0 引言

根据中国地震台网测定，北京时间2017年5月11日05时58分，新疆喀什地区塔什库尔干塔吉克自治县发生M_S 5.5地震，震中位置37.2°N，84.8°E，震源深度9 km，震中距塔什库尔干24 km，距喀什市区220 km。此次地震发生在新疆地震监测能力较强地区，震中300 km范围内分布10个地震前兆台站，涵盖形变、流体、电磁等学科17套观测仪器，其中地磁2套、体应变1套、地倾斜6套、水温水位3套、岩石地温5套。喀什地区历史地震资料完整，累积时间较长，前后数据衔接规范，可靠性高，地震预报效能大部分为A级和B级。通过对多种观测手段的分析发现，此次M_S 5.5地震前喀什地磁和伽师55井深层水温等出现明显的短期异常变化。

1 地震构造背景及资料选取

塔什库尔干塔吉克自治县M_S 5.5地震矩张量反演结果显示，此次地震为走滑兼逆冲型，断层节面Ⅰ：走向169°，倾角44°，滑动角：-83°；节面Ⅱ：走向339°，倾角46°，滑动角：-97°，矩心深度为7 km(http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/275080.shtml)。根据精定位与现场科学考察结果初步判定此次地震发生在喀喇昆仑断裂附近(图 1)。历史上，此次震中100 km范围内发生9次5.0级以上地震，其中6级以上地震4次，最大为1895年7月5日塔什库尔干M_S 7.0地震，而塔什库尔干5.5级地震位于此M_S 7.0地震破裂区范围，距震中约20 km(图 1)。

按照索波列夫(1997)提出的地震应力应变影响最大范围公式R = 10^0.433M进行计算，可得到塔什库尔干M_S 5.5地震的最大应力应变影响范围达震中距250 km左右。因此，选取塔什库尔干5.5级地震震中距300 km范围内记录的地震前兆观测资料，运用各种前兆分析方法进行全面扫描，深入梳理。结果显示，震前监测效能范围的地磁、流体观测手段均出现异常变化，且以短期异常为主，而形变学科震前异常不显著。

2 地磁异常分析

地磁场的日变化是由于应力作用，地下介质的物理特性发生改变而引起的(丁鉴海等，2009)。此次塔什库尔干M_S 5.5地震震中距喀什地磁台约220 km，该台站地磁出现异常变化，分别给出地磁垂直分量日变化幅度逐日比、加卸载响应比和地磁低点位移等的震前异常分析结果。

1.1 地磁日变幅逐日比

曾小苹等(1996)分析了地磁场垂直分量(Z)日变幅及其与极小值之比和地震的关系，发现高比值与台站周边地震有良好的对应关系。在应用该法的过程中，冯志生等(2001)发现式(1)中简单比值(本文称为地磁垂直分量日变化幅度逐日比值)的高值与台站周边地震也有良好对应效果。公式如下

$ Y = A\left({{t_1}} \right)/A\left({{t_2}} \right) $

(1)

其中，Y为地磁垂直分量日变化幅度逐日比值，A(t₁)为地磁垂直分量日变化幅度，t₂ = t₁+1，t₁为观测日期。

不同地区的阈值并不完全相同，将逐日比运用于区域震情判定前确定阈值比较重要，阈值设定不合理会导致虚报或漏报。艾萨·伊斯马伊力等(2017)利用喀什台地磁垂直分量2008—2016年数字化地震资料计算日变幅及其逐日比(其中，逐日比计算采用冯志生推出的地震地磁分析预报程序，在计算日变幅时先对分钟值数据进行48阶傅氏拟合滤波，因此仪器自身噪声基本不会对计算结果产生影响，地磁其他方法下同)，对喀什地磁日变幅逐日比映震效果进行分析。其结果表明，日变幅逐日比异常与台站周围地震有较好的对应效果，且通过了具有97.5%置信水平的R值评分检验，具有较好的预报效能。以往震例显示，喀什地磁逐日比异常指标为短期异常指标(艾萨·伊斯马伊力，2017)。2017年2月7日喀什地磁台2套仪器Z分量日变幅逐日比出现超阈值的高值异常，异常出现到发震92天，异常时段无磁暴及人为干扰影响，结合震例，可判定为本次地震的前兆异常，异常特征为短期异常(图 2)。

1.2 地磁日变幅加卸载响应比

地磁加卸载响应比是曾小平等(1996)等由尹祥础等(1994)等提出的加卸载响应比理论向地震地磁学的延拓(冯志生等，2000)，将磁扰过程作为地球磁场对太阳风加载和卸载响应的过程。以垂直分量Z为例，取Z分量的日变幅度作为计算加卸载响应比的参量，定义响应比P(Z)为

