测震台网及地震基本参数 

新源5.0级地震发生在北天山地震带的西部，震中周围100km范围内有2个测震台，即新源和乌苏台；101～200km范围内有6个测震台，包括石场、莫托萨拉、精河、石梯子、呼图壁和库车台（图1）。该地区的地震监测能力为MS≥1.5级。本次地震的基本参数列于表1。
	图1  新源5.0级地震震中附近测震台站分布图 Fig.1  Distribution of seismometric stations surrounding the MS5.0        Xinyuan earthquake
表1  地震基本参数 Table 1  Basic parameters of earthquakes 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 φN λE MS mb 1 1997  06  04 20  16  27.1 43°19′ 84°15′ 5.0   31 新源 1） 2 1997  06  04 20  16  29 43.32° 84.19° 4.3 4.3 31   BJI 3 1997  06  04 20  16  30 43.13° 84.13° 3.7 4.3 47   ISC

地震地质背景 ①

1997年6月4日新源5级地震发生在塔里木-华北板块、伊犁-伊塞克湖微板块伊什基里克晚古生代裂谷[1]。在1°×1°布格重力异常图上为围绕南天山重力低展布的北东东走向重力梯度带，梯度值为每公里1.04×10-5m/s2，布格重力异常值为-225×10-5m/s2。在莫霍面等深线图上，处于南天山地壳拗陷的北坡地壳厚度变异带，地壳厚54km左右[2]。在1955～1988年新疆地壳垂直形变场上位于中天山近东西向隆起带的东坡，隆起速率为2mm/a[3]。  区域地震活动属于新疆地震区北天山地震带西段[4]。在20世纪以前北天山地震带地震活动强度大，20世纪以后地震活动强度降低，平均约4年发生1次MS≥4.7级地震，b值等于0.59。  1812年尼勒克8级地震发生在距5.0级震中西北约75km处，沿喀什河断裂形成65km长的地震地表破裂带[5]。  震中附近的断裂围绕三角形伊犁盆地南北边缘展布，走向为北东东向与北西西向。各断裂活动特征如表2所示。  1997年6月4日新源5.0级地震可能和恰克博河全新世活动断裂有关，断层走向北西西，倾向160°，倾角57°～70°，长270km，为左旋逆走滑断层，断错全新世坡洪积层，据地质资料计算其垂直活动速率为1.30±0.05mm/a。该断层可能是1716年7 级地震的发震构造，沿断裂形成70km长的地震形变带[6]。  特克斯河晚更世活动断裂走向近东西，倾角60°～80°，长315km，为断错第四系上更新统的右旋逆冲断层。在喀拉托海石炭系逆冲于中更新统半胶结砾石层上，在吉尔尕朗西断错阿扎吉尔尕朗河两岸Ⅳ级阶地，在阶面上形成长1.6km、高24.3m的反坡向断层陡坎2），可能是1951年11月1日巩留5 级地震的发震构造。
	图2  新源5.0级地震震中附近主要断裂及历史地震震中分布图[7～10] 图例说明：1.走滑断层；2.逆断层；3. 5~5.9；4. 6~6.9；5. 7~7.9；6. M≥8 断裂名称：①昭苏盆地南缘断裂；②那拉提壳断裂；③特克斯河断裂；          ④恰克博河断裂；⑤喀什河壳断裂；⑥博罗科努超岩石圈断裂；          ⑦霍拉山前壳断裂；⑧北轮台壳断裂 Fig. 2  Major faults and distribution of historical earthquakes         around the MS5.0 Xinyuan earthquake[7-10]
表2  区域活动断裂主要特征统计表 Table 2  Summary of regional active faults 编号 断裂 名称 倾向/（°） 倾角/（°） 长度/ km 性质 活动依据 活动时代 相关地震 古地震 年代 备注 1 昭苏盆地南缘 170 60～70 170 右旋逆冲 断错Q3 冲积层 Q3   有楔状堆积   2 那拉提 155或NNW 60 440 左旋逆冲 断错Q3 堆积物 Q3     壳 断裂 3 特克斯河 SSE 60 315 右旋逆冲 断错第四系 Q3 1951年11月1日巩留5 .25 级 地震     4 恰克博河 160 57～70 270 左旋逆走滑 断错Q4坡洪积层 Q4 1716年7 .2 级地 震，1997年6月4日5.0级地震     5 喀什河 10 55～70 250 右旋走滑正断层 断错表土层 Q4 1812年3月8日尼勒克8级地震，破裂带长65km 距今 7761±190年 2930±200年 2573±100年 壳 断裂 6 博罗科努 210 ～ 218 40～80 1260 右旋走滑逆断层 断错一、二级洪积台地 Q4 1765年6 .5级地 震，1944年3月 10日7.25级地 震，1955年4月24日6.5级地震 7730±1540年后 超岩石圈断裂 7 霍拉山前 20 40～80 110 右旋逆冲 错断Q3 Q3 1940年3月17 日5.5 级地震   壳 断裂 8 北轮台 315～20 50～70 290 逆冲 断错Ⅰ、Ⅱ级阶地 Q4 1978年4月22日5.4级地震   　 ①本节内容由柏美祥研究员提供。

