测震台网及地震基本参数 

地震地质背景 ①

1．区域大地构造位置  按照板块构造观点，1999年3月15日库车5.7级地震发生在塔里木-华北板块(一级大地构造单元)塔里木北缘活动带(二级大地构造单元)麦丹塔乌-克孜尔塔格晚古生代陆缘地块(三级大地构造单元)与塔里木地块(二级大地构造单元)塔里木中间地块(三级大地构造单元)交界线附近[1]。  2．深部构造条件  震区位于北东东走向的布格重力异常梯度带，凡西北向东南布格重力异常变小，重力梯度值为每公里1.56×10-5m/s2。由布格重力异常反演的区域地壳厚52.5km，地壳等厚线走向为北东东向。据独山子-库车-塔里木河大地电磁测深剖面[2]，南天山山前有4条切割地壳的深断裂依次向塔里木盆地逆冲。在南天山山前地壳内有2层低阻层，深度分别为20及50km，是孕震的地球物理依据。  3．区域形变场概貌  据谢富仁等1998年研究3），自1951年以来区域位于南天山山前与塔里木盆地北缘北东向转为近东西的沉降梯度带，沉降速率为-5～-9mm/a，沉降梯度值为每公里-0.04mm/a。  4．历史地震活动及主要构造与断裂的活动性  （1）历史地震活动[3]  据新疆维吾尔自治区1�U2000000地震构造图[4]，库车地区是6～7级地震频发地区。在1999年3月15日库车5.7级地震震中北东东方向42km，于1949年2月24日发生7 级地震，于1979年3月29日在1949年7 级大震震中以东9km发生6.0级地震，1999年3月15日库车5.7级地震震中东南15km于1893年12月18日发生过6 级地震，库车5.7级地震震中东北34km可能于1906年3月2日发生过7 级地震（图2）。大震的发生与却勒塔格活动断裂带的活动有关。
	图2  库车5.7级地震震中附近断裂构造及历史地震震中分布图（MS≥5.0） 图例说明：1. 逆断层及其编号；2. 左旋走滑断层；3. 隐伏断层；          4. 活动背斜；5. 中-新生界；6. 古生界；7. 中-新生代盆地 断裂名称： ①却勒塔格断裂带；②却勒塔格南麓断裂；③东却勒塔格断裂；           ④阿其切克断裂；⑤北轮台断裂；⑥库木格热木断裂 Fig.2  Major faults surrounding the MS5.7 Kuche earthquake and        distribution of historical earthquakes (MS≥5.0)
（2）主要构造与断裂的活动性  区域主要构造走向为北东东向，系沿却勒塔格新背斜隆起两侧展布的活动断裂带[5]内3条大致平行的活断层构成：主干断层为却勒塔格活断层、克孜尔分支活断层及却勒塔格南麓隐伏断层。  ①却勒塔格活断层：在拜城县东南位于却勒塔格南坡，在克孜尔南面位于却勒塔格北坡，长135km以上。在克孜尔以西断层面北倾，倾角30°，在克孜尔以东断层面主要南倾，倾角在80°以上。为逆掩-逆冲断层，局部有正断层活动，如穿过渭干河河谷的断裂北侧剖面显示，断层沿却勒塔格背斜核部北侧分布，断层面南倾，倾角约67°，为正断层，沿中新统赭色砂泥岩层面滑动，使河谷阶地基座垂直断错约2.5m。由于断层的活动与河谷阶地及其上覆堆积物的形成是同时发生的，使断层两侧第四系厚度相差6m。在正断层南约1km处，断层的活动使却勒塔格背斜的核部在第四纪隆起，背斜北翼阶地反倾斜6.5°～9.5°。背斜核部第四纪正断层将阶地砾石层及上覆黄土状堆积正断2m，断层面北倾，倾角约30°。  却勒塔格活断层穿过库车河时，断层北下盘Ⅰ～Ⅵ级河谷阶地随着却勒塔格背斜的隆起而拱起，使Ⅰ级阶地反倾斜2°，Ⅱ级阶地反倾斜6°。据物探资料，却勒塔格断层附近的背斜轴部河床砾石层厚4～5m，两翼厚8m[6]。反映断层在全新世以来仍在活动。  ②却勒塔格南麓断裂：沿却勒塔格南麓展布，长90多公里。断层走向为北东东向。新疆地质矿产局在库车县盐水沟钻探时 ，于地下218.01～224.80m打到这条断层。断层面倾向北北西，断层面倾角在17°左右，断层具逆掩性质。断层破碎带6.8m左右。在渭干河出山口以北4km处，河谷向西扭曲，可能是该断层左旋走滑活动的反映，左错量达3.2km。  ③东却勒塔格断裂：在东却勒塔格背斜南翼位于背斜山地南侧，在山前构成上新世泥岩、早更新世西域组砾岩与晚新世-全新世冲洪积砂砾层的分界线，在人工地震反射剖面上，断层错断侏罗系及其上覆所有地层直至地表，断层向北倾，倾角约75°，具逆冲性质，在哥库洛克西侧约500m，呈线性断层陡坎，高1.8m，最大坡度为28.5°。在哥库洛克东侧沟口山前，断坎高约5m，坡度为35°。在伊斯塔娜东北巴苏依拉克沟口Ⅱ级台地上，形成1.5m高的断层陡坎，呈近东西向延伸。探槽揭露，断层面倾向355°，倾角75°，为逆冲断层，逆冲断距为1.2m，断层下盘灰白色砾石层，底部热释光地质年距今25800年，反映断层在晚更新世晚期以来活动。  5．发震构造  据实地考察[7]，1999年3月15日库车5.7级地震震中位于却勒塔格断裂，地震等震线长轴与断裂走向一致。断裂上盘破坏严重，如克孜尔水库、克孜尔千佛洞及康村等地出现烈度异常，显示逆断层的上盘震害重于下盘。从而确定却勒塔格断裂是1999年3月15日库车5.7级地震的发震构造。 ①本节由柏美祥研究员编写。

