2014年2月12日新疆于田MS7.3地震前部分前兆异常

徐衍刚 潘振生 蒋志英 张锦萍

（中国新疆维吾尔自治区843000阿克苏中心地震台）

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震前部分前兆异常

徐衍刚 潘振生 蒋志英 张锦萍

（中国新疆维吾尔自治区843000阿克苏中心地震台）

利用乌什地震台与阿合奇地震台形变和流体数据，采用动态分析、形态法，对新疆于田MS7.3地震进行分析。结果表明：于田MS7.3地震前，乌什地震台与阿合奇地震台形变和流体数据存在不同程度的趋势异常和短临震异常；趋势异常以趋势性转折和打破年变为主，短期异常表现为部分测项速率变化及倾斜矢量打结，临震异常以震前几天出现数据突跳、掉格和曲线畸变为主。

于田MS7.3地震；趋势异常；短临异常

0 引言

据中国地震台网测定，北京时间2014年2月12日17时19分，在新疆于田县（36.1°N，82.5°E）发生MS7.3地震，震源深度12km。本次地震发生在阿尔金断裂带，震中50km范围内基本无村庄，地震灾害损失以房屋墙体开裂、牲畜棚圈倒塌、牲畜死亡、部分路面和桥梁出现裂缝为主。震源区周围历史地震活动水平较强，震区自1600年以来300km范围内发生过32次5级地震，6次6级地震和4次7级地震，最大地震为1924年民丰7.3级双震和2008年于田7.3级地震。

2014年于田MS7.3地震前，南天山地震带西段的乌什地震台（以下简称乌什台）和阿合奇地震台（以下简称阿合奇台）地震前兆测项出现不同程度的异常变化。乌什台位于天山南麓、塔里木盆地北缘，在大地构造上跨南天山地槽和塔里木盆地及其过渡地带（温和平等，2003）；阿合奇台位于乌什台西南约70km，其北部和西南部分布北东走向的阿合奇断裂和柯坪断裂。

1 地震前兆异常

一般认为形态法（分量、矢量法）和差分法所表现的短临异常，在几天或最长2个月内可能有地震对应（温和平等，2003）。于田7.3级地震前，乌什台与阿合奇台5套形变观测和1套流体观测存在不同程度的趋势异常和短临异常，异常测项统计情况见表1。趋势异常以打破年变为主，临震异常表现为震前一天或几天观测曲线突跳、掉格和曲线畸变。排除其他可能干扰，认为临震异常可能是震前应力场变化失稳过程的反映。

1.1 乌什台异常分析

乌什台形变仪器分别架设在台站以东约900 m的观测山洞和台站院内观测井，观测场地岩性为石炭纪灰岩夹石英砂岩，完整性较好。2014年2月12日距乌什台约630km发生于田7.3级地震，震前该地震台水管仪、伸缩仪、体应变仪、多分量钻孔应变仪和静水位仪表现出明显的趋势异常和临震异常。

表1 于田7.3级地震前乌什台、阿合奇台前兆异常测项观测统计Table1 Precursory anomalies of Yutian MS7.3 earthquake and observed condition at Wushi and Aheqi seismic stations

1.1.1 伸缩仪震前异常。乌什台SSY-Ⅱ伸缩仪于2006年10月架设完毕，2007年1月投入观测，仪器运行稳定，资料连续、可靠，固体潮形态清晰，年变形态稳定，仪器观测精度达到中国地震局形变Ⅰ类台标准。观测以来，仪器记录北南分量呈缓慢张性变化，每年4月和11月前后季节性转向；东西分量呈缓慢压性变化，每年4月和9月前后季节性转向。北南分量2011年4月由趋势性缓慢张性变化转为快速压性变化，后年变幅度明显增大，2012年年变幅度是正常年变幅度的4.4倍，2013年持续快速压性变化，2014年2月12日发生于田7.3级地震。东西分量2012年4月底转为快速张性变化，幅度是正常时段的2.9倍，2013年年变畸变，之后发生于田7.3级地震［图1（a）］。于田7.3级地震前，乌什水管仪北南分量2014年2月4日至9日出现高频抖动，东西分量2014年2月3日至11日出现高频抖动，且2月3日2时39分数据掉格，幅度为53.2×10-10，震后高频抖动消失［图1（b）］。

