兴都库什—帕米尔地区中源地震对新疆强震活动的影响分析

宋春燕，聂晓红，魏文薪，向 元

（1.新疆维吾尔自治区地震局，乌鲁木齐 830011；2.中国地震局地震预测研究所，北京 100036）

0 引言

兴都库什—帕米尔地区是印度板块与欧亚板块碰撞的强烈变形区域，是地震最活跃的地区之一，也是世界上少有的大陆内部的中源地震区。许多专家学者曾研究过这一地区的地震活动及构造运动，取得了一系列进展。Gutenberg[1]和Richter[2]等在20 世纪50 年代，发现该地区存在陆内中源地震集中区。Molnar 和Tapponnier[3]把兴都库什—帕米尔地区的地震活动归因于印度板块与欧亚板块的碰撞。Reocker 等[4]利用区域台网记录的1966—1967 年的微震资料及震源机制解资料，研究了兴都库什地区的震源深度分布及应力状态，提出在37°N 附近，中源地震带被分为两部分，西部相当于由南向北的俯冲，东部相当于由西北向东南的俯冲。Beloussov 等[5]认为由于印度板块和欧亚板块的碰撞作用，造成大的地块被岩石层中的深断层或破碎带所分割，由两板块的碰撞作用形成目前这种地震带及应力状态。宁杰远等[6]研究了帕米尔—兴都库什地区地震空间分布特征及应力场特征，认为印度板块对欧亚板块的挤压是兴都库什—帕米尔地区强烈构造运动的主要动力，形成了一系列的弧形构造，并出现中源地震带。

在众多学者关注兴都库什—帕米尔构造结地区地震活动、构造运动及应力状态的同时，该地区强中源地震活动与新疆地区强震活动之间的相关性也是非常值得研究的问题，该地区的应力增强可能进一步促进了与其相邻的新疆地区强震活动。新疆地区受两大板块碰撞汇聚的动力影响，历史地震活动强烈。20世纪以来，新疆曾发生6级以上地震115 次，其中7.0～7.9 级地震17 次，8.0～8.9 级地震 3 次，分别 为 1902 年 8 月 22 日 阿 图什81/4 级、1931 年 8 月 11 日富蕴 8.0 级和 2001 年 11 月14 日昆仑山口西8.1 级地震。张浪平等[7]分析了兴都库什—帕米尔地区与天山地震带强震活动之间的相关关系，结果表明兴都库什—帕米尔地区中源地震与天山地震带7 级地震活动存在同步特征。本文主要分析兴都库什—帕米尔地区的7级以上中源地震活动对新疆强震活动的影响，并探讨可能的动力过程。

1 兴都库什—帕米尔地区的构造背景和地震活动

喜马拉雅弧形构造处于印度板块与欧亚大陆碰撞的前缘地带，是喜马拉雅造山带构造变形最强烈地区之一，其东、西顶角附近形成喜马拉雅弧束（同轴）构造，又称构造结，其对邻区的构造运动、物质运移及其动力学过程有着重要作用[8-9]。喜马拉雅弧西顶角，即兴都库什—帕米尔构造结晚新生代的大规模构造变形以构造结前缘地壳缩短（图1）、两侧走滑、构造结内部拉张为特征，形成了一系列向北凸出的弧形活动构造带[10]。晚新生代以来，兴都库什—帕米尔构造结向北楔入推移了约300 km[11-12]，是中国大陆与周边板块动力传递的关键部位，也是天山再次隆升复活的重要动力来源[8]。

图1 兴都库什—帕米尔构造结地壳缩短速率图Fig.1 Crustal shortening rate map of Hindu Kush-Pamir structural junction

据 USGS 地震目录，1970 至 2021 年发生于 68°～78°E，34°～ 45°N 范围内MW≥5.0 地震有 1012 个，其中深度超过70 km 的中源地震有424 个，且在69°～76°E 范围内呈近“S”型分布（图2），在这个弧形分布上中源地震占90%，且深度由西向东有变浅的趋势。深度超过200 km 的中源地震基本分布在兴都库什地区（70°～71.5°E 范围内），MW≥6.0地震均发生在这一地区，呈近EW 向展布（约130 km）。该区域地处印度板块和欧亚板块碰撞带的西缘，地震分布明显集中，震源深度也明显与周边区域不同，是震源最深的区域，7 级以上中源地震在此集中分布且震源深度基本都超过200 km，形成独特的地震现象和地质构造形态。万秀红等[13]分析认为在强烈的碰撞、推挤、俯冲作用下形成了兴都库什地区中源地震非常活跃的现象，震源机制解显示该区域地震性质以逆断层性质为主，表明挤压作用十分强烈。挤压作用的增强可能会促进与其相邻的新疆地区强震活动，本文主要研究这一区域中源地震对新疆强震活动的影响。

