2015年内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前震兆异常回顾

李春贵，李国斌（.广东省德庆县气象局，广东 肇庆 56600；.宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 75000）

2015年内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前震兆异常回顾

李春贵1，李国斌2
（1.广东省德庆县气象局，广东 肇庆 526600；2.宁夏回族自治区地震局，宁夏 银川 750001）

通过对2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震序列和地震构造作了初步分析，该地震序列为主余型，发震构造为蹬口—本井断裂。主震前在鄂尔多斯西缘中小地震活动明显增强，但在震中附近地震活动不突出，存在银川地震窗、地震空区、空间参数扫描A值等测震学年度异常；震前出现突出的短临前兆异常有阿拉善左旗倾斜NS向、银川石英摆倾斜EW向、石嘴山视电阻率EW向等。其异常分析可为今后宁夏及邻区中强以上地震的震例总结和预测提供参考依据。

阿拉善左旗；5.8级地震；异常回顾

0 引言

据中国地震台网测定，北京时间2015年4月15日15时39分在内蒙古自治区阿拉善左旗（39.8oN，106.3oE）发生MS5.8级地震，震源深度10km，宏观震中位于阿拉善左旗巴音木仁苏木，震中区曾在1976年9月23日内蒙古自治区巴音木仁发生过6.2级地震，属于原地复发地震。5.8级地震恰好落在2015年度宁夏地震局圈定的宁蒙交界6级左右地震危险区内[1]，震中距离宁夏最近边境60km，地震后宁夏石嘴山市、银川市和灵武市震感强烈，但没有造成人员伤亡和财产损失。

1 地震序列和构造背景

1.1 地震序列

据中国地震台网测定，截至2016年9月30日，内蒙古阿拉善左旗MS5.8级（ML6.1）地震共发生余震251次（不含单台地震），其中，ML4.0～4.9地震5次，ML3.0～3.9地震6次，ML2.0～2.9地震48次，ML1.0～1.9地震153次，ML0.0～0.9地震39次，最大余震为2015年4月15日15时44分ML4.5地震。该地震序列从2015年4月15日MS5.8级地震开始，当日发生最大ML4.5级余震，地震频次也达到峰值，震级主要分布在ML2.0～3.9级，之后逐渐衰减，5个月后地震序列衰减到最低值，之后又出现晚期强余震，余震增强的态势。因此本次地震序列事件从发震时间上看，可分为两个时段活动，一个时段为2015年4月15日至8月28日，地震频次快速达到峰值后逐渐衰减，另外一个时段为2015年9月1日至2016年9月30日，期间地震水平又出现第二个峰值后逐渐衰减；从空间上看，第一时段的地震多数集中在震中附近，后一时段地震扩散在震中周围30km范围内；从震群震级上看，地震震级档分布极不合理，ML3.0以上地震偏少。

1.2 地震构造背景

阿拉善块体位于中朝古板块西部，其南侧为正在隆起的青藏高原，北部为新生代活动的蒙古高原，东侧为鄂尔多斯高原，是一个由走滑断层围限的三角块体[2]。2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震处于地质构造复合交接部位，从南北分布来看，5.8级地震发生在银川—吉兰泰断陷带和河套断陷带的衔接部位；从东西分布来看，5.8级地震属于阿拉善块体和鄂尔多斯块体之间的一次中强地震；从独立构造单元划分，该地震发生在巴彦浩特盆地北端。该区域历史上曾发生过1976年巴音木仁6.2级地震，1991年阿拉善左旗3次5.0级左右地震，1997年杭锦后旗5.0级地震等。2015年4月15日阿拉善左旗5.8级地震打破了该区域18年5级以上地震的平静，该地震的发震构造为磴口—本井断裂。

1.3 震源机制解

采用基于波形拟合反演的CAP（Cutand Paste，简称CAP）方法测定5.8级地震为纯走滑地震（图1）。震源机制解参数分别为：节面Ⅰ走向360o、倾角70o、滑动角-171o，节面Ⅱ走向267o、倾角82o、滑动角-20o，P轴方位221o、仰角20o，T轴方位315o、仰角8o。通过不同深度下拟合残差分布可以看出，矩心深度在13km时残差最小，此深度也即CAP方法反演得到的最佳震源深度。美国地质调查局（USGS）、GlobalCMT（GCMT）和中国地震局地球物理研究所韩立波和本文的结果均给出了MS5.8地震的震源机制解（表1、图1）。在应力轴方位分布方面，上述结果基本一致，均表现出MS5.8地震受到北西向拉张应力和北东向挤压应力的作用特征。本文测定的震源深度为与USGS的结果接近。

图1 2015年4月15日阿拉善左旗MS5.8地震CAP解Fig.1 CAP banner of Alashan MS5.8 earthquake on Apr.15，2015