1997年1～5月震中周围（42°45′～43°50′N，83°30′～85°00′E）记录到23次小震活动，其中M_S≥2.0地震3次，最大的是1月11日的M_S3.3级地震，与区域正常地震活动水平基本一致。分析认为5.0级地震无前震，属突发性地震。截至1997年9月30日在震中周围共记录到M_S≥1.0地震11次，其中1.0～1.9级8次，2.0～2.9级2次。M_S≥2.0的序列目录列于表3，M_S≥1.0的空间分布见图3，图4为序列的M-t图。本次地震活动的序列特征为：余震少、但持续时间相对较长，最大余震发生在主震后2.5个月（M_S2.8）。本次地震释放的总能量为4.52×10¹¹J，主震释放能量为4.516×10¹¹J，E_主/E_总=99.97%，属典型的“孤立型”地震。

表3  新源5.0级地震序列目录（M_S≥2.0）

Table 3  Catalogue of the M_S5.0 Xinyuan earthquake sequence (M_S≥2.0)

图3  新源5.0级地震序列震中分布图（M_S≥1.0）

Fig.3  Distribution of the M_S5.0 Xinyuan earthquake

       sequence (M_S≥1.0)

图4  新源5.0级地震序列M-t图 (M_S≥1.0)

Fig.4  M-t diagram of the M_S5.0 Xinyuan earthquake

       sequence (M_S≥1.0)

震源机制解和地震主破裂面 ①

收集到新疆和全国台网的20个P波初动，采用下半球投影方法求得震源机制解，结果见表4和图5（矛盾符号比14%），分析表明5.0级地震震源断错以走滑正断层分量为主，主压应力P轴方位北西西。节面Ⅰ为地震断层面，与发震构造一致。  表4  震源机制解 Table 4  Focal mechanism solution of the earthquake 序号 节面Ⅰ 节面Ⅱ P轴 T轴 N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 75 NW 59 334 SW 70 293 35 26 9 128 53 242 20 345 31 高国英
	图5  新源5.0级地震震源机制解图 Fig.5  Focal mechanism solution of the MS5.0 Xinyuan earthquake
据对新疆有记录以来北天山西段中强震震源机制研究，该区中强震活动主要受近南北向的区域应力场控制。但此次地震主压应力P轴为北西西（293°）方向。结合新疆大区域地震活动分析，1996~1997年6月间新疆发生了1次7级、9次6级地震，特别是1997年1~4月伽师连续发生7次6级地震，新源5.0级地震是在强地震活动之后，大区域应力场调整背景下发生的，因此初步分析认为5.0级地震的发生可能受局部地区应力场调整而致。 ①本节内容由高国英研究员提供。