1.1.2 水管仪震前异常。乌什台DSQ型水管倾斜仪于2006年10月架设完毕，2007年1月投入观测，仪器运行稳定，资料连续、可靠，固体潮形态清晰，年变形态稳定，精度高，日波观测精度在0.005，半日波在0.001，超过中国地震局形变Ⅰ类台的标准（杨又陵等，2009）。自观测以来，水管仪北南分量呈缓慢北倾，每年5月和11月前后出现年变转向；东西分量呈缓慢东倾，每年3月和10月前后季节性转向。

图1 乌什台伸缩仪曲线（a）日均值曲线（图中虚线为正常年变趋势）；（b）2014年2月1日—12日分钟值曲线Fig.1 Extensometer of Wushi Seismic Station

图2 乌什台水管仪观测曲线（a）日均值曲线；（b）原始分钟值曲线；Fig.2 Observation curve of water tube tiltmeter at Wushi Seismic Station

图3 乌什台水管仪矢量曲线（a）2011—2014年矢量；（b）2014年1月1日—2月15日矢量Fig.3 Vector variation of water tube tiltmeter at Wushi Seismic Station

乌什水管仪北南分量2011年9月由趋势性北倾转为快速南倾，2011年1月至2013年12月底南倾幅度为2007年9.2倍。东西分量2011年初由持续东倾转为快速西倾，2011年1月至2012年12月25日西倾幅度为2007年2.5倍，2012年12月26日至2013年8月10日快速东倾，幅度约为2007年5.5倍［图2（a）］。由图2（b）可见，北南分量2014年2月5日至9日出现高频抖动，东西分量2014年2月5日至11日出现震前高频抖动，12日于田7.3级地震后，高频抖动现象消失［图2（b）］。两分量趋势性转折后，乌什台周边先后发生多次5级地震和2次6级地震，其中在北南分量趋势性转折期间和东西分量快速东倾变化结束后发生于田7.3级地震。乌什水管仪2011—2013年矢量走势为“S”形，2014年矢量打破年变，且在2014年2月1日至8日出现打结，9日西倾，12日发生于田7.3级地震（图3）。

1.1.3 体应变震前异常。乌什台体应变仪2007年6月架设，2008年后仪器稳定，资料连续可靠，曲线年变形态明显，内精度小于0.05，符合此类地震台观测标准。2011年乌什体应变趋势性张性变化速率明显减小［图4（a）］，2012年后年变幅度明显小于2011年［图4（b）］，之后发生2013年1月29日哈萨克斯坦6.2级和2014年2月12日于田7.3级地震。分析认为，于田7.3级地震前，乌什体应变存在一定的趋势性转折异常和年变畸变异常（图4）。

图4 乌什台体应变均值曲线Fig.4 Daily mean curve of body strain at Wushi Seismic Station

1.1.4 多分量钻孔应变仪异常。乌什台多分量钻孔应变仪架设于2009年3月，仪器工作正常，2009年8月后数据漂移现象基本消失，本文选用2011年后的资料进行分析［图5（a）］。应变异常的特征之一是张压交替变化，尤其临震前更是如此（蒋靖祥等，2004）。2013年6—11月，乌什分量式钻孔应变北南、北东、东西3个分量出现3次准同步加速压性变化，北西分量在4月后出现的压性变化幅度明显增大，分别是2011年1.7倍及2012年1.5倍。2013年7月14日、11月20日进行两次现场异常核实，认为资料变化真实可靠。北南分量3次加速压性变化期间的应变量是2010—2012年同期平均变化量的3—13倍。北东分量6月10日至7月3日及9月1日至10日持续快速压性变化与2010—2012年同期的持续张性变化不同，11月5日至18日的压性应变速率大于前两次。东西分量6月21日至7月31日及9月1日至10日持续快速压性变化不同于2010—2012年同期的张性、压性交替变化。北南、北东、东西分量3次准同步快速张、压交替变化恢复正常后，发生于田7.3级地震，震前存在明显的短期异常。2014年2月12日于田7.3级地震前，乌什多分量钻孔应变4个分量于2月2日至7日出现不同程度的畸变、掉格和突跳变化［图5（b）］，震后数据曲线恢复正常，临震异常显著。

图5 乌什台钻孔应变仪日均值曲线（a）2011年—2014年3月19日日均值曲线；（b）2014年2月1日—12日分钟值曲线Fig.5 Daily mean curve of borehole strain meter at Wushi Seismic Station （upward stands for tensional）