图2 1972—2021年兴都库什—帕米尔地区MW≥5.0地震分布图Fig.2 Distribution of earthquakes with MW ≥5.0 in Hindu Kush-Pamir region from 1972 to 2021

2 兴都库什—帕米尔地区7 级以上中源地震活动对新疆强震影响分析

采用1930 年以来的地震目录做相关分析，其中1930—1990 年的取自《中国近代地震目录》[14]，1991 年之后的取自《地震目录汇编》以及中国数字地震台网中心地震目录。

1930 年以来，兴都库什—帕米尔地区发生MS≥7.0 中源地震 13 次，最大地震为 2015 年 10 月 26日兴都库什7.8 级地震。统计结果显示（表1），10次震后1 年新疆发生了6 级以上地震，对应比例约为77%，且对应时间在3个月内的有7次，占54%，说明兴都库什—帕米尔地区的7 级中源地震对新疆地区的强震有短期预测意义。

由表1，报对地震次数为18次，预报占有时间为13 年，预报研究时间为93 年，扣除余震和震群影响，应报的地震总次数为59次。

表1 兴都库什—帕米尔中源7级地震与其后1年新疆及边境地区强震相关性Table 1 Correlation between the intermediate-focus earthquakes with M≥7 in Hindu Kush-Pamir and the strong earthquakes in Xinjiang and border areas in the following year

采用《地震学分析预报方法程式指南》[14]中的地震预报效能R值评分方法，给出具有97.5%置信水平的R值评分，可以用于检测地震对应关系的可信度。由公式：

兴都库什—帕米尔地区7 级中源地震后1 年对应新疆及边境地区6 级以上地震的预报效能R值为0.17，R0为0.09，通过检验；对应3 个月新疆6 级以上地震的预报效能R值为0.09，R0为0.06，通过检验，说明兴都库什地区的7级中源地震对新疆地区的强震有短期预测意义。

兴都库什—帕米尔7 级中源地震后1 年新疆及边境地区发生6.5 级以上地震的有9 组，对应比例约为69%，计算得到的R值为0.29，R0为0.15，通过检验，说明兴都库什地区的7 级中源地震对新疆地区的7级左右地震有较好的中期预测意义。

2015 年4 月25 日尼泊尔8.1 级地震后，喜马拉雅地震带强震活跃，特别是西构造结连续发生了3次7级地震，2016年6月26日在帕米尔前缘又发生吉尔吉斯斯坦6.7级地震，新疆地区发生2016年11月25日阿克陶6.7级、2017年8月9日精河6.6级地震，显示印度板块向北推挤作用明显增强。为了更好的反映印度板块对新疆地区的挤压作用，利用GPS基线得到的印度班加罗尔—中国新疆塔什库尔干（TASH-IISC）时间序列跟踪结果表明（图3），2015 年以来，印度板块对欧亚板块的推挤作用持续增强，虽然在此期间发生了一些6 级以上地震，但这种增强作用仍在持续，在此背景下，需关注新疆地区的强震危险性。

图3 TASH-IISC GPS基线时间序列Fig.3 Time series of GPS baseline of TASH-IISC

3 结论与讨论

（1）印度板块对欧亚板块的挤压是兴都库什—帕米尔地区强烈构造运动的主要动力，兴都库什—帕米尔构造结是动力传递的关键部位，在强烈的碰撞、推挤、俯冲作用下形成了兴都库什地区中源地震非常活跃的现象，7 级以上中源地震的发生表明挤压作用十分强烈。

（2）本文分析了兴都库什—帕米尔地区7 级以上中源地震与新疆强震活动的关系，结果显示，兴都库什—帕米尔地区发生MS≥7.0中源地震后1年新疆发生6 级以上地震的对应率达77%，且对应时间在3 个月内的占54%，说明兴都库什—帕米尔地区的7级中源地震对新疆地区的强震有中、短期预测意义，且预报效能通过检验。进一步分析其对新疆地区的7 级左右地震影响，结果显示该区7 级中源地震后1 年新疆及边境地区发生7 级左右地震的对应率为69%，且预报效能通过检验，说明该地区的7 级中源地震对新疆地区的7 级左右地震有较好的中期预测意义。兴都库什—帕米尔地区7 级以上中源地震活动对新疆的强震活动有一定的影响。

（3）2015 年以来，兴都库什—帕米尔地区连续发生了3 次7 级地震，其后新疆地区中强地震活跃，显示印度板块向北推挤作用明显增强。印度班加罗尔—中国新疆塔什库尔干GPS基线时间序列也显示出2015 年以来印度板块对欧亚板块的持续推挤作用，目前仍需关注新疆地区发生强震的危险性。