观测台网及前兆异常 

　

图1和图6分别为5.0级地震震中附近的测震台、定点前兆观测台及流动重力测线分布图。地震发生在观测台站的西南部。距震中200km范围内有地震台站(点)15个，包括测震、地形变、流动重力、地下水动态和地下水化学等7个观测项目，其中测震台8个，定点前兆观测台(点)11个。在100km范围内只有1个前兆观测台，位于震中西侧；101～200km范围内有定点前兆观测台（点）10个，均位于震中以北；200km范围内有4条流动重力测线，1条在震中以南，另3条在震中的北面。  据统计，本次地震前共出现9项16条异常，其中地震学异常11条，包括反映区域地震活动水平和空间分布特征的地震空区、频度、η值，以及描述地壳介质状态的地震尾波持续时间比τH/τV值和直达波振幅比AS/AP等；定点前兆观测项目异常5条，主要表现在定点形变观测和流动重力。图7为前兆观测异常台站及流动重力异常分布图。异常的具体情况见表5和图8～23。  表5  异常情况登记表 Table5  Summary table of precursory anomalies
	图6  新源5.0级地震前定点前兆观测台（点）和流动重力测线分布图 Fig.6  Distribution of precursory observational sites and the        measuring lines of roving gravity before the Xinyuan        MS5.0 earthquake
	图7  新源5.0级地震前定点前兆观测台（点）和流动重力异常分布图 Fig.7  Distribution of precursory anomalies on fixed        observation sites and roving gravity before the        Xinyuan MS5.0 earthquake
1．地震学方法分析 选取震中周围200km范围的地震活动为研究对象，利用多种地震活动性方法分析了5.0级地震前后小震活动的时空分布特征，其中空间图像分析选MS≥3.0地震，地震学参数的时序特征研究选MS≥2.0，窗长12个月、滑动步长2个月。  空间图像：自1993年3月起，在83.4°~84.7°E、43.3°~44.1°N范围内3级以上地震活动形成围空区（图8b），空区长轴107km，短轴85km。在空区形成前和5.0级地震后，该区的地震活动分布较随机（图8a、c）。
	图8  新源5.0级地震前后MS≥3.0地震空间分布图      （a）1984~1988；（b）1993.3~1997.6；（c）1998~2001 Fig.8  Distribution of earthquakes with MS≥3.0 before and after        the MS5.0 earthquake
频度分析：据文献[11] 和资料6）研究，该区地震年频度N值的异常特征为：持续低值7~10个月（平均值为16次/年）或1年以上，其后1年有发生5级以上地震的可能。1994 ~1998年N值持续低于均值，最小为7次/年，1995年5.8级和1996年5.2级地震前N值曾回返，但震后又持续低于均值线，直到1998年初恢复正常（图9）。
	图9  新源5.0级地震前后年频度时序曲线 (MS≥2.0) Fig.9  Curve of yearly frequency with MS≥2.0 before and after        the MS5.0 Xinyuan earthquake
缺震分析：据文献[11] 和资料6) 研究，该区的最大年平均震级为MS4.0，缺震异常表现为持续0.5~1年缺少MS≥4.0地震。1997年1月出现低值异常，5.0级地震后恢复正常（图10）。
	图10  新源5.0级地震前后地震缺震曲线 Fig.10  Curve of earthquake deficiency before and after the MS5.0         Xinyuan earthquake
η值分析：据文献[11] 和资料6）研究，该区η值分析的异常特征为：低于阈值 (η =2.0）1年左右且回升，或持续低值变化2年，其后1年发生目标震级地震的可能性较大。1996年12月η值开始下降，1997年2月达最小值1.54，震后恢复（图11）。
	图11  新源5.0级地震前后η值分析时序曲线 Fig.11  Curve ofη-value before and after the Xinyuan         MS5.0 earthquake
调制比Rm值：调制比Rm值在1996.11~1997.3出现高值异常，最大为0.29，震后恢复正常（图12）。
