新疆于田县2014年Ms7.3级地震前和田地震台前兆资料异常分析

艾萨·伊斯马伊力，邱大琼

(新疆维吾尔自治区地震局和田地震台，新疆和田　848000)



新疆于田县2014年Ms7.3级地震前和田地震台前兆资料异常分析

艾萨·伊斯马伊力，邱大琼

(新疆维吾尔自治区地震局和田地震台，新疆和田848000)

分析研究了和田地震台前兆仪器在新疆于田Ms7.3级地震前后的观测资料,发现形变学科的JB型模拟水平摆、CZB-2型竖直摆钻孔倾斜仪、电磁学科的ZD9A-II地电场仪等仪器的观测资料,在此次地震前后都有不同程度的异常变化。

于田Ms7.3级地震；前兆异常；和田地震台

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，新疆维吾尔自治区于田县(36.1°N，82.5°E)发生Ms7.3级地震，震源深度10 km。该地震前于2014年2月11日10时14分曾发生于田Ms5.4级前震，主震后余震活动频繁，最大余震为2月12日17时24分Ms5.7级地震。此区域曾发生2008年3月21于田Ms7.3级地震，2012年8月12日于田Ms6.2级地震以及多次5级以上地震。此次地震震中位于我国巴颜喀拉块体与塔里木块体之间的大型走滑断裂带阿尔金断裂带西南部[1]。此次地震震感范围广，和田地区、阿克苏地区、喀什地区、巴音郭楞蒙古自治州等地均有明显震感，和田地区震感强烈。

本文分析了和田JB型模拟水平摆、钻孔地倾斜仪、和田地电场仪的震前资料，对此次地震的震前异常进行了初步分析。和田地区地震监测能力较弱，通过对该震例的总结，增强对异常的识别能力，有利于对和田地区的震情跟踪。

1　台站概况

和田地震台(以下简称和田台)位于新疆和田市吐沙拉乡托库孜巩拜孜村。台基岩性为第四纪松散沉积物，主要以沙土为主，高程1 409 m。台站周围是大片农田、村舍，门前是一条乡村公路，两侧是林带，显示地势平坦的地貌特征。和田台大地构造位置处于帕米尔“歹”字型构造与昆仑纬向构造带复合部位的北部叶城—和田新生代陆内坳陷带上的和田一柯克亚挤压构造带上，主要断裂有和田断裂、铁克里克北缘断裂、昆仑北断裂，主要构造线方向为北西一南东向延伸[2]。和田台属于国家地震基准台和国家地震前兆观测台，于1975年6月开始投入正式使用。现有测震、形变、电磁学科等多种观测手段。这些仪器架设完成后，测点无变动，未变更仪器，测点观测环境基本没有发生过变化。

2　前兆资料分析

2014年2月12日，新疆于田县发生Ms7.3级地震(36.1°N，82.5°E)，震源深度10 km，震中位于和田台东南，震中距约260 km。在地震发生前后，和田台前兆资料出现不同程度的异常变化。

2.1JB型金属水平摆倾斜

2.1.1仪器设备及观测条件

和田台JB金属水平摆倾斜属模拟观测，1980年底安装，1981年开始投入观测，至今已有30多年的连续观测资料。其观测资料存在明显的趋势变化和较好的年变形态，能记录清晰的固体潮形态，对和田台300 km范围内5级以上地震具有较好的映震能力[3]。采用地下室观测，深度7 m，顶覆盖层3 m，台基为混凝土浇筑，建在第四纪松散沉积岩上。地下室年温差约5℃，日温差小于0.15℃，湿度不超过82%，仪器工作周期为18.0 s。

2.1.2单分量变化情况

从图1可知，2013年9月和田水平摆两分量均发生趋势转向，其中北南分量由南倾转为北倾，东西分量由西倾转为东倾。此外，两分量倾斜速率也发生变化，其中北南分量2013年9月开始出现速率加快，特别是从10月16日到12月4日的48天中，观测数据以(2.0～13.7)×10-2(″)的日变速率急剧变化，远远大于以往(0.1～2.0)×10-2(″)的日变速率，也造成年变周期曲线上升和倾斜角增大。往年日均值时序曲线年变周期上升的倾斜角一般在20°～30°[4]，而此段曲线上升的倾斜角增大到约45°，出现了破正常年变趋势的现象。

东西分量从2013年9月中旬也开始出现倾斜速率加快，通过与以往变化对比，日变速率也是以(2.0～6.7)×10-2(″)的速率急剧变化，远远大于以往(0.1～2.0)×10-2(″)的日变速率。同时，急剧的上升造成观测曲线的倾斜角从正常的45°左右上升到约80°。2008年3月21日于田Ms7.3级地震前东西向也出现过类似的曲线上升和倾斜角增大的情况，不同的是变化的速率略小，此次于田7.3级地震震前曲线不仅上升倾角增大，而且速率的加速变化也影响到了年趋势变化。

