf之间的量化关系(秦四清等, 2012a),同时对第1版《中国及其周边地震区划分图》进行了修订,所划分地震区数量增至69个,最终编制完成了第2版《中国及其周边地震区划分图》(秦四清等, 2013d).在此背景条件下,结合震情动态追踪,2013年6月作者对于田地震区未来震情进行了第二次分析(http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-698238.html 〖2014-02-16〗),给出了如下预测结果: “预测震级MS6.8~7.2级,震中位置在北纬36.4°、 东经81.5°左右(暂定),震源深度10~21 km,更准确的位置依赖于对震情的持续跟踪.截至到2013年6月9日,该地震区的CBS监测值约为7.087×108J1/2,距临界值7.5×108J1/2还有一段距离,按目前的地震活动性分析,在5年内将发震”.

2014年2月11日于田地震区发生了MS5.4级地震,作者在科学网博客发表博文对该地震区未来震情又进行了第三次分析(http://blog.sciencenet.cn/blog-575926-766587.html 〖2014-02-16〗).由于2013年8月底我们编制完成了第3版《中国及其周边地震区划分图》(共76个地震区)(秦四清等, 2013a; 秦四清等, 2013b),因此此次震情分析基于最新划分的于田地震区进行,计算所得临界CBS值为7.38×108J1/2.2014年2月11日MS5.4级标志性前震震群发生后,于田7.3级地震发生前,于田地震区监测CBS值达到7.23×108 J1/2.与第二次分析相比,监测CBS值与临界CBS值更为接近,为此将发震时间尺度由5年调整为3年.

为便于对三次预测结果和实际值进行比较,我们将相关数据列于 表1.不难看出,随着对震情的动态跟踪和预测方法的改进,预测结果特别是震中经纬度和预测临界CBS值越来越接近于实际值,而实际震级MS7.3(中国地震台网测定值)与我们所预测震级范围6.8~7.2级略有出入.至于预测临界CBS值与实际CBS值之间约2%的差异,我们分析主要是由于地震序列中震级精度偏差所引起.以1992年4月5日发生于新疆策勒的MS5.6级地震为例,中国地震台网测定值为MS5.6级,而美国国家地震信息中心给出的震级为M5.7级.对2008年3月20日发生于于田—策勒ML6.6级地震震级,不同科研机构给出的测定值不同(见 表2),不难看出,即使对同一地震事件不同机构所测震级也往往不同,有时甚至相差很大.在进行临界CBS值计算时,地震序列中地震震级特别是大事件震级对计算临界CBS值影响很大,故如何合理筛选大事件震级尤为重要.秦四清等(2012a; 2014)的最新研究表明:锁固体破裂标志性地震震级Msc与峰值强度点地震震级Msf之间一般相差不超过1.0,换句话说,根据1992年新疆策勒MS5.6(M5.7)级地震能预测的未来最大地震震级不超过MS6.7级,为此我们认为2008年3月20日于田—策勒地震震级为ML6.6级较为合理,而M7.2级甚至MS7.5级则偏高.若2008年于田—策勒地震按照MS6.7级考虑,则2014年2月12日新疆于田7.3级地震发震前实际监测CBS值约为7.36×108J1/2,与计算所得临界CBS值7.38×108J1/2基本一致.由此可见,大事件震级对预测震级及发震时间的判断影响很大.

表 1 于田地震区强震预测结果及实际值 Table 1 Prediction results of Yutian seismic zone and verifications

表 2 中国和美国地震台网测定的2008年3月20日新疆于田—策勒地震震级 Table 2The magnitude of the Yutian-Cele earthquake on 20 March 2008 in Xinjiang provided by CENC and NEIC

综上分析,从中长期预测尺度而言,可认为对于田地震区的四要素预测结果可信.结合之前多次前瞻性预测案例(秦四清和薛雷, 2011; 秦四清等, 2012b,2013d,2014),说明我们提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法是正确的,经得起重复性检验.尽管如此,基于目前认识,要进一步做到短临预测仍有很大难度,仍需在预测实践中不断摸索.