	图12  新源5.0级地震前后区域地震活动调制比分析时序曲线 Fig.12  Curve of regulatory ratio of regional seismicity before         and after the Xinyuan MS5.0 earthquake
地震波分析[12]：震前有3个台站的尾波持续时间比τH/τV值和直达波振幅比AS/AP值先后出现异常，异常多表现为连续3个月低于警戒线。据文献[11]和资料6）研究，异常确认后预测未来0.5~1年，台站周围200km范围有发生5级以上地震的可能。 尾波持续时间比τH/τV值，精河台在1996年8月先出现低值异常，石场台和新源台分别于1997年1月、2月出现异常，在达到最低值的回返中发震，震后1个月异常结束（图13～15）。
	图13  新源台尾波持续时间比τH/τV值时序曲线 Fig.13  Curve ofτH/τV value of sustaind-time ratio of coda wave         in the Xinyuan station
	图14  石场台尾波持续时间比τH/τV值时序曲线 Fig.14  Curve ofτH/τV value of l sustaind-time ratio of coda wave         in the Shichang station
	图15  精河台尾波持续时间比τH/τV值时序曲线 Fig.15  Curve ofτH/τV value of sustaind-time ratio of coda wave in         the Jinghe station
AS/AP值异常出现的相对较晚，新源台和石场台的AS/AP值于1997年2~3月先后出现低值异常，精河台在震前半个月出现异常，AS/AP值在异常过程中伴随有多次回返突跳及临震突跳，震后1个月异常结束（图16～18）。
	图16  新源台直达波AS/AP值时序曲线 Fig.16  Curve for AS/AP value of direct wave in the         Xinyuan station
	图17  石场台直达波AS/AP值时序曲线 Fig.17  Curve for AS/AP value of direct wave in the         Shichang station
	图18  精河台直达波AS/AP值时序曲线 Fig.18  Curve for AS/AP value of direct wave in the Jinghe station
2．前兆观测异常分析  流动重力观测7）：1996.4~1997.4位于震中NE方向的2条重力测线先后观测到＞40×10-8m/s2的异常，包括沙湾－牛圈子测线上的No.30－No.33、No.33－No.34和No.34－No.35 3个测段，巴音沟测线上的No.47－No.48测段（图19）。距震中最近的测段90km，最远的140km，其中No.33－No.34测段从1996年4月到1997年4月，连续3期结果的变化很大，从+97×10-8m/s2到-90×10-8m/s2，异常显著。  地倾斜观测：震中周围200km范围有3个地倾斜台，1994年开始精河台和石场台的观测值就出现了明显的趋势异常，在1995年乌苏5.8和1996年沙湾5.2级地震后，异常未完全恢复。由图21可以看到，石场台NS向1996年下半年年变幅减小，EW向的趋势性西倾在1997年8月后恢复正常；图22是精河台消除趋势后的5日均值曲线，1994~1996年NS向年变消失，1997年8月后恢复；分析认为这两个台的趋势异常应属于这3次地震孕育中的共同影响，本次地震前，2个台的短临异常都不明显。
	图19  流动重力段差时序曲线 Fig.19  Curves for segment difference of roving gravity
新源台使用的是井下竖直摆倾斜仪，观测值无明显年变，NS向南倾平均速率为0.005″/d，在1997年4月5日至5月8日变化速率处于停滞，恢复后发生5.0级地震（图20）。
	图20  新源台地倾斜日均值曲线       （a）日均值；（b）速率变化 Fig.20  Curve of daily mean value of tilt in the Xinyuan station
	图21  石场台地倾斜5日均值曲线 Fig.21  Curve of 5-day mean value of tilt in the Shichang station
	图22  精河台地倾斜去趋势5日均值曲线 Fig.22  Curve of 5-day mean value of tilt removed trend in the         Jinghe station