烈度分布及震害

 

本次地震宏观震中位于南天山中段南麓，塔里木盆地北缘，却勒塔格山的东段。灾区范围包括库车县西部、拜城县东部及新和县东北部，受灾人口68614人，户数17154户。地震造成1人重伤，2人轻伤，中等破坏以上的农村砖木、土木结构房屋面积达18万m2，地震造成直接经济损失为1636.8万元。  地震区场地土为简单的二元结构，上部为几米厚的粉土、粉质粘土层，下伏砂卵砾石层，地下水位埋深1~5m，地基土一般属中软场地土。这次地震极震区烈度为Ⅵ度区，并有分散的Ⅶ度点（图3）。
	图3  库车5.7级地震等震线分布图 Fig.3  Isoseismal map for the MS5.7 Kuche earthquake
Ⅵ度区东北至库车县康村，西南到新和县阿恰勒，西北至拜城县克孜尔河水文站，东南到库车县林场。等震线长轴为NE55°，其长轴长63.6km，短轴长38.2km。面积1907.2 km2。区内有Ⅶ度区异常点零散分布，主要为：①阿热买里村：抽样调查的房屋均为土木结构，其中1户房屋倒塌，3户房屋大梁压裂墙体，产生0.1~2cm宽的竖直裂缝，4户房屋墙角普遍开裂。②克孜尔水库，主坝右坝段坝面护坡顶端顺坡向拉张3cm，右侧坡体（约几百方）临空滑移，拉张缝宽约0.5～2cm。方山坝前护体上游水泥地面有一条长7m，宽0.5～1cm拉张裂缝(走向190°)，无水平错动迹象，护体迎水面前缘坡顶处产生顺坡向裂缝，前缘坡体下沉2～3cm，长度为20m。地震时方山蘑菇亭水平晃动，两个亭柱中部有水平环形裂缝。一栋三层砖混楼房门窗角普遍发育八字型细裂缝，几户隔墙有斜裂缝，长约2～3m。③克孜尔千佛洞，据反映地震时听见轰隆隆声音由东面传来，垂直振动强烈，南面山坡山石崩落、烟尘滚滚。一排东西走向砖混平房两侧房屋破坏严重，纵墙、山墙发育1～2m长斜向裂缝，墙角发生错位，而中间房屋只是门、窗角有细小“八”字型裂缝。附近一排土木房屋倒塌。基岩（新第三系粉砂岩、泥岩）山坡上千佛洞也出现一定程度破坏，一洞壁原有一条闭合顺坡向裂隙被张裂0.5cm，壁画面被严重撕裂。  Ⅵ区内大部分为土木结构建筑，毁坏的占0.9%，严重破坏的占2.1%，中等破坏的占12.1%，轻微破坏的占23.2%。而砖木结构的房屋没有出现严重破坏的，中等破坏的占12.1%，轻微破坏的占23.4%，64.5%都基本完好。  Ⅴ度区包括库车县城及乌恰乡、比西巴克乡，新和县及依其力克乡、拜城县克孜尔乡。等震线长轴为89km，短轴为58km，面积为2145km2。该区内少量房屋轻微受损。  库车县人们普遍听到地声，多数人惊慌外逃。部分房屋四周墙角处有裂缝。新和县普遍震感强烈，房顶掉灰，少量房屋门窗角处有细微裂缝，商店内个别货物掉落。比西巴克乡也有人听见隆隆的地声，水平方向振动强烈，个别房屋轻微受损。

距震中最近的库车地震台（震中距32km）单台地震记录（可定出震中的为多台平均结果），自1999年3月15日至1999年6月30日共记录到M_S≥2.0余震16次，2.0≤M_S≤2.9地震13次；3.0≤M_S≤3.9地震3次。最大余震震级为M_S3.0，与主震的级差为2.7。主震释放的能量占全序列的99.96%。认为该序列为孤立型地震序列。其M-t图见图4，M_S≥2.5序列见表2。

