吉尔吉斯地震活动性及监测台网研究＊

2021-03-07王超

地震科学进展 2021年2期

王超

（中国地震局地球物理研究所，北京 100081）

吉尔吉斯共和国位于中亚东北部，分别与哈萨克斯坦、塔吉克斯坦、乌兹别克斯坦以及中国接壤，国土面积19.99 万km2，东西长900 km，南北宽410 km。至2019 年12 月31 日，吉尔吉斯常住人口登记数量为645.65 万人，80%以上居民信仰伊斯兰教，多数属逊尼派。首都比什凯克（Bishkek，Бишкeк），南都奥什（Osh，Oш），属于大陆性气候，1 月平均气温-6℃，7 月平均气温27℃[1]。

1 地质构造

吉尔吉斯共和国属于山区国家，其国土平均高度2 750 m，其中约90%的领土处于海拔1 500 m 以上的高原，40%位于海拔3 000 m 以上。吉尔吉斯共和国的地貌以山地为主，有14 个山峰超过6 000 m[2]，包括胜利峰（7 439 m）-该山峰是吉尔吉斯共和国的最高点。

吉尔吉斯地质结构非常复杂。从吉尔吉斯地貌图（图1）可以看到，吉尔吉斯斯坦包括天山的中部和几乎整个西部，最西南端还包括了帕米尔—阿莱山脉的一部分。凸起的山体由太古代和元古代变质复合体组成。褶皱构造是由古生代沉积和火山作用地层形成的[3]。两条世界上最大的褶皱带（从北向南的乌拉尔—蒙古褶皱带和从南向北的高山—喜马拉雅褶皱带）在阿莱河谷（дoлинй peки Чoн-Aлaй）发生碰撞[4]。山区间洼地充满了中新生代的松散地层。火成岩在吉尔吉斯的地质结构中起着重要作用，其中发展最广泛的是贝加尔岩，喀里多尼亚岩和海西尼岩侵入的花岗岩，以及发展程度较小的主要成分是碱性岩[3]。

图1 吉尔吉斯地貌图（来源于http://map.ps123.net/world/20834.html）Fig. 1 Kyrgyzstan landform map

吉尔吉斯共和国境内，有各种高低起伏的山前长山丘（零乱丘陵地形），有被崎岖荒地分割的低山地，有陡斜侵蚀性中山地，高山地还有高山山峰，冰斗，凹地，冰川谷地和冰碛山脊。吉尔吉斯的许多山峰有不对称的结构-南部圆形和北部平缓的斜坡。有超过20 个山间谷底和盆地，其中一部分已经成为湖泊。河谷有巨大的高度落差，阶梯式的地貌经常使平坦的河滩地成为沼泽[2]。

2 地震发生情况

吉尔吉斯共和国是世界上地震活动强烈的国家之一。当地复杂的地质构造和构造过程的活跃，是其地震活动强烈的主要原因。崩塌、断裂、山体滑坡等古代强地震的遗留信息，遍布吉尔吉斯共和国全境[4]。有记载以来，吉尔吉斯发生过多次大地震。

2009 年，受联合国中亚国际减灾战略秘书处（UNSDR）的委托，在欧洲委员会人道主义援助部（ECHO）的支持下，中亚应用地球科学研究所的H. H.Mиxaйлoвa博士等编写了《吉尔吉斯斯坦-比什凯克地震图集—2009》[5]，其中，统计时间为公元前250年—公元2008 年，吉尔吉斯共和国领土共发生5 级及以上地震411 次。2019 年，吉尔吉斯科学院地震学研究所统计了2015—2018 年底，共发生各级地震18 184 次（图2）[6]。可以看出，这些地震多发生在天山附近。如上所述，吉尔吉斯斯坦的高地震活动是由天山极其复杂的地质构造和相应的构造过程所决定的[4]。据统计，1716—1992 年，吉尔吉斯斯坦发生了14 次震级M≥7.0 的强震（表1）[5]。大地震的发生使吉尔吉斯共和国成为世界上地震灾害最严重的地区之一。

图2 2015—2018 年吉尔吉斯斯坦境内5 级以上地震分布图Fig. 2 Distribution map of earthquakes of magnitude 5 and above in Kyrgyzstan from 2015 to 2018

表1 吉尔吉斯斯坦7 级及以上地震目录Table 1 Catalog of earthquakes of magnitude 7 and above in Kyrgyzstan

3 科研机构

1952 年在苏联科学院吉尔吉斯分院基础上组建了地球物理学部，随后更名为地震学部。1963 年，地震学部隶属于吉尔吉斯科学院地质研究所，进行吉尔吉斯斯坦境内地震活动性研究，水库、水电站监测，同时会同地质学专家、构造学专家编制首个吉尔吉斯地震区划图及城乡小区划图。1970 年，萨雷卡梅什9 度地震发生后，提出组建国家地震研究所[7]。1975 年，在地震学部和两个实验室（新构造地质学实验室和地震构造实验室）的基础上成立了吉尔吉斯科学院地震研究所，研究所的科技机构由2 个中心（数据处理中心和地震监测中心）和7 个实验室（地震构造实验室、地震危险性评估实验室、地震危险区地球物理研究方法实验室、地球化学和流体动力学预测方法实验室、地震预报方法实验室、区域地震学实验室、工程地震学和地震区域划分实验室）组成。

