测震台网及地震基本参数 

5.2级地震震中周围200 km范围内共有7个测震台（图1），是新  疆境内地震监测能力较强的地区，实际监测能力为 MS ≥1.5。
	图1  震中区附近地区测震台网分布图 Fig. 1  Distribution of seismic network around the epicentral area
本次地震的基本参数列于表1。  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 1991 06 06 16 02 06.1 42°41′ 87°15′ 5.2 22 和   静 [2]  截至1991年6月30日震中区周围仅记录到2次 MS 1.5余震，地震前亦无明显前震活动，判断本次地震是典型的孤立型地震。

地震地质背景 ^[3,4] ①

1991年6月6日和静5.2级地震发生在天山褶皱带内。位于近乎东西向布格重力异常的梯度带，其值为-225×10-5m/s2，也是航磁异常的梯度带，其值为50 nT，重力反演地壳厚度为46 km。  天山褶皱带内的北西西向活动构造，如准噶尔盆地南缘断裂、博罗霍洛断裂、苏巴什断裂及包尔图断裂均为与强震活动有关的断裂。苏巴什断裂为1991年6月6日和静5.2级地震的发震构造，走向北290°～320°，长210 km，断层面倾向南西，倾角40°～60°，局部近直立，为右旋走滑逆断层，在夏格泽沟口西侧志留系逆冲于更新统砾石层之上，反映它自更新世以来一直活动（图2）。
	图2  震中周围地区地质构造及历史地震分布图 Fig. 2  Map of geologic structure and the epicentral distribution         of historical earthquakes around the epicentral area
据1955年及1988年两期大地水准测量资料，苏巴什断裂位于北西西走向的形变梯度带，震中附近垂直活动速率为2 mm/a。是天山依连哈比尔尕山现代活动最强烈的近东西向隆起的一部分，天山主峰附近隆起最大速率达+17.8 mm/a。  本世纪以来，震中周围150 km范围内的地震分布见图2，图3。至1991年6月区内共发生 MS ≥5.0地震26次，其中7级以上大震1次，6.0～6.9级4次，5.0～5.9级21次。除1983年5.2级地震外，这些地震基本分布在距本次震中80 km以外，沿各条断裂带展布，比较集中的地区是准噶尔盆地南缘断裂附近。从时间序列看，本区地震活动强度呈逐渐减小趋势，但80年代以来5.0～5.9级地震频度较高。  1983年12月15日在本次地震的北东方向（42°48′N，87°30′E）发生了一次5.2级地震[1]，2次地震震中相距约24 km。
	图3  震中周围地区历史地震 M-t 图 Fig. 3   M-t  curve of historical earthquakes around the epicentral          area
①本节由柏，美祥研究员提供资料并参与编写。

烈度分布及震害²⁾ 

 

据宏观考察结果，5.2级地震的宏观震中位于42°48′N，87°11′E。震中区烈度为Ⅴ度强，范围包括德代沟道班，八一公社及阿拉沟信号工区等地（图4）。Ⅴ度区呈北西西向椭圆，长半轴13 km，短半轴7 km，面积约300 km2。Ⅴ度区内震感强烈，可听到隆隆地声，部分砖平房的承重墙与预制板接合部位震裂，室内架上的大部分物品被震落，沿八一公社公路向西6 km处第四纪陡立的黄土砂砾石崩落，阻塞交通，落石最大直径约2 m。  Ⅳ度区分布在巴仑台、艾维尔沟、鱼儿沟及乌拉斯台等地。呈北西西向椭圆。长半轴73 km，短半轴40 km，面积约9200 km2。  Ⅳ度区内居民普遍感到站立不稳，房屋摇晃，可听见地声，部分房屋出现裂缝，或原有裂缝加宽。  本次地震的有感范围北达乌鲁木齐、呼图壁，西至奎屯，南到库尔勒等地。宏观考察发现，有感范围成畸形分布，距震中约400 km的奎屯市部分人有感，而距震中不到100 km的伊拉湖公社却普遍无感。这可能与建筑物高度和地基状况有关。与文献[5]中给出的震中烈度Ⅰ0与震级 M 的经验关系 M =0.66Ⅰ0+0.98计算的结果相比，本次地震的震中烈度偏低。

图4  和静5.2级地震等震线图 Fig. 4  Isoseismal map of the  MS 5.2 Hejing earthquake

震源机制解和地震主破裂面 

利用全国台网、新疆台网记录的P波初动资料，按双力偶点源模型，得到本次地震的震源机制解，上半球投影见图5，具体参数列于表2。在使用的23个P波初动中无矛盾符号，矛盾比为0。
	图5  和静5.2级地震震源机制解 Fig. 5  Focal mechanism solution of the  MS 5.2 Hejing earthquake
表2  震源机制解 Table 2  Focal mechanism solution of the 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 1 275 NE 29 125 SW 65 24 18 243 68 118 13 215 26 4 60 [2]  结合区域地质构造背景，Ⅴ度区等震线的长轴方向，认为NW走向的节面Ⅱ是本次地震的主破裂面。推测5.2级地震是在北北东向主压应力作用下，苏巴什断裂发生右旋逆走滑错动的结果。

