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1990年10月25日新疆维吾尔自治区乌苏两次5.2级地震
新疆维吾尔自治区地震局 赵翠萍 徐道尊
摘要 | 前言 | 测震台网及基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布及震害 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面
观测台网及前兆异常 | 前兆异常及其特征分析 | 总结与讨论 | 参考文献和参考资料
摘 要
1990年10月25日新疆乌苏县境内接连发生2次5.2级地震。地震震中位于乌苏县西南部山区，由于大雪覆盖地表，宏观考察时未能给出极震区准确的烈度和范围。根据有感范围和有感程度，估计震中烈度Ⅵ度，居民区烈度在Ⅴ度以下，该次地震发生在北天山构造带西段的北西向的博罗霍洛断裂带上。地震造成的损失相当轻微，仅少数破旧房屋有细微裂缝。 该次地震序列为双主震型，主震前无明显前震，最大余震3.8级；余震数量少且集中分布于主震的西南侧，衰减迅速。震源机制解中第一次5.2级地震节面Ⅱ的走向北西，P轴方向北北西。推测该次地震是在北北西向主压应力作用下，北西向断裂发生右旋逆走滑的结果。节面Ⅱ是地震主破裂面。发震构造是博罗霍洛断裂带。 震中200 km范围内共有地震台7个，其中测震台5个，其他前兆观测台5个，仅有测震、地下水位、地倾斜3个观测项目。另外该区布有流动水准、流动重力测线。在该区长期缺震的背景上，震前3年流动重力测量出现大幅度异常；震前1年小震调制比出现异常；震前5个月精河台及新源台地震波动力学参数出现同步低值异常；震前1个月，出现振幅比突变异常。共出现7条前兆异常，异常数量少且主要为测震学异常。本文对出现的前兆异常特征进行了讨论。
前 言
据新疆地震台网测定，1990年10月25日07点30分及08点14分在新疆乌苏地区西南部相继发生2次5.2级地震。微观震中分别为44°14′N，83°54′E；44°08′N，83°57′E。据考察，宏观震中位于无人居住的山区，造成的财产损失相当轻微，没有人员伤亡。 地震发生后，新疆地震局立即派出现场工作组赴震区进行宏观考察和震情监视工作。 历史上北天山构造带西段曾多次发生中强震，但1986年以来，该区一直处于地震活动的异常平静状态，直到此次地震的发生。在前人研究的基础上，经重新整理资料和分析研究，确定这次地震前有6个前兆异常项目，共计7条异常。
测震台网及地震基本参数
震中200 km范围内有5个测震台站，区域监测能力为MS ≥1.5地震。测震台站分布和地震基本参数见图1、表1。 |
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图1 乌苏5.2级地震前测震台站分布图
Fig. 1 Distribution of seismic stations before the MS 5.2 Usu
earthquake |
表1 地震基本参数
Table 1 Basic parameters of the earthquake
编号 |
发震日期 |
发震时刻 |
震 中 位 置 |
震级
|
震源深度/km |
震中地名 |
结果来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
|
|
| 1 |
1990 10 25 |
07 38 16.2 |
44°14′ |
83°54′ |
5.2 |
40 |
乌苏西南 |
1） |
| 2 |
1990 10 25 |
08 14 46.0 |
44°08′ |
83°57′ |
5.2 |
19 |
乌苏西南 |
1） |
|
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地震地质背景
震区位于北天山地震活动构造带的西段。这里构造复杂，由近东西向和北西向2组构造组成。北西向构造多数切割了近东西向构造，发育时间较近东西向构造为晚。二者成斜切复合关系（图2）。
1. 活动构造
该区近东西向构造有长期发育历史，从早古生代的地层分布来看，在加里东晚期就已出现雏形，经过华力西期到近代，有过多次变动2）。因而一些主要断裂构造如喀什河断裂、库希木奇克断裂和准噶尔南缘断裂规模巨大，向下切割的深度相当大。它们对山体的抬升和新生代沉积具有重要影响甚至起着控制作用。北西向构造主要由断裂组成，在本区出现的称之为博罗霍洛断裂带。该带由多条断层形成由南向北推覆的叠瓦式断裂系，全长约700 km（西北端延出境外）[1]。沿断裂有超基性岩分布，说明下切深度很大。其活动性质为右旋逆走滑。它切割上更新统地层并使山脊、水系右行错动2 km，证明其继承性新活动十分明显。沿断裂温泉串珠状分布，是地热异常带。 |
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图2 震中附近主要断裂及历史地震震中分布图
Fig. 2 Map of main fractures and the epicentral distribution of
historical earthquakes around the epicentral area
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2. 深部构造
本区地壳厚度由南至北逐渐变小，震中地壳厚度介于48～50 km。该区为重力布格异常区，重力异常值介于（-200～-250）×10-5m/s2之间[2]。
3. 区域形变场
