新疆南天山地区震群前兆性分析①

邓明文， 宋春燕

(1. 新疆维吾尔自治区地震局库尔勒地震台, 新疆 库尔勒 841200； 2. 新疆维吾尔自治区地震局,新疆 乌鲁木齐 830011)

震群活动是地壳运动增强的客观反映，当大范围构造应力出现增强时，首先会在介质薄弱的部位发生显著地震或以震群活动的方式表现出来[1]。小震群活动的出现不是偶然的，它们大多发生在地壳运动增强的背景之上[2]。早在1977年，Evison[3]认为大震前几年，在未来大震震中区周围几百千米范围里所发生的小震群活动可能与大震的孕育有关，故称之为“前兆震群”。自1966年邢台地震以来，科研人员一直致力于震群活动及其在预测预报中的作用，并积累了有益的成果。大量研究表明有些大地震前常常在本区或邻区先发生一系列在时空上比较集中的中小地震活动，如1966年邢台[4]、1975年海城[5]等地震前，在震中或其附近就出现过此类似震群活动；姜秀娥[6]的研究表明，唐山大震前在震中区外围形成震群活动环。因此，在判定前兆性、非前兆震群指标方面也有不少研究[7-8]。许多研究也提出，前兆震群的分布与判断方法具有一定的区域性，区域的差异会给前震和前兆震群的判断带来一定的失误，由于地壳结构和断裂分布的差异，不同地区的震群活动具有不同特征。

目前，有关区域内的多个震群与该区域中强地震之间的关系并将它运用到大地震预报的研究，已取得了较多的成果。主要研究方向有以下3个方面：① 对震群序列的地震学参数特征和性质(前兆震群和非前兆震群)分析[9]；② 结合震群序列和地质构造的时空分布关系，寻求震群与中强地震的关系；③ 从研究震群序列的地震学特征(振幅比、记录波形、震源参数等)来探讨研究区发生中强地震的可能[10]。

2017年6月以来新疆南天山地区震群活跃，空间上主要集中在乌恰—伽师地区和库车—拜城地区，共计17次小震群，震群活动期间集中区及附近发生5次中强地震，分别为2017年9月16日库车MS5.7地震、2018年9月4日伽师MS5.5地震、2018年11月4日阿图什MS5.1地震、2018年12月20日阿克陶MS5.2地震和2019年1月12日疏附MS5.1地震。这2个地区的震群活动对预报中强地震的发生是否有预测意义？本文中总结2017年6月～2019年2月17次震群序列的地震学参数特征，采用能量释放均匀度(U值)、时间丛集程度(ρ值)、能量分布均匀度(k值)等指标对这些震群序列进行判别，确定其是否为前兆震群。分析震群与中强地震在时空上的对应关系，找寻南天山地区判别震群性质方法，为识别南天山震群活动提供科学依据，对南天山地区的中强地震的预测可提供参考。

1 研究方法及资料选取

1.1 研究方法和震群选取标准

主要依据《地震学预报方法程式指南》[11]及《基于GIS地震预报分析系统》[12]的方法与软件，对新疆测震台网测定的17个震群序列进行系统的处理、计算、分析。

根据文献和研究区的需要，参照陆远忠[12]的定义，结合南天山震群活动特征，对南天山地区的震群有如下的定义：(1) 单个震群在20 km范围内的，且满足最大日频次≥3 次，地震总个数≥6个；对于个别呈带状集中分布的震群进行整理、计算。(2) 震群序列中最大震级ML≤5.2， 最大与次级大地震震级差ΔML≤1.1，且满足单个地震震级ML≥1.0。(3) 震群序列开始前和结束后连续7天记录到ML≥1.0地震次数不超过3次，则以序列第一个地震所在日为起始时间，以序列最后一个地震所在日为结束时间。

该定义对震群范围和震群序列前后起止时间做了重新定义，提高震群参数的可信度。

1.2 选取震群

随着新疆数字测震台网的发展，依据新疆台网地震观测报告，2017年以来新疆南天山地区地震监测能力明显提高，震级下限为ML1.0。根据震群的定义，判定2017年6月～2019年2月南天山地区共发生的17次小震群活动。2017年6月以来南天山地区的小震群活动空间分布如图1所示。