表1 不同学者对2015年阿拉善左旗MS5.8级地震震源机制解的对比

2 地震活动异常

2.1 鄂尔多斯西缘地震增强

2015年2—4月鄂尔多斯西缘中等地震和小震序列活动出现明显增强。陆续发生2015年2月5日宁夏同心ML4.2级和永宁ML4.0级地震，2015年3月2日宁夏中宁ML3.2级地震，2015年3月8日内蒙古临河ML3.8级地震序列，2015年3月9日西吉ML3.4级地震等，另外海原断裂带上中小地震集中活动出现增强态势。特别是整个鄂尔多斯西缘地震活动增强现象在2015年3月16—18日兰州召开的震情交流协作会上明确提出，引起特别关注，之后1个月，于2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗发生5.8级地震。2.2 银川地震窗

1970年以来银川地震窗（图2上图中实线框）ML4.0以上地震活动对鄂尔多斯块体西北缘（图2上图中虚线框）的6.0级左右地震具有指示意义。分析以往银川盆地窗口ML4.0以上地震活动，发现该区域ML4.0以上地震不仅具有成组填空发生的特征，并且对鄂尔多斯块体西北缘的6级地震具有较好的指示意义（图2下，表2）。2010年6月22日和2012年11月20日在永宁分别发生ML4.8和ML5.0地震，2015年2月5日永宁又发生ML4.0地震，以上3次银川地震窗内ML4.0以上地震活动，对2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震有较强的指示意义。

图2 1970年以来银川盆地ML4.0以上地震与鄂尔多斯西北缘6级以上地震活动Fig.2 Seismicty of ML≥4.0Earthquakes in Yinchuan Basin and over 6 in the northwestern margin of Ordos Basin since 1970

表2 银川盆地ML4.0级以上地震与鄂尔多斯西北缘6级以上地震对应情况

2.3 阿拉善左旗地震空区

2006年6月以后在内蒙古阿拉善左旗、阿拉善右旗和甘肃民勤一带形成了一个ML3.0级以上地震空区（图3左），空区内ML3.0以上地震平静近7年，于2013年1月24日和11月8日分别发生ML3.1和ML3.0级地震。空区长半轴135km，短半轴45km，根据空区长轴经验公式，预测震级为MS6.2（±0.47）。从1970年以来空区内的M-t图（图3右）可以看出，1973年2月至1975年8月空区内ML3.0以上地震曾出现2.5年的平静，1976年9月23日内蒙古巴音木仁发生6.2级地震，距离该空区约90km。1991年9月14日内蒙古阿拉善左旗5.3级地震前，1989年11月至1991年9月该空区ML3.0以上地震出现约2年的平静，1991年9月14日5.3级地震即发生在该空区中。因此，2006年以来该空区出现超长时间的平静，对应了2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震。

图3 2006年6月—2014年9月ML3.0级以上地震空区和空区内M-t图Fig.3 Earthquakes ML≥3.0 of the map zone and M-t from June 2006 to September 2014

2.4 A值平面扫描

王炜[3]教授（1986）定义地震活动因子A值为C、D、Mf值的线性组合。A值异常场区与宁夏及邻区中强以上地震有较好的相关性，统计1971年以来的预报效能，R大于0.207，通过R检验。选取宁夏及邻区ML2.5以上地震，以1年为时间尺度，以步长0.5°和窗长1°进行A值空间滑动扫描，取大于0.40为异常值，从图4可以看出，2014年宁夏石嘴山以北至内蒙古阿拉善左旗A值异常对应了2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震。

图4 A值异常分布（2013.10-2014.09）Fig.4 Abnormal distribution of A（2013.10-2014.09）

3 地震前兆异常

3.1 阿拉善左旗石英摆倾斜NS向

内蒙古阿拉善盟地震局的石英摆倾斜NS向于2015年3月27日—29日快速下降了近2000毫角秒的短临异常，异常出现16天后发生阿拉善左旗5.8级地震（图5）。2015年3月30日阿拉善盟地震局及时与宁夏地震局交换了资料变化情况，并召开震情会商会，共同商讨了阿拉善盟及周边未来震情发展态势，认为资料变化属实，需密切关注阿拉善盟及周边震情发展。

图5 内蒙古阿拉善左旗石英摆倾斜Fig.5 Quartz pendulam tilt of Alashan Zuoqi Banner of Inner Mongolia

3.2 银川石英摆倾斜EW向

银川石英摆倾斜EW向2010年1月—2014年4月是趋势下降变化，2014年5月以来出现趋势上升变化的破年变趋势异常。在2015年2月在下降的年变化，开始出现小幅度反向上升异常，2月18日恢复下降年变化趋势形态，4月13日再次反向上升异常，整个年动态幅度偏小。这些短临破年变变化可能与2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震有关（图6）。