根据古生代地层判断，第四纪以来该区相对于其北的准噶尔拗陷区至少向上抬升了1200 m。1954年以来横跨断裂的水准测量资料表明天山地区的构造运动十分强烈，天山山脉在继续上升，断裂仍处在活动状态。乌苏南至新源东存在一条最大抬升速率为17.8 mm/a的东西向隆起带。其西南侧存在一条大致平行的最大拗陷速率为4.6 mm/a的拗陷带，差异升降十分强烈。
4. 历史地震
震中位于近东西向构造与北西向构造的交汇处，是应力易于集中的场所，历史上曾发生多次强震，如1944年7.2、6.5级地震，1955年6.5级地震以及1973年的6.0级地震。
据现场考察资料并参考文献[1]提供的判定方法，认为博罗霍洛断裂带的活动是发生2次5.2级地震的主要原因。
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烈度分布及震害
2次5.2级地震震中位于乌苏地区西南部山区，宏观考察时没有发现滑坡或岩石崩塌等现象。震中附近没有居民点，大雪又覆盖地表，无法进行详细调查，故未能给出等震线图和给出确切的宏观震中地点。根据有感范围的大小和有感程度，估计震中烈度为Ⅵ度，居民区烈度在Ⅴ度以下。仅少数破旧房屋有细微裂缝，损失相当轻微3）。 |
地 震 序 列
关于本次地震序列的特征分述如下：
（1）2次5.2级地震前无明显前震。
（2）余震数量少，频度低且衰减迅速。到1990年12月26日止，共记录到MS ≥1.5地震15次，其中3级以上地震仅1次，即11月3日的3.8级地震（表2），2.0～2.9级7次。从主震次日起，余震就以低频度起伏变化（图3、4）。
表2 乌苏5.2级地震序列目录（MS ≥2.0）
Table 2 Catalogue of the MS 5.2 Usu earthquake sequence
编号 |
发震日期 |
发震时刻 |
震 中 位 置 |
震级
|
震源深度/km |
震中地名 |
结果来源 |
年 月 日 |
时 分 秒 |
|
|
1 |
1990 10 25 |
07 38 16.2 |
44°14′ |
83°54′ |
5.2 |
40 |
乌 苏 |
1） |
2 |
1990 10 25 |
08 14 46.0 |
44°08′ |
83°57′ |
5.2 |
19 |
乌 苏 |
3 |
1990 10 26 |
00 10 43.6 |
44°08′ |
83°51′ |
2.2 |
|
乌 苏 |
4 |
1990 10 28 |
10 25 23.8 |
44°14′ |
83°47′ |
2.6 |
|
乌 苏 |
5 |
1990 10 28 |
18 18 57.1 |
44°09′ |
83°48′ |
2.1 |
|
乌 苏 |
6 |
1990 10 31 |
15 09 27.5 |
44°04′ |
83°49′ |
2.6 |
|
乌 苏 |
7 |
1990 11 03 |
21 33 02.2 |
44°09′ |
83°50′ |
3.8 |
31 |
乌 苏 |
8 |
1990 11 03 |
23 30 16.6 |
44°10′ |
83°50′ |
2.4 |
|
乌 苏 |
9 |
1990 11 04 |
05 50 29.3 |
44°05′ |
83°51′ |
2.2 |
|
乌 苏 |
10 |
1990 11 04 |
12 21 56.8 |
44°08′ |
83°51′ |
2.3 |
|
乌 苏 |
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图3 乌苏5.2级地震序列M-t图
Fig. 3 M-t curve of the MS 5.2 Usu earthquake sequence
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图4 乌苏5.2级地震序列频次衰减曲线
Fig. 4 Curve of frequency attenuation for the MS 5.2 Usu earthquake sequence
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（3）主震能量释放充分，占整个序列的99.9%，属双主震型（图5）。
（4）将余震按ΔM=0.5级分档，用最小二乘法拟合，得b值为0.65（图6），略低于该区背景b值0.70。 |
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图5 乌苏5.2级地震序列应变释放曲线
Fig. 5 Curve of strain release of the MS 5.2 Usu earthquake sequence
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图6 乌苏5.2级地震序列b值曲线
Fig. 6 b-value curve of the MS 5.2 Usu earthquake sequence
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（5）由乌苏单台记录的余震序列，得序列h值为1.4（图7）。 |
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图7 乌苏5.2级地震序列累积频次-时间曲线
Fig. 7 Accumulated frequency-time curve for the MS 5.2 Usu earthquake sequence
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（6）余震集中，分布范围小。余震集中分布在2次5.2级地震西南侧的小区域内（图8）。 |
震源机制解和地震主破裂面