观测台网及前兆异常 

　

图1和图6为震中附近地区的测震台和前兆台站分布图（图中虚框见图7）。5.2级地震大致发生在测震台网和前兆台网的中偏东部。震中的东南方向无台网控制。
	图6  震中附近地区前兆观测台站分布图 Fig. 6  Distribution of the precursor observation stations  around         the earthquake epicentral area
在距震中200 km范围内共有地震台站7个。其中测震台7个；其他前兆台4个。由于相距较近，乌鲁木齐地区的4个观测台在统计时均属乌鲁木齐观测台网，按一个台统计，包括水磨沟台、红山台、雅玛里克山台和水化综合台，水化综合台中又包括多处地下水观测点，具体分布见图7。呼图壁台的前兆项目从1988年开始观测，雅玛里克山台和水磨沟台的地电从1990年后开始观测，其余各台项前兆资料观测均在5年以上。在100 km范围内仅有后峡一个测震台，在100～200 km范围内有地震台6个，其中测震台6个，其他前兆台4个，共有测震、水位、水化学、形变测量、地倾斜、重力、地电、地磁等13个观测项目。
	图7  乌鲁木齐前兆观测台网分布图 Fig. 7  Distribution of the observation networks in Urumqi
	图8  震中附近地区定点前兆异常分布图 Fig. 8  Distribution of of the precursor anomalies around the         earthquake epicentral area
本次地震前共出现20个异常项目，22条前兆异常，其中测震学异常9条，流动观测项目异常1条，定点观测项目异常12条。震中附近前兆异常分布见图8。前兆异常情况见表3和图9～32。 在5.2级地震前共有10种测震学前兆分析方法出现异常:最早的异常出现在1987年1月至1989年12月，在震中区附近形成一个由 MS ≥3.0地震构成的北东向的地震空区，1990年后空区消失，演变为两条北东向的条带（图9，图10），5.2级地震发生在2个条带的交叉部位。震后条带消失。
	图9  和静5.2级地震前小震震中分布图 （1987.1～1989.12， MS ≥3.0） Fig. 9 Epicentral distribution of the small earth-quakes before        the MS 5.2 Hejing earthquake
	图10  和静5.2级地震前小震震中分布图 （1988.1～1991.5，MS ≥3.0） Fig. 10 Epicentral distribution of the small earth-quakes before         the MS 5.2 Hejing earthquake
图11～13为震中区附近同一区域的 b 值，地震频度和缺震分析的时序曲线。由图可见，在震中区附近的多次5.2～5.4级地震前，这三种描述地震活动性的参量均表现出较好的中期异常。
	图11  和静5.2级地震前后 b 值变化曲线       （41.5°～44.5°N，85.5°～89.0°E， MS ≥1.5） Fig. 11  Curve of  b -value variation before and after the MS 5.2          Hejing earthquake sequence
	图12  和静5.2级地震前后地震频度曲线       (41.5°～44.5°N，85.5°～89.0°E，MS ≥1.5) Fig. 12  Curve of seismic frequency before and after the MS 5.2           Hejing earthquake
表3  异常情况登记表 Table3  Abnormal situation of the MS 5.2 Hejing earthquake
	图13  和静5.2级地震前后缺震曲线       （41.5°～44.5°N，85.5°～89.0°E， MS ≥1.5） Fig. 13  Curve of lacking earthquake before and after the MS 5.2          Hejing earthquake
利用单台测震学方法分析了震中周围4个测震台记录的地震资料[6]，得到了 AS/ AP、τH/τV、 a 值[7]，固体潮小震调制比及P波初动“－”号比率等5项与孕震区地下介质物理特性有关的参量。本方法是以台站为中心，取200 km范围内的小震计算的结果。由图14～17可以看到，在地震前水磨沟台除 波初动符号外，其余4项分析均显示异常，库尔勒台的振幅比和调制比异常较明显，只有距震中最近的后峡台在震前观测 波初动“－”号率的明显变化（图18）。这一系列的分析结果可以表明，5.2级地震前，孕震区内的地下介质参量表现出明显的短期异常特征。
	图14  和静5.2级地震前后振幅比时序曲线 Fig. 14  Temporal-frequency curves of amplitude ratio before and          after the  MS 5.2  Hejing earthquake in Shuimogou(a) and          Korla(b) stations
	图15  和静5.2级地震前后地震尾波衰减系数 a 值时序曲线 Fig. 15  Curve of attenuation coefficient (α) for coda wave before          and after the MS 5.2  Hejing earthquake in Houxia(a)，          Shuimogou(b) and Shichang(c)  stations
	图16  和静5.2级地震前后水磨沟台τH /τV 时序曲线 Fig. 16  Temporal-frequency curve of τH／τV  before and after          the  MS 5.2  Hejing earthquake in Shuimogou station
	图17  和静5.2级地震前后固体潮小震调制比时序曲线 Fig. 17  Curve of modulation ratio anomalies of small earthquakes          for solid tide before and after the  MS 5.2 Hejing          earthquake in Shuimogou(a) and Korla(b) stations