根据和田水平摆两分量的变化，认为是2014年2月12日新疆于田县Ms7.3级地震前出现的短期异常。

图1和田水平摆日均值时序曲线图(2007-01～2014-04)

2.1.3矢量变化情况

和田台JB金属水平摆倾斜在2013年的观测中，不仅发现单分量出现异常变化，而且矢量年变也出现了异常变化，特别是在于田7.3级地震之前。选取2001年矢量图，与2013年矢量图和2014年1～3月的矢量图进行对比，可以直观异常变化的特征和形态(图2)。

(a)2001年标准年变矢量图(b)2013年年变矢量图(c)2014年1～3月矢量图

图2和田台JB金属水平摆倾斜矢量图

图2(a)是和田台JB金属水平摆倾斜仪2001年年变矢量图，也为矢量标准的年变图，呈准椭圆形。图4(b)是2013年矢量图，1～8月变化基本正常；9月出现几个小结，但结不大；10月初变为向偏东北方向变化(正常应当向西北方向变化)。速率从10月初变快，由每天的2.0～13.7×10-2(″)的速度加速变化；到中旬变缓；10月下旬又以(2.0～13.7)×10-2(″)的更大速率继续向东北方向变化，直到12月中旬，速率又变缓。而且在10月中旬加速后与3月底时的曲线交汇，形成一个较大的结，这个大结可以充分反映出于田7.3级地震震前的较大异常变化。图2(c)是和田台JB金属水平摆倾斜仪2014年1月1日～3月25日矢量图，从图中可以看出，正常的年变应该从2014年1月1日开始向东南方向变化，而图中是向西南方向变化。2月1日转向偏东，恢复到正常的变化趋势。在恢复正常变化后的第11天发生于田5.4级地震，第12天即2月12日17点发生于田7.3级地震。随后变化趋势恢复正常，但3月中旬又出现向东的异常变化，3月22日发生于田5.0级强余震。

2.2钻孔倾斜观测资料异常特征分析

2.2.1仪器设备及观测条件

和田台钻孔倾斜仪，是新疆地震局“十五”数字化改造期间在该台新增的“地倾斜”观测项目。该仪器2011年12月架设完成，位于该台院内井下98 m处，仪器为武汉地震研究所研制生产的CZB-2A竖直摆钻孔地倾斜仪，2012年5月开始正式记录观测，使用前兆数字化集成系统，远程访问、管理、控制的效果良好，观测数据用中国地震前兆台网数据管理软件通过服务器按时收取，处理数据。由于远离地面，受干扰小，稳定性较好，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，观测点周围环境变化不大(见图3)。

(a)北南分量 (b)东西分量

图3和田台钻孔倾斜2012年6月至2015年12月日均值时序曲线

2012年6月至2015年8月，在和田境内共发生3次6级以上地震。这些地震前，该台地倾斜出现明显的前兆异常，但是和田钻孔倾斜与水平摆地倾斜在异常形态和异常持续时间上具有明显差异性。

2.2.2异常形态特征分析

2014年2月12日17时19分，和田地区于田县发生Ms7.3级地震(36.1°N，东经82.5°E)，震源深度10 km。该地震发生前乌什地震台与阿合奇地震台形变资料出现临震异常，异常形态特征为阿合奇地倾斜东西分量震前10天反向东倾，震后恢复正常；乌什水管仪两分量趋势转折,矢量曲线畸变、打结,震前8天出现高频抖动、曲线畸变[5]。和田水平摆分量和矢量均出现东倾加速、转折、打结、破年变等异常。

和田台钻孔倾斜距此次地震震中距约260 km，钻孔倾斜仪两分量分钟值数据均记录到同震响应，震前记录到临震异常。异常形态为2月1日起和田钻孔倾斜两分量速率均发生变化，其中北南分量出现南倾加速现象，此现象在震后持续；东西分量异常形态为东倾的趋势出现停滞，此停滞或畸变现象持续了6天，震后恢复；6～7日的数据畸变，出现格掉现象。图4为于田7.3级地震前后该台钻孔倾斜观测数据的变化形态。

(a)北南分量(b)东西分量

图4和田台钻孔倾斜2014年2月1日至15日日均值时序曲线

2.3大地地电观测资料异常特征分析

2.3.1仪器设备及观测条件

和田大地电场观测仪2006年12月架设，2007年1月正式运行，开始使用中国地震局地震预测研究所生产的ZD9A-II地电场仪，电极使用兰州地震研究所生产的固体不极化电极。外线路选用新疆百商有限责任公司生产的双股铜芯电缆做信号传输线，产品技术标准GB9330，地绝缘电阻90 MΩ，线电阻20 Ω/km ，符合规范要求。测区处于台站院外农田种植区域，测区开阔，地形平坦，周围无大的干扰源。测点布局为“L”型正交，东西、南北长极距225 m，短极距150 m，北西斜长极距318 m，北西斜短极距212 m。埋深为4 m(见图5)。测线全部采用屏蔽电缆埋地布设。观测室内配有专用的避雷接线装置，以供ZD9A-II地电场仪的使用。