由全国及新疆地震台网P波初动资料，得到2次5.2级地震的震源机制解（图9，图10），矛盾符号比分别为23%和8.8%。表3为相应的震源机制解参数。应当说明，由于2次5.2级地震发震时刻相近，所以第二个地震的P波初动不太清晰，其结果仅供参考。 |
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图8 5.2级地震余震震中分布图（1990.10.25～1990.12.26）
Fig. 8 Epicentral distribution of aftershocks for the MS 5.2 Usu
earthquake
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图9 乌苏5.2级地震震源机制解（第一次地震）
Fig. 9 Focal mechanism solution of the first MS 5.2 Usu earthquake
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表3 乌苏5．2级地震震源机制解参数
Table 3 Focal mechanism solution of the MS 5.2 Usu earthquake
编号 |
节面Ⅰ |
节面Ⅱ |
Ｐ轴 |
Ｔ轴 |
Ｂ轴 |
Ｘ轴 |
Ｙ轴 |
结果
来源 |
走向 |
倾向 |
倾角 |
走向 |
倾向 |
倾角 |
方位 |
仰角 |
方位 |
仰角 |
方位 |
仰角 |
方位 |
仰角 |
方位 |
仰角 |
1 |
45 |
NW |
66 |
164 |
NE |
44 |
108 |
15 |
2 |
54 |
208 |
34 |
73 |
65 |
315 |
40 |
高国英 |
1 |
136 |
SW |
40 |
132 |
NE |
49 |
224 |
5 |
30 |
84 |
13 |
2 |
224 |
50 |
42 |
38 |
高国英 |
由表3，图9、10知，节面Ⅰ的运动性质为左旋逆走滑，节面Ⅱ为右旋逆走滑。参考断裂构造的活动性质和走向，节面Ⅱ与博罗霍洛断裂带比较相近。因此，震源机制解的节面Ⅱ可能是地震的主破裂面，发震构造则为博罗霍洛断裂带。 |
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图10 乌苏5.2级地震震源机制解（第二次地震）
Fig. 10 Focal mechanism solution of the second MS 5.2 Usu earthquake
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观测台网及前兆异常
图1及图11为震中附近地区的测震台站和前兆台站分布图。地震发生在测震台网中部。由于震中以南是天山山区，北面是准噶尔盆地，所以前兆台网主要分布于震中以东和震中以西，且震中以东分布比较密集，震中以西相对稀疏。 |
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图11 乌苏5.2级地震前兆观测台站平面分布图
Fig. 11 Distribution of precursor observation stations before the
MS 5.2 Usu earthquake
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在距震中200 km范围内共有地震台站7个，其中测震台站5个，其他前兆台站5个，另有一条流动重力测线和流动水准测线。有测震、地倾斜3个定点观测项目。在0～100 km和101～200 km距离内分别有地震台站4个和3个，有测震学以外的观测项目2个和1个。
在上述观测项目中，3个地倾斜观测项目1990年以前处于仪器改造阶段，1990年6月开始正式工作，资料积累时间短，联系震后几年的资料来看未见异常。
此次地震共出现6个前兆异常项目，7条前兆异常，其中测震学异常6条，流动观测项目异常1条，区域流动水准测量未出现明显的异常。前兆观测情况详见表4和图12～19。
表4 异常情况登记表
Table4 Abnormal situation of the MS 5.2 Usu earthquake
1. 测震学异常
据地震活动性分析，1986年底以来该区缺震曲线（图12）已持续近4年低于该区历年均值线，显示出地震能量释放明显不足，异常类别Ⅱ类。 |
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图12 北天山西区缺震曲线
Fig. 12 Curve of lacking earthquake in the west area of northern
Tianshan mountain
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新源台小震调制比震前自1989年10月超过异常判据（0.27），持续一年的高值异常，震后基本恢复至正常值，异常可靠为Ⅰ类（图13）。 |
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图13 新源台固体潮小震调制比曲线
Fig. 13 Curve of modulation ratio anomalies of small shocks for]
solid tide in Xinyuan station
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在文献[3]中，较系统归纳了利用地震波动力学及运动学参数分析提取较大地震前地震前兆异常信息的方法。若干震例研究表明，在一些中强震前，近场地震台记录的地震波参数，如振幅比、初动分布、尾波衰减系数等，可能会出现短期或短临异常变化。