1.3 震群数据统计

据新疆测震台网测定，乌恰—伽师地区共发生9次小震群活动(表1)，库车—拜城地区共发生8次小震群活动(表2)。

表1 乌恰—伽师地区震群序列特征表

表2 库车—拜城地区震群序列特征表

2 震群序列参数和震群类型探讨

2.1 前兆震群识别和检验

20世纪80年代以来国内许多学者依据传统参数方面研究震群与中强地震的关系，用单个震群的参数特征值来预测未来中强地震的发生，并给出应用震群预测中强地震的震群参数指标。一般来认为，判定前兆震群单项指标规定为：U>0.5，K>0.7，ρ<0.55，b>0.65，h<1.0。凡满足其中一项，即判断该震群为前兆震群[13]。利用多项指标判定前兆震群的效果一般要优于单项指标，并结合乌恰—伽师地区ρ型前兆震群有较好的对应，综合判定前兆震群指标类型有单ρ值、U-K组合、U-ρ组合、K-ρ组合这4类组合。若满足其中一种，则判定为相应类型前兆震群；若同时满足U-K组合、U-ρ组合、K-ρ组合这3类，则判定为U-K-ρ型前兆震群，并称其为典型的前兆震群[14-16]。

2.2 前兆震群类型及分析

本文中统计乌恰—伽师地区(表3)和库车—拜城地区(表4)出现的17次震群序列，以单次震群中最大震级地震震中位置作为该序列的名称，利用MAPSIS软件进行参数计算。

表3 乌恰—伽师地区震群序列参数特征表

表4 新疆南天山库车—拜城地区震群序列参数特征表

南天山西段的乌恰—伽师地区位于西昆仑造山带、南天山造山带和塔里木地块的交汇处，区内有库孜贡断裂、托特拱拜孜—阿尔帕雷克断裂、喀什山前凹陷等构造。2018年9月至2019年1月，在乌恰—伽师地区共发生了4次5级以上的中强地震，具有间隔时间短，震中位置集中的特点。《地震学分析预报方法程式指南》[11]将小震群发生后1～2年内，周围500 km范围内发生的5级以上中强地震视为对应地震，系统统计2017～2019年乌恰—伽师地区的9次小震群活动，利用震群序列参数综合判定,属于前兆震群占比为67%，主要为ρ型前兆震群、U-ρ型前兆震群和U-K-ρ型前兆震群。2017年6月以来该地区的震群活动水平有所提高，上述的6个前兆震群形成一个区域小震群组，与后期4次5级中强地震发生有一定联系，主要依据：① 空间上震群序列对应中强地震的范围为500 km，4次中强地震均发生在6个前兆震群对应范围内，结果显示非一一对应的关系，而是一次中强地震对应多个前兆震群。② 震群活动和中强地震在该地区的较集中出现，表明近期该地区的地震活动性有所增强。③ 前兆震群组起止时间为2017年6月～2018年10月，中强地震起止时间为2018年9月～2019年1月，两者在时间上符合对应关系。

2017年6月～2019年2月库车—拜城地区出现较为集中的震群活动，震群主要位于南天山中段，该地区分布着北轮台断裂、哈尔克山断裂、克孜尔断裂等。系统统计库车—拜城地区的8次小震群活动，利用震群序列参数综合判定[17], 该地区以非前兆震群为主，属于前兆震群有2次，占0.28 %，为U-ρ型前兆震群和ρ型前兆震群。

此外，2017年7月19日拜城地震序列和2017年9月16日库车MS5.7地震同处于北轮台断裂，相距65 km，时间相差60 d，震群属于U-ρ型前兆震群，结果表明该前兆震群对应此次中强地震。

3 结 语

新疆地震频繁，特别是小震更为活跃，通过以往震群活动研究表明，新疆地区单组小震群活动与后续中强以上地震的相关性不突出，但成组小震群活动时，与中强地震具有明显的对应关系。(1) 乌恰—伽师地区的9次震群，前兆震群占67%，主要为U-K-ρ型前兆震群和U-ρ型前兆震群。该地区的前兆震群组与之后4次中强地震在空间分布、时间顺序、地质构造方面具有良好的对应关系。从地震对应范围和时间顺序来看，该地区震群活动与后续中强地震之间并不是一一对应的关系，前兆震群中对应4次中强地震占67%，对应1次中强地震的占17%。(2) 库车—拜城地区的8次震群，主要以非前兆为主，前兆震群占28%。(3) 研究区内前兆震群判别较好的类型为U-ρ型和U-K-ρ型，利用ρ值作为主要判别值正确率高。仅仅通过检验前兆震群来预测中强地震存在许多不足，应结合本地区多方面的异常资料综合分析。