受到印度洋板块与欧亚板块碰撞相互推挤作用的影响，晚新生代以来青藏高原东北缘迅速抬升，构造变形强烈，区内分布多条第四纪活动的逆冲、走滑等深大断裂，以及控制现今强震活动的活断层（周民都等，2000；袁道阳，2003；沈旭章等，2013）。2022年1月8日青海门源发生M_S 6.9地震（下文简称门源地震）（37.77°N，101.26°E），发震构造为冷龙岭断裂。震源机制反演结果显示，此次地震破裂面呈左旋走滑性质（韩立波，2022）。2022年1月23日、3月26日，在青海德令哈相继发生M_S 5.8（38.44°N，97.37°E）、M_S 6.0（38.50°N，97.33°E）地震，且均为走滑型地震，发震构造可能是党河南山主峰断裂的次级断裂或隐伏断裂。

地震的孕育和发生本质上是地壳应变积累和释放的过程。利用应变观测，可以准确记录地下应力的变化信息，且多次记录到大震前后的应变异常（邱泽华等, 2004, 2009；马震等，2016）。此次门源地震前，青海地球物理场观测存在4项定点形变异常，其中德令哈地震台（下文简称德令哈台）钻孔应变测项具有中短期异常特征，台站距门源M_S 6.9地震及德令哈M_S 5.8、M_S 6.0地震震中分别为430 km、120 km、127 km。文中对德令哈钻孔应变资料进行梳理，并着重对多次地震前钻孔应变异常特征进行分析，以便更好地认识异常变化形态及与多次地震的关系，提取异常指标，为区域后续中强地震预测提供判定依据。

柴达木断陷盆地内部发育一系列新生代高角度逆冲断裂，新构造活动迹象明显（Meng et al，2008），近年来沿活动断裂带地震活动频繁，台站周边相继发生了2008年海西M_S 6.3、2009年海西M_S 6.4、2016年门源M_S 6.4等多次强震（图 1）。德令哈台位于该断陷盆地北缘（属荒漠半荒漠大陆气候，年降雨量约100 mm），台基岩性为花岗岩，观测环境良好。

图 1(Fig.1)

图 1 研究区域活动断裂分布及历史地震 Fig.1 Distribution of active faults and historical earthquakes in the study area

德令哈台钻孔应变观测井深约43.5 m，YRY-4钻孔应变仪（下文简称YRY-4仪）于2006年9月架设，数据采集器采样率为1次/s（苏维刚等，2021）。钻孔应变仪4个分量分别用S₁、S₂、S₃、S₄表示，其中S₁分量布设方位为NE28°，各分量依次相隔45°，见图 2(a)。钻孔应变整点值自洽分析结果[图 2(b)]显示，自观测以来，S₁ + S₃分量与S₂ + S₄分量数据变化形态较为一致，表明YRY-4仪测量精度和稳定性较高。受黑石山水库干扰影响，钻孔应变观测数据与该水库水位变化具有较好的相关性（马震等，2017；苏维刚等，2021）。

图 2(Fig.2)

图 2 德令哈台钻孔应变仪分量布设及面应变相关性 Fig.2 Component layout and surface strain correlation of borehole strain gauge at Delingha Seismic Station

自观测以来，德令哈钻孔应变资料连续、完整、稳定、可靠。该资料长时间尺度内出现阶段性转折异常能够反映台站附近应力场发生变化，存在强震孕育过程，短时间尺度异常对强震发生的指示意义较为明确。在2016年门源M_S 6.4地震和2022年门源M_S 6.9、德令哈M_S 5.8、M_S 6.0等地震发生前，德令哈钻孔应变均出现较为明显的异常变化，异常持续时间较短，统计结果见表 1。

表 1(Table 1

表 1 德令哈钻孔应变异常的震例统计Table 1 Statistics of earthquakes with abnormal borehole strain at Delingha Seismic Station 异常分量 钻孔应变异常统计 对应震例 震中距/km 异常开始时间 异常结束时间 特征 性质 S1 - S3 2015-11-15 2015-12-30 趋势转折 短期 2016年门源MS 6.4 370 S2 - S4 2015-11-15 2015-12-30 趋势转折 短期 2016年门源MS 6.4 370 S1 - S3 2021-08-20 2021-11-15 趋势转折 短期 2022年门源MS 6.9、德令哈MS 5.8、MS 6.0 340 S2 - S4 2021-08-20 2021-11-15 趋势转折 短期 2022年门源MS 6.9、德令哈MS 5.8、MS 6.0 340 S2 2021-08-20 2021-11-15 趋势转折 短期 2022年门源MS 6.9、德令哈MS 5.8、MS 6.0 340 S3 2021-08-20 2021-11-15 趋势转折 短期 2022年门源MS 6.9、德令哈MS 5.8、MS 6.0 340

表 1 德令哈钻孔应变异常的震例统计 Table 1 Statistics of earthquakes with abnormal borehole strain at Delingha Seismic Station