本报告收入了有关此次地震的研究结果。
通过震后对新源台、精河台地震波参数的研究发现[4]，震前5个月2台多项地震波参数出现同步异常反应，精河台P波初动自1990年5月起全部转为负号分布（图14），震后又趋于紊乱，显示出已受到孕震区应力场的控制，这与精河台正好位于发震构造上有关，而不位于构造上的新源台P波初动优势分布不明显。 |
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图14 P波初动一致性分析
Fig. 14 Identity analysis of initial motion for P wave
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2台的尾波持续时间比τ值、尾波衰减系数a值[4]，自1990年5月起出现持续近半年的低值异常（图15，16）。 |
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图15 尾波持续时间比曲线
Fig. 15 Curve of sustained time ratio for coda wave
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图16 尾波衰减系数a值曲线
Fig. 16 Curve of attenuation coefficient (α) for coda wave
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精河台尾波衰减速率P值自1990年7月起持续低值异常，异常幅度较大，异常明显（图17）。 |
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图17 尾波衰减速率曲线
Fig. 17 Curve of attenuation velocity for coda wave
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精河台振幅比a值于1990年6月中旬出现低值异常，持续近4个月，新源台振幅比1990年7月起出现一大幅度突跳点；10月13日再次出现一高值临震突跳点，幅度达14.9（图18）。 |
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图18 P波、S波振幅比曲线
Fig. 18 Curve of amplitude ratio for P wave and S wave
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尾波衰减系数a值，持续时间比τ值，尾波衰减速率具体作法见文献[3]。以上地震波参数资料可靠，异常显著为Ⅰ类。
2. 其他前兆异常
沿独山子-库尔勒公路进行的重力测量在N40-N41测段，自1987年5月至1989年底测值逐年减少，累积达-76×10-8m/s2，该测段距震中约90 km，异常可靠为Ⅰ类（图19）。 |
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图19 北天山西段重力段差曲线
（a）段差曲线；（b）重力测线
Fig. 19 Curve of gravitative difference in the west segment of
northern Tianshan mountain
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前兆异常及其特征分析
5.2级地震前，未出现空区和条带，未见前震活动，加之震前某些前兆观测手段工作状况不佳，可以确定为前兆异常的只有地震波参数以及流动重力异常，由表4及图12～19可以看出，乌苏5.2级地震的前兆异常有如下特征：
（1）前兆异常数量少，异常比例低，距震中200 km范围内测震学以外的5个台项前兆观测项目均无明显地震前兆反应。
（2）从异常的空间分布来看，包括测震学以及流动重力在内的7条前兆异常均在震中110 km范围内，分布范围不大，比较集中。
（3）5.2级地震前以短期及临震异常为主，中期异常不明显。短期异常是地震波参数异常，震前5个月左右精河及新源台的地震波参数出现同步短期异常，从时间上反映了此次5.2级地震的孕震时间过程。
（4）临震异常为新源台振幅比，10月13日的大幅度突跳可作为临震信息值得注意。
总结与讨论
（1）5.2级地震与流动观测资料显示的时间长、面积广、幅度大的背景性异常殊不相称，且地震发生后异常并未消失，表明应力场的性质未发生质的变化，这是否意味着该区存在着发生更大地震的危险，值得注意。
（2）在前兆监测能力较弱的地区，对测震观测条件较好的地震台进行地震波动力学参数的动态跟踪工作是短期及临震预报的必要的补充，该方法能够及时地提供短临异常信息，有益于对震情的判断。但本次地震前尚未开展地震波参数的震情跟踪工作，其实际预报效能尚需实践检验。
参 考 文 献
[1]郑福婉等，活断层分段与中期危险地点选择，内陆地震，vol.3，No.4，1989。
[2]马杏垣主编，中国岩石圈动力学图集，北京：中国地图出版社，1989。
[3]王海涛等，单台地震预报的地震学方法，北京：地震出版社，1992。
[4]曲延军等，中等地震前地震波异常特征，高原地震，vol.5，No.1，1993。
参 考 资 料
1）新疆维吾尔自治区地震局地震目录，1991．2。
2）新疆维吾尔自治区地震局地震地质研究队，北天山地震带地震地质背景及发震构造标志
（研究报告），1986.1。
3）1991年度新疆地震趋势研究报告。 |