图6 2010年以来银川石英摆倾斜EW向Fig.6 EW of quartz pendulum tilt in Yinchuan since 2010

3.3 石嘴山视电阻率EW向

宁夏石嘴山视电阻率EW向2015年3月25日开始出现降低，4月9日降至最低值，持续至4月21日，之后开始恢复，5月5日结束。在此期间，受降雨影响，4月1日测值出现快速上升，之后快速恢复呈下降变化，2015年4月15日发生了阿拉善左旗5.8级地震（图7上）。形态对比发现往年此时段测值呈高值且较为平稳，而2015年则出现了下降变化，显著不同于前两年，通过学科组落实最终认为该异常出现时间早于降雨，因此认为该变化与阿拉善左旗5.8级地震有关。

图7 石嘴山视电阻率EW向年变对比曲线Fig.7 Annual variation curves of apparent resistivity EW in Shizuishan

4 结论

本文通过对2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前的地震活动性异常、前兆异常回顾，以及其地震序列的分析，得出如下结论：

（1）2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震的震源机制解为走滑型地震，发震构造为磴口—本井断裂。该地震序列为主余型，最大余震为主震当日的MS4.0级地震，地震序列衰减比较快，后期余震又出现第二个高峰的增强态势，对比震中附近1976年巴音木仁6.2级地震序列，本次余震序列在震级档上明显缺少ML3.0以上地震，余震衰减不正常。

（2）分析2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前地震活动，发现震前整个鄂尔多斯西缘地震活动明显增强，特别在宁夏南部的海原断裂附近地震活动水平显著升高，但在震中附近只发生2015年3月8日内蒙古临河ML3.8级地震序列临河。2015年4月15日5.8级地震恰好落在2015年度宁夏地震局圈定的宁蒙交界6级左右地震危险区内，而2015年宁夏年度测震学异常中银川地震窗、地震空区和参数扫描A值异常可能是2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震中短期异常。

（3）2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震前震中附近出现明显的短临前兆异常。2015年3月27—29日内蒙古阿拉善盟地震局的石英摆倾斜NS向出现近2000毫角秒的快速下降短临异常；2015年2月银川石英摆倾斜EW向出现背离下降年变的反向上升变化异常；2015年3月25日石嘴山视电阻率EW向出现比往年幅度较大的低值变化异常。这些短临前兆异常变化可能与2015年4月15日内蒙古阿拉善左旗5.8级地震有直接关系，需继续对这些异常变化更深入的研究分析，为今后在宁夏北部及邻区中强以上地震预测中提供有价值的参考。

[1]宁夏地震局. 2015年度地震趋势研究报告[D]. 2015，3-4.

[2]高洪雷，何建国，张松，等.阿拉善地区地壳稳定性研究[J].世界核地质科学，2013，30（4）: 237-244.

[3]王炜.华北几次大震前的地震空间集中度C值的异常变化[J].地震研究，1986，9（2）： 147-158.

Review of Alashan Zuoqi Banner of Inner Mongolia MS5.8 Earthquake Anomaly in 2015

LI Chun-Gui, LI Guo-Bin
（1. Deqing Meteorological Service of Guangdong Province, Guangdong Zhaoqing 526600, China；2. Administration of Ningxia Hui Autonomous Region, Ningxia Yinchuan 750001, China）

This paper makes a preliminary analysis on the Alashan Zuoqi Banner of Inner Mongolia 5.8 earthquake sequence and seismic structure on April 15, 2015, it’ s considered to be the main aftershock type earthquake sequence and the seismogenic structure is Dengkou - wells fracture. The small-moderate earthquake activity increased significantly in the western margin of Ordos before the main shock, however, the seismic activity in the vicinity of the epicenter was not prominent， and there were seismometry annual anomalies, such asYinchuan seismic windows, seismic gaps and spatial parameter scanning A value; Before the earthquake, it appeared short-impending precursor anomalies that Alashan Zuoqi Banner inclined to NS, the quartz pendulum tiltmeter of Yinchuan inclined to EW, the apparent resistivity of Shizuishan EW and so on. The abnormal analysis can provide reference for the earthquake case summarization and prediction in Ningxia and its neighboring areas.

Alashan Zuoqi Banner；MS5.8 earthquake；seismic abnormal review；reference basis

P315.7

A

10.13693/j.cnki.cn21-1573.2017.02.012

1674-8565（2017）02-0072-06

2017-02-23

2017-04-14

李春贵（1980-），男，白族，云南省洱源县人，云南大学地球物理学专业，本科，工程师，现主要从事地震灾害与气象预警方面的工作。E-mail：wowamaris@qq.com