2007年以来，在黑石山水库干扰背景下，德令哈钻孔应变初始四分量呈较稳定的变化形态，在年尺度范围内呈周期性张压起伏变化趋势，具体表现为：每年5月至9月以压性变化为主，10月至次年4月以张性变化为主（图 3）。2017年初，钻孔应变S₁、S₃分量同步出现压性变化。除德令哈钻孔应变出现背景性异常外，2018年、2020年格尔木钻孔应变和湟源钻孔应变相继出现趋势转折异常变化，压性增强，说明在青海北部地区存在区域应力调整过程。

图 3(Fig.3)

图 3 德令哈钻孔应变观测时序曲线 Fig.3 Time series curve of Delingha borehole strain

选取德令哈台2007年以来钻孔应变数据进行长趋势特征分析，结果发现，在2008—2016年青海北部海西M_S 6.3等3次6级强震发生前，原始四分量未出现明显异常变化（图 3）。利用整点值数据计算差应变S₁ - S₃、S₂ - S₄，结果显示，在2007—2021年，德令哈钻孔应变S₁ - S₃分量共出现3次较为明显的压性变化时段：①2007—2010年：青海北部相继发生海西M_S 6.3、海西M_S 6.4地震，震后数据变化形态转平；②2016—2017年：异常变化初期发生门源M_S 6.4地震，2017年恢复转平变化；③2021年5月，S₁ - S₃分量出现压性变化，S₂ - S₄分量同步呈张性变化，异常变化期间青海北部连续发生茫崖M_S 5.8、门源M_S 6.9及德令哈M_S 5.8、M_S 6.0震群型地震（图 4）。对比分析认为，此次门源地震前德令哈钻孔应变异常形态特征与门源M_S 6.4和海西M_S 6.3、M_S 6.4地震前变化特征较为相似，其长趋势资料出现阶段性转折变化可能是青海北部6级强震或5级地震成组的背景性前兆异常。

图 4(Fig.4)

图 4 德令哈钻孔应变观测差应变时序曲线 Fig.4 Time series curve of the shearing strain of Delingha borehole strain

此次门源地震前德令哈钻孔应变第2、3分量，即S₂、S₃分量于2021年8月末出现转折变化，变化幅度分别为3.86×10^-6、3.66×10^-6（图 3），YRY-4仪分量布设显示，S₂分量方位为NE73°，其转折变化方向指向震中（图 1，图 2）。差应变计算结果显示，S₁ - S₃、S₂ - S₄分量与原始分量同步出现转折变化，尤其S₁ - S₃分量变化速率较快，2项差应变变化幅度分别为5.75×10^-6、8.46×10^-6，该项异常持续近3个月，于2021年11月中旬开始转折回返（图 4）。由此认为，德令哈台钻孔应变2021年8月以来出现的转折变化为门源M_S 6.9、德令哈M_S 5.8、M_S 6.0震群型地震的中短期前兆异常。

梳理资料发现，2015年11月中旬差应变S₁ - S₃、S₂ - S₄同步出现“V”字型转折变化，且持续1.5个月，于2016年1月初恢复正常变化形态（图 5，图6），后于1月21日发生门源M_S 6.4地震。差应变出现异常期间，原始分量变化并不突出。分析认为，此次变化为2016年门源M_S 6.4地震短临前兆异常的可能性较大。

图 5(Fig.5)

图 5 德令哈钻孔应变分量差应变逐年变化 Fig.5 Annual comparison of components of Delingha borehole strain

众所周知，地震预报能力评分值越大，预报效果越好。地震预报能力评分值用R表示，自然概率背景值用R₀表示。R值理论计算公式如下

式中，c为有震报准率，b为预报占时率，N¹为地震报对次数，N为应预报地震总次数，T¹为预报占用时间，T为预报研究总时间（马宏生等，2004；吴平静等，2012）。应用趋势转折分析法计算德令哈钻孔应变异常测项R值。结果显示，R= 0.92，R₀ = 0.71，可见R＞R₀，表明该测项能够通过地震预报检验，最佳预测天数为220天。

综合分析认为，德令哈钻孔应变在2次门源地震前出现转折变化，均为在持续背景性异常基础上于震前出现的中短期地球物理场异常（表 1）。基于此类震例，未来应重点关注德令哈钻孔应变异常恢复后短期内青海北部6级强震发生的危险性。

2022年门源M_S 6.9地震是应力调整过程中应变能积累超过冷龙岭断裂介质极限引发的强震，分析此次震前德令哈钻孔应变观测数据异常特征，得出以下结论：①门源M_S 6.9地震前，德令哈钻孔应变原始分量异常变化较为明显，S₂分量转折变化方向指向震中；②此次差应变异常变化幅度较大，持续时间较短，且与原始分量变化具有同步性，认为该转折变化是门源M_S 6.9、德令哈M_S 5.8、M_S 6.0震群型地震发生前的中短期异常；③德令哈钻孔应变长中短期异常，对青海北部6级强震或5级成组地震判定具有较好的指示作用。