	图18  后峡台1991年1～6月P波初动“-”号比率 Fig. 18  "-" sign rate of initial motion for P wave at Houxia              station in Jan.-Jun.，1991
本次地震前共出现11项前兆观测异常项目，中期异常4项4条，短期异常7项8条，临震异常1条。中期异常表现为： 流动重力N03-N04测段（Δ120 km）的段差值在缓慢趋势性上升的背景下，1990年9月测值突然大幅度下降，1991年3月测值回返（每年3月，9月各观测一期），震后恢复正常（图19），异常特征与其他震例一致。 红山台重力潮汐因子 值[8]，从1990年以后很稳定，年变化小于1%，但1990年7～12月出现-1.8%的负异常，恢复正常5个月后发震（图20）。
	图19  流动重力N03～N04段差变化图 Fig. 19  Curve of segtion difference for mobile gravity observation          along No.3-No.4
	图20  红山台 值时序曲线 Fig. 20  Temporal-frequency curves of in Hongshan station
水磨沟台N70°W视电阻率测值，从1989年开始观测以来一直变化平稳，无明显年变形态，由图21可见，1990年12月至1991年3月期间测值下降了1.5%，恢复正常后发震。
	图21  水磨沟台视电阻率NW道变化曲线 Fig. 21  Curve of apparent resistivity variation(NW) in Shuimogou          station
呼图壁台的跨断层水准和水平断层仪跨霍尔果斯-吐谷鲁断裂带的主干断裂架设，使用Ziess004水准仪测量断层两盘高差变化，使用DSJ仪器测量断层的水平向变化。本研究中分别将其归类于短水准和短基线测量。由图22可见，短基线测值在长趋势缓慢上升的基础上，叠加有清晰的年变。但从1990年5月至1991年6月，年变幅度减小了8 mm，之后由于1992年5.4级地震的影响，1993年后年变幅才逐步恢复正常[9]。
	图22  呼图壁短基线旬均值曲线 Fig. 22  Curve of 10-day mean values of short base line in Hutubi          station
短期异常主要表现在形变，应力及地下水的物理化学性质变化方面。由图23可见，库尔勒短水准测量具有较好的年变形态，1990～1991年年变畸变，尤其是震前3个月由正常的下降趋势变为上升，然后下降，异常量级达0.3 mm，震后3个月逐渐恢复正常。
	图23  库尔勒短水准SN边观测曲线（据吴琳）       a. 旬均值；b. 月矩平  Fig. 23  Curve of short levelling routes along SN side in Korla          station (a) 10-day mean values；(b) monthly mean range
库尔勒台电感应力NW向测值从1991年2月开始大幅度变化，先上升后下降，4月初达到最低值644 μH，返回正常值后，不久发震（图24），1991年10月后该台仪器停测。图中1990年5～7月为进水干扰。
	图24  库尔勒电感地应力变化曲线（据蒋靖祥） Fig. 24  Curve of stress variation in Korla station
雅玛里克山的石英倾斜仪从1990年开始观测，具有较好的年变矢量，每年3月底转向，4～7月向北东方向变化。而1991年春季转向后矢量很快偏向东，显示为南北方向向北的速率明显减慢，破坏了正常的年变（图25）。
	图25  雅玛里克山石英倾斜仪矢量图（1990.1～1992.2） Fig. 25  Vector diagram of quartz tiltmeter in Yamakelishan station
本次地震前乌鲁木齐地下水观测网的异常主要反映在新04井和新21井的水位、水温和H2S，异常形态和异常量级与乌市周围的几次5级以上地震的形态相似[10]。新04井水位正常年变为1～4月维持较高水位，5～8月缓慢下降，9月中旬开始回升，到11月中旬后达到高值。而1991年水位下降时间提前到1月，且速度较快，4月底到最低点后折返，5月中旬又下降了几天，之后在上升中发生了5．2级地震。该年的正常年变被破坏（图26）。在地震前3个月，距震中165 km处的新21井水位突升，产生井水自溢（图27～28），表现出短临异常信息。新04井水温从1990年开始工作，从以后多年的观测发现，其变化规律与水位呈正相关，图29中1991年1～4月水温的下降可视为5．2级地震前的异常。新04井H2S在周围的中强地震前表现为测值增高，震后并不恢复到原来的位置，由图30可看到1991年3月中旬至5月中旬H2S值持续增高，震后维持高值。
	图26  新04井水位五日均值曲线（据王道、许秋龙） Fig. 26  Curves of 5-day mean values of water level in Xin No.04          well
震中区周围100 km范围内无前兆观测项目，本次地震前仅观测到二项临震异常（图31～32）。新10号泉的Rn在震前一个月内测值增高，偏离正常值，震后恢复（图31）。呼图壁短水准、测值在震前6天突跳0.6 mm，震前3天读数困难，仪器水泡不稳定，5.2级地震后恢复正常[9]（图32）。
	图27  新21井水位变化曲线（据王道、许秋龙） Fig. 27  Curves of water level variation in Xin No.21 well
	图28  新21井水位一阶差分曲线[9] Fig. 28  First derivative curves of water level difference in Xin          No.21 well
	图29  新04井水温五日均值曲线(据王道、许秋龙) Fig. 29  Cuvre of 5-day mean values of water temporature in Xin          No.4 well
	图30  新04井H2S五日均值曲线（据王道、许秋龙） Fig. 30  Cuvre of 5-day mean values of H2S in Xin No.4 well
	图31  新10井Rn变化曲线（据王道、许秋龙） Fig. 31  Cuvre of water radon content variation in Xin No.10 well
	图32  呼图壁短水准日均值曲线 Fig. 32  Curve of daily mean values of short levelling routes in          Hutubi station