$ P\left(Z \right) = \Delta {Z_ + }/\Delta {Z_ - } $

(2)

其中，下角标“+”号表示加载，“-”表示卸载。

冯志生等(2000)、朱燕等(2001)、戴勇等(2015)在华东、新疆、青海区域利用加卸载响应比法研究其映震效果，结果表明，加卸载响应比高值与邻区中强震有一定对应关系。如：朱燕等(2001)利用喀什台地磁垂直分量1984—2000年的时均值资料，计算日变幅及其加卸载响应比，结果表明，喀什地磁加卸载响应比高值异常与台站周围发生的中强地震有较好的对应效果，且通过具有97.5%置信水平的R值评分检验，表明具有较好的地震预报效能，喀什地磁异常指标为中短期异常指标(艾萨·伊斯马伊力，2017)。2017年3月7日喀什地磁台Z分量日变幅加卸载响应比出现超限高值异常，异常出现到此次5.5级地震发生历时64天，且异常时段无磁暴及人为干扰影响，结合以往震例，判定此次地磁短期异常为本次地震的前兆异常(图 3)。

1.3 地磁低点位移

丁鉴海等(2009)利用中国地磁台网多年记录资料，研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布的异常特征，即“低点位移”现象。这种少见的地磁异常现象与地震的发生有较好的相关性，发震时间多为异常出现以后的1—2个月，发震地区在低点位移突变分界线附近(丁鉴海等，2009)。2017年3月6日中国大陆地磁场出现低点位移异常，同年5月11日塔什库尔干M_S 5.5地震即发生在地磁低点位移突变分界线附近，异常结束到发震间隔62天(图 4)。

3 地下流体异常

地壳流体是反映地壳应力与形变关系的敏感介质。地震的孕育和发生必然引起地壳流体物理化学特性变化(如水温的变化等)，从而造成水温(地温)等地热因子的变化以及前移。

新疆伽师55井位于伽师县玉代克里克乡，台基位于克孜勒河沉积、洪积扇形成的冲积平原上，地势具有西北高、东南低的特征。该井深292 m，水温观测探头安装在井下290 m处，2010年正式观测，深层水温观测受外围环境干扰少，2012年开始连续稳定。伽师55井深层水温变化幅度小，呈缓慢上升趋势。分析结果表明，水温异常性变化后3个月内350km内有较大概率发生中强以上地震，映震率较好(表 1)。以往震例表明，伽师55井深层水温异常为短期异常指标(颜龙等，2016)，多表现为水温的迅速下降变化，异常形态为快速下降—慢慢上升—发震。

伽师55井距塔什库尔干M_S 5.5地震震中约306 km，深层水温于2017年3月6日由趋势上升转为快速下降，连续下降19天，幅度达0.001 4 ℃，3月14日回升，4月24日恢复至年变值上下，异常结束，5月11日发生塔什库尔干M_S 5.5地震，异常特征与往年相似，仍为水温迅速下降—缓慢上升—发震。2016年1月—2017年5月伽师55井水温观测数据时序曲线见图 5。

4 结论

综上所述，2017年5月11日塔什库尔干M_S 5.5地震发生前，地震前兆观测资料在孕震的不同阶段均出现较为显著的异常。

震中附近地磁前兆观测资料记录到短期异常，即地磁垂直分量日变幅逐日比、加卸载响应比震前出现超限高值异常，分别震前92天和64天超限阈值；中国大陆2016年11月27日出现地磁低点位移异常，穿过震中附近地区。

震前不同时段不同地震地磁分析方法显示地震前兆异常信息，进一步证明，采用多种地磁分析方法以磁报震，预测时间段可缩至最短时间。

伽师55井深层水温出现下降—缓慢上升等变化。塔什库尔干M_S 5.5地震前兆异常相对集中在发震的短期阶段，地磁、流体前兆异常配套出现，不同地震前兆手段相互佐证，增强了异常可信度。这种特点一定程度上反映了地震发生前，构造应力场出现较为明显地增强，从而导致地下介质的物理特性，如电导率等发生改变，地下介质物理特性出现的变化可能引起变化磁场(应力场)的改变，从而导致地磁垂直分量日变幅(水温)或其形态的异常变化。另外，新疆地区地磁台站分布稀疏，且不均匀，可以通过单台资料处理进行震情判断。