2.3.2地电场异常特征分析

和田大地电场观测数据在于田Ms7.3级地震前出现显著的临震异常，见图6。选取和田大地电场2014年2月1日至2014年3月22日期间的观测数据分钟值进行分析。经排查干扰后，发现短极距东西、北西测道在于田Ms7.3级地震前同步出现了一种异常的记录波形。短极距东西测道震前出现抬降异常变化，而短极距北西测道震前出现抬升异常变化。这两测道异常形态互为反向对称，同步出现，幅度不同，并且在异常波形出现后40小时之内有较大地震对应发生(表1)。从表1中看出，2月11日4点30分出现异常波形后的6小时、36小时分别发生于田5.4级和7.3级地震。这次异常幅度较大，东西短125.73 mV/km，N45°W短89.36 mV/km，震后恢复。需要指出的是，北南向不出现异常的原因认为主要与台站所处断裂倾向和地震发生方向有关。

图5　和田台地电场布极示意图

表1 和田台大地电场异常波形特征应震统计

(a1、a2) 2月11日地电日变图(b1、b2) 3月12日地电日变图(c1、c2)3月22日地电日变图

图62014年和田地电场分钟值时序变化曲线

4　结　论

(1)和田JB金属水平摆观测多年来，精度虽受到一些观测环境和条件的影响，但在这次于田7.3级地震前，分量和矢量的加速、转折和打结以及年变周期畸变，都反映出震前异常较为明显，显示出该监测手段具有较好的应震效能。

(2)震前和田钻孔倾斜观测数据记录到临震异常。异常形态为2014年2月1日起和田钻孔倾斜两分量速率均发生变化，其中北南分量出现南倾加速，震后持续；东西分量出现东倾趋势停滞，持续6天，震后恢复；6～7日的数据出现格掉现象。

(3)大地电场在于田Ms7.3级地震前，短极距EW短和N45°W短出现异常变化，短极距东西、北西测道同步抬升和抬降异常变化，并且于田Ms7.3级地震后，还出现了2次类似异常，均有地震对应。由于地震孕育中地下岩石破裂的电磁辐射和地表空间电离层TEC的扰动变化或是介质形变产生的压电效应都会对地表层介质的电性参数产生影响，使大地电场的观测发生异常变化[6]。但是，由于地电场受外界磁场源干扰的因素较多，分析这种反向对称异常波形特征可能是Ms7.3级地震前的一种异常现象。对于这种波形特征，仍然还需要通过更多的震例去做进一步的研究。

[1]程佳，杨文，刘杰，等.2014年2月12日新疆于田Ms7.3地震序列及其构造背景研究[J].地震学报，2014,36(3)：350-361.

[2]梁瀚，汪新，陈伟.西昆仑山前和田—柯克亚挤压构造带新生代变形时序及其地质意义[J].大地构造与成矿学，2014，38(1):372-375.

[3]邱大琼.和田地震台地倾斜观测资料某些震例分析[J].内陆地震，2001,15(4)：372-375.

[4]邢喜民,夏爱国,高丽娟.2012年8月12日于田Ms6.2地震序列特征及前兆异常[J].内陆地震,2014,28(3):240-246.

[5]冯英,谷美菊,王瑞平，等.乌什台和阿合奇台地倾斜资料震前异常对比分析[J].内陆地震,2014,28(3):240-246.

[6]郝锦绮,钱书清,高金田,等.岩石破裂过程中的超低频电磁异常[J].地震学报,2003,25(1):102-111.

STUDY ON THE ABNORMAL CHANGES OF THE DATA RECORDED DY HETIAN SEISMIC STATION BEFORE YUTIANMs7.3 EARTHQUAKE IN 2014

Aisa·Yisimayili, QIU Daqiong

(HetianSeismicStation,EarthquakeAdminstrationOfXinjiangUygurAutonomousRegion,Hetian848000China)

the data of Hetian seismic station before YutianMs7.3 earthquake on Feb 12th,2014 have been analyzed. It is found that the data of the equipments including vector direction of Hetian metal pendulum, CZB-2A borehole inclinometer, geo-electric field instrument show abnormal before and after YutianMs7.3 earthquake.

YutianMs7.3 earthquake; Precursory anomalies; Hetian seismic station

2016-03-16

艾萨·伊期马伊力(1985—)，男(维吾尔族)，新疆新和人，硕士研究生，主要从事地震监测与前兆分析工作。

P315.72

A

1005-586X(2016)03-0009-05