2.2 新疆于田7.3级地震孕震过程分析

事实上,作者提出的孕震断层多锁固段脆性破裂理论及相关预测方法不仅能够对一个地震区的未 来震情作出判断,而且能够建立其孕震周期内若干历史强(大)震事件之间的力学联系,从而可揭示地震区强(大)震孕育过程,这是目前其它地震预测理论方法所不具备的.

图2示出了于田地震区多锁固段逐次累进性破裂过程中中强震、强震、大震事件之间的力学联系.可看出1975年MS6.1级三震震群事件已使其对应的锁固段发生宏观破裂,之后根据1992年新疆策勒MS5.6级震群事件可较准确地预测到2008年新疆于田—策勒ML6.6级地震在临界失稳点处的应变值,由于ML6.6级震群事件并未使其对应的锁固段破裂到达其峰值强度点,其后必有更大的事件发生,从而可由2008年ML6.6级震群事件起点对应的CBS值,给出2014年新疆于田7.3级地震发震前的CBS值.

图 2 于田地震区1920-10-2—2014-02-15之间CBS值与时间关系
横坐标对应的时间减去3000年为实际年份.
Fig.2 Temporal distribution of cumulative Benioff strain in the period from 12 October 1920 to 15 February 2014 for the Yutian seismic zone
The real time is the value on the horizontal axis minus 3000 years.
3 震后趋势研判

2014年新疆于田7.3级地震发生后,于田地震区未来是否还有更大地震事件发生?这本质上取决于于田地震区是否尚有能发生更大地震的锁固段存在.为此,建议有关部门借助地质与地球物理方法相结合的技术手段,对该地震区各活动断裂的发震潜力进行调查评估研究.在锁固段分布情况及未来地震活动性尚不明确条件下,我们只能根据现有资料进行初步分析.根据文献记载,于田地震区曾发生过MS≥6.5级地震2次(见 表3),因此我们初步推测于田地震区是MS6.8级地震危险区.

表 3于田地震区MS≥6.5级地震事件 Table 3 The earthquake events with MS≥6.5 in Yutian seismic zone

原理上一个地震区某一轮孕震周期内主震事件发生前所积累的能量应等效于主震和余震事件释放的能量之和.由于一般情况下,余震事件释放能量的总和与主震释放的能量相比是个小量,则主震事件发生前积累的能量约等效于主震事件本身释放的能量.对于田地震区的计算表明:本轮孕育震周期新疆于田7.3级地震发生前所积累的应变能约等效于一个MS7.17级地震对应的能量,若此次新疆于田地震震级最终确认为MS≥7.1级的某个震级,则可认为其是一次主震事件,本轮孕育周期内不会发生更大地震,余震活动结束后本轮孕震周期结束,之后进入新一轮孕震周期.若最终确认的震级小于MS7.1级,则需结合锁固段调查和未来地震活动性分析,才能给出明确结论.

表4列出了不同科研机构给出的2014年2月12日新疆于田地震震级,除中国地震台网测定值外,其它机构给出的震级均在6.8~7.2级之间,震级类型为MwMS.Wells和Coppersmith(1994)研究发现:地震震级在5.7~8.0级之间时,矩震级Mw与面波震级MS之间没有系统偏差,即在此范围内两者震级大小应相等或相差不大.综上判断,我们 认为此次新疆于田地震震级不会超过MS7.2级,中国地震台网测定值略偏高.建议相关部门进一步复核此次新疆于田地震震级,以便对于田地震区未来震情作出明确判断.

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

4.1 基于孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法,对新疆于田地震区的四要素预测结果与实际发震参数较为接近.

4.2 新疆于田7.3级地震的直接导火索是2008年新疆于田—策勒ML6.6级震群事件.

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