1.1.5 水位观测震前异常。乌什台在新46井架设静水位仪和体应变辅助观测钻孔水位观测两套仪器，两套水位仪2007年6月架设，2008年1月投入观测。传感器投放深度一致，在井口下15 m，水位埋深5 m，观测曲线有一定年变，变化形态相似，基本重叠，2011年后年变畸变，且趋势性加速下降［图6（a）］，2013年3月转为趋势性上升变化，6—11月出现3次加速上升—下降的交替变化，加速变化恢复后发生于田7.3级地震，震前存在一定的趋势异常和短期异常［图6（b）］。于田7.3级地震临震阶段，静水位曲线2月2日出现突跳和掉格现象，显示一定的临震异常［图6（c），图6（d）］。

图6 乌什台静水位日均值曲线（虚线为正常年变形态）（a）静水位日均值；（b）钻孔水位日均值；（c）静水位分钟值；（d）钻孔水位分钟值Fig.6 Daily mean curve of water level at Wushi Seismic Station （dashed lines as annual variation）

1.2 阿合奇地倾斜异常分析

阿合奇台观测山洞在台站南侧，距离台站约200 m，台基为石炭纪灰岩，洞体岩性坚硬，岩石较完整，山洞覆盖层厚30 m，进深30 m，观测条件较好。阿合奇地倾斜1986年8月—2007年8月为模拟观测，2007年9月改造为数字化观测，2008年1月后资料变化稳定。数字观测以来，阿合奇地倾斜北南分量持续北倾，无明显年变形态；东西分量年变形态清晰，在于田7.3级地震前23天（2014年1月20日）出现一组西倾转东倾的短临异常，地震后恢复西倾［图7（a）］。2012年和2013年矢量呈反“S”形，走势基本一致［图7（b）］，2014年1月13日矢量出现打结现象，2月12日发生于田7.3级地震（震中距645km），震后后矢量基本恢复正常［图7（c）］。

图7 阿合奇地倾斜曲线（a）2013—2014年日均值曲线（图中虚线为正常年变趋势）；（b）2012年—2014年矢量曲线；（c）2014年矢量曲线Fig.7 Daily mean curve of ground tilt at Aheqi Seismic Station

2 结论

于田7.3级地震前，乌什台与阿合奇台形变资料和流体资料存在不同程度的趋势异常和短临震异常，主要表现为：①于田7.3级地震前3年，乌什水管仪和伸缩仪北南分量及体应变发生准同步趋势性转折，而水管仪和伸缩仪东西分量还存在年变幅度显著增大和年变畸变异常；②乌什分量式钻孔应变北南、北东、东西分量出现3次同步加速张、压交替变化的短期异常，静水位和体应变辅助观测水位与钻孔应变同期出现水位快速上升、下降的短期异常变化；震前乌什水管仪和阿合奇地倾斜矢量曲线打结，阿合奇地倾斜东西分量震前反向东倾，震后恢复西倾的短期异常明显。于田7.3级地震前1—7天，乌什水管仪、伸缩仪观测曲线存在畸变、掉格的临震异常；③于田7.3级地震前，趋势性转折异常测项为乌什水管仪和伸缩仪北南分量，分量式钻孔应变北南分量震前的张、压交替变化幅度明显较大，可能反映了震前近南北方向的区域应力的显著变化。乌什水位的短期加速上升、下降变化，可能反映了地震发生的短期阶段，乌什台近南北方向的挤压作用和张性应变交替增强，导致震源区地下水位出现交替上升、下降变化。

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Precursory anomalies before Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang on Feb.12，2014

Xu Yangang，Pan Zhensheng，Jiang Zhiying and Zhang Jinping
（Aksu Seismic Station，Xinjiang Uygur Autonomous Region 843000，China）

Dynamic and morphological methods were used to study the deformation and fl uid data at Wushi and Aheqi seismic stations before Yutian MS7.3 earthquake in Xinjiang.The results showed that deformation and fl uid data of Wushi and Aheqi seismic stations appeared tendency and short term anomalies.The tendency anomalies appeared tendency turning and annual variation breaking.The short term anomaly appeared rate changing and vector knotting.The impending anomaly appeared mutation，drifting and distortion several days before Yutian MS7.3 earthquake.

Yutian MS7.3 earthquake，tendency anomaly，short term anomaly

10.3969/j.issn.1003-3246.2015.04.013

徐衍刚（1973—），男，工程师，主要从事地震前兆观测工作

新疆地震科学基金项目（20130204）资助

本文收到日期：2014-12-10