吉尔吉斯地震研究所主要工作为：地震危险性评价和编制各种尺度地震区划；进行天山地区地震动态及区域地球动力学研究；进行地震趋势预测、编制潜在地震危险区图；地震风险评估；地震灾害减灾及建筑物抗震性提高对策研究等。

4 地震监测台站

吉尔吉斯地震监测体系，由测震台、地磁台、水化台及水位地质流动观测点、数据加工中心和地震监测中心组成。

表2 测震台参数Table 2 Parameters of seismic platform

4.1 测震台

吉尔吉斯地震研究院有测震台27 个（表2），由3 个建于不同时期的地震台网组成（图3），分别是：1991年由美俄吉联建的吉尔吉斯斯坦遥测网络（KNET）；2008 年在全面禁止核试验条约组织（CTBTO）合作框架内，挪威地震局（NORSAR）援建的吉尔吉斯共和国数字网（KRNET）以及德国援建的地震和强震动台网（CAREMON）[8]。其中，在KRNET 台网中，所有台站使用的设备为GURALP 公司生产的CMG-3ESP和CMG-DM24 数据采集器；在KNET 台网中，所有台站使用的设备为Streckeisen 公司生产的STS-2 地震传感器和Reftek 公司生产的地震数据采集器；在CAREMON 台网中，所有台站使用的设备为GURALP公司生产的CMG-3ESP，CMG-5T，CMG-DM24S6+和CMG-EAM[5]。

图3 吉尔吉斯测震台分布图（来源于http://www.seismo.kg/ru/sejsmicheskie-stantsii）Fig. 3 Distribution map of Kyrgyzstan’s seismic stations

4.2 地磁台

吉尔吉斯地震研究院有5 个地磁台（表3），主要位于吉尔吉斯北部（图4）。

表3 地磁台参数Table 3 Parameters of geomagnetic station

4.3 水文化学台和水文地球动力观测点

吉尔吉斯地震研究院有水文化学台4 个，水文地质流动观测点5 个（表4），水位化学台都位于吉尔吉斯北部，4 个水文地球动力观测点设在吉尔吉斯北部，1 个设在西南部（图5）。

5 科学产出

地震监测一直是吉尔吉斯共和国最紧迫的任务之一，获得的正确的初始数据并对其进行科学分析是评估区域地震危险，采取适当预防措施的基础。吉尔吉斯测震台站数据得到了广泛的应用。利用这些数据，吉尔吉斯的科学家们，不仅制作完成了比什凯克、奥什、托克马克、纳林、卡拉科尔、贾拉勒·阿巴德、卡拉·巴尔塔、塔拉斯、巴特肯、基兹·基亚、乌兹根、塔什·库米尔（1975—2003）城市地震微分区图，还完成了吉尔吉斯共和国地震区划图，吉尔吉斯斯坦境内2001—2005 年，2006—2010 年期间可能的地震灾害地图，而且独立完成或合作完成83 部专著，包括：天山岩石圈（合著），高亚洲新构造（作者 I Sadybakasov），天山的地球物理场，深部构造和地震活动（作者F N Yudakhin），地震构造结构和工程地质条件对地震表现形式的影响（合著），吉尔吉斯斯坦东部详细地震区带（合著），天山的形态构造和近期构造成因（作者O K Chediya），天山地震：震级，地震矩和能级（作者E M Mamyrov），天山的地壳和上地幔与地球动力学和地震活动有关（合著），强震峰加速度图集和震源区峰加速度衰减规律（合著），天山地震学（作者Korzhenkov A M），吉尔吉斯斯坦西南部和吉尔吉斯斯坦的地震活动和地震构造变形分开的地区（作者Muraliev），天山塔拉斯-费加纳断层的地球动力学和中亚自然灾害（合著），以天山为例的洲际山区建筑和地震灾害（K E Abdrakhmatov）等[7]。

图4 吉尔吉斯地磁台分布（来源于http://www.seismo.kg/ru/sejsmicheskie-stantsii）Fig. 4 Distribution of Kyrgyzstan’s geomagnetic stations

表4 水化台和水文地球动力观测点参数Table 4 Parameters of hydration station and hydrogeodynamic observation points

6 总结

综上所述，从前苏联时代至今，吉尔吉斯地震科学院对吉尔吉斯共和国地震地质构造、地震活动性及地震监测台网的了解，不仅有助于深入探讨天山地区地震活动规律、了解天山附近地震发生原因机理，而且对我国新疆地区的地震监测也是一个有益的补充，同时吉尔吉斯共和国地处中亚的重要位置，协助其加强和完善地震监测台站布局，提高对地震、崩塌等灾害的监测能力，能够有效提升中国与中亚各国家的地震科技水平，助推“一带一路”建设并为“一带一路”项目实施提供保障。