和静5.2级地震发生在新疆地震监测能力较强，观测项目较多的地区，地震前后，200 km范围内出现多种项目的异常变化，记录到一次中强地震前后多种地球物理场现象的连续变化（图33）。

图33  和静5.2级地震前兆异常时间进程示意图

Fig. 33  Sketch of temporal process of the anomalies before The

         M_S 5.2 Hejing earthquake

 按时间进程异常可划分为中期、短期和临震3个阶段。中期异常主要表现为：1987～1989年震中区附近形成了一个北东向的3级地震围空区，面积约12500 km²；1989年至1991年5月空区演变成北东向的弱震条带，同时在其南部又出现了一个由3次小震组成的北东向的弱震条带，它的方位更偏东，主震恰好发生在两条带的交叉部位；与此同时，该地区的 b 值降低，地震频度降低，1989年5月至1990年6月出现明显的缺震异常；从1990年5月开始，呼图壁的跨断层短基线测量，红山台的重力潮汐因子 值以及N03-N04段的流动重力段差值相继出现异常，表明震中区周围的地壳出现缓慢的升降运动。1990年12月至1991年5月为短期异常阶段，较多的异常在这段时间出现，主要表现在：震中周围多个台站观测到 A_S/ A_P、τ_H/τ_V、 a 值及小震调制比 R 值的异常，这实际反映震中区周围较大范围内地下介质特性在地震破裂前的变化，与此同时多种前兆观测项目出现异常，包括视电阻率下降，新04井的水位、水温同步趋势性下降，水中H₂S含量增加；雅玛里克山的地倾斜观测矢量在震前2个月方向由正常的北东方向转为东偏南，库尔勒台的电感应力测值下降，短水准测量SN边测值上升等；临震异常表现为5月中旬新10井Rn含量增加，从震前6天开始，呼图壁跨断层短水准测量值变化较大，出现读数困难，气泡不稳等现象。

本次地震的前兆异常特征可归纳为以下几点：

（1）异常发展具有较明显的阶段性.中期异常基本集中在震中周围较大范围的地震活动性方面，前兆观测异常出现较晚，大多属短期异常，较多项异常在震前一个月左右出现转折，回返，临震异常很少，且不很明显，部分观测项目存在震后效应。

（2）由于震中周围100 km范围内无前兆观测项目，同时受台站布设的限制，对前兆异常的空间分布难以作出判断。100～200 km范围内的定点观测异常台项占总观测台项的48%。

（3）部分项目的异常幅度或异常持续时间与震级有较好的对应关系。流动重力的异常幅度约-60×10^-8]m·s^-2，基本与一个5.5级左右地震的异常量级相当^[11]；利用文献[12]的公式 M =1.32log T （天）+2.41±1.32推算视电阻率的异常时间与未来震级的关系，得到： M =5.3±1.3，与实际发生的地震吻合很好。但大多数异常与震级的关系不明确。

（4）在总共22条异常中，中期异常有9条，占41%，短期异常有11条，占50%，临震异常有2条，占9%。