图4  库车5.7级地震序列M-t图（M_S≥2.0）

Fig.4  M-t diagram of the M_S5.7 Kuche earthquake sequence

 由于余震次数太少，所计算的各参量仅供参考，其中序列的b值约为0.56、h值约为1.4、p值约为2.4。余震主要发生在头两天，其后衰减很快。

 余震序列中，利用可定出震中的地震作余震分布图（图5），可见余震主要分布在主震周围，无明显方向性。

图5  库车5.7级地震序列分布图（M_S≥2.0）

Fig.5  Distribution of the M_S5.7 Kuche earthquake sequence

表2  5.7级地震序列目录（M_S≥2.5）

Table 2  Catalogue of the M_S5.7 Kuche earthquake sequence（M_S≥2.5）

震源机制解和地震主破裂面 ①

利用P波初动资料29个，计算给出了5.7级地震的震源机制解（图6和表3），矛盾符号比为0.103。分析认为这次地震震源断错为倾滑逆断层，主压应力P 轴方位近东西（275°）。这次地震是在北西向主压应力作用下，近东西向断裂产生的倾滑错动。发震构造走向与极震区烈度分布走向都为近东西向，因此，近东西走向的节面Ⅰ为这次地震的断层面。地震震源断错性质与发震构造运动习性一致。另外，自1995年以来发生在库车―拜城的多数地震主压应力P 轴方位都在北西―近东西之间，表明这一时期该区主要受北西向的挤压应力作用。  表3  库车5.7级地震震源机制解 Table 3  Focal mechanism solution of the MS5.7 Kuche 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 78 NNE 25 341 SW 85 275 42 48 37 260 24 251 5 348 65 高国英
	图6  库车5.7级地震震源机制解图 Fig.6  Focal mechanism solution of the MS5.7 Kuche earthquake
①本节由高国英研究员提供。

观测台网及前兆异常 

震中附近测震及前兆观测台站分布见图1。距震中200km范围内共有4个地震台。有测震、地倾斜、水准和基线测量等观测项目。100km范围内有库车、拜城和克孜尔3个地震台，101～200km范围内有新源地震台和由3个测点构成的流动重力测线。  5.7级地震前共有异常10项（图7～11），表4给出了异常的详细情况。
	图7  库车5.7级地震前地震活动空间分布图（MS≥3.0）      (a) 1985.10～1992.3；(b) 1992.10～1999.3；      (c) 1999.10～2000.3；(d) R- t图 Fig.7  Epicenter distribution and R- t diagram of        MS≥3.0 earthquakes
	图8  震中附近地区（MS≥3.0）地震年频度曲线 Fig.8  Curve of yearly frequency of MS≥3.0 earthquakes surrounding        the epicenter region
	图9  震中附近地区缺震曲线 Fig.9  Curve of earthquake deficiency surrounding the        epicenter region
	图10  震中附近地区b值曲线 Fig.10  Curve of b-value surrounding the epicenter region
	图11  震中附近地区η值曲线 Fig.11  Curve ofη-value surrounding the epicenter region
表4  异常登记表     Table4  Summary table of precursory anomalies  1．地震学异常  ①地震活动空间分布。以1985年以来MS≥3.0地震进行扫描计算结果见图7。其中图7b为1992年10月至1999年3月7日地震分布图，对比图7a和图7c可见，该时段3级以上地震形成了明显的围空。空区的长轴为166km，方向北北东；短轴为103km。空区外的频次明显高于空区内的频次。以42.0°N、83.2°E为中心的R- t图（图7d）显示，自1992年以来震中附近地区形成明显空区，主震发生在该空区的东南边缘部位。根据文献[8]给出的经验公式： MS=3.39lgL背(km)－1.48±0.41  计算得到：未来主震震级为6.0±0.41。  ②地震活动时间分布特征。由于震源附近地区处于南天山地震带中段，断裂多且活动复杂。为尽量选取孕震区附近的地震且考虑到各种方法要求的样本量，我们主要选取发震构造上，震中200km范围内MS≥2.0地震为样本，分别计算了地震频度、b值、缺震和η值等参数，并绘制其时间进程曲线。 图8为以12个月窗长，2个月步长，MS≥3.0地震，1986年以来的频度曲线。可见库车5.7级地震前，自1994年10月开始，3级地震明显偏少，频度曲线下降，1998年12月至1999年2月频度达最低值，3月发生5.7级地震。  图9为以12个月窗长，2个月步长，MS≥2.0地震，1986年以来的缺震曲线。可见，1994年12月以来，该区无3级以上地震活动，并持续至1999年2月，期间只在1997年10月略有增强。5.7级地震发生后曲线恢复正常。  图10为以24个月累积，2个月滑动，MS≥2.0地震，1986年以来的b值曲线。自1995年8月曲线开始下降，1997年2月达最低值，1998年12月曲线恢复后发生了5.7级地震。  图11为以24个月窗长，2个月步长，MS≥2.0地震，1986年以来的η值曲线。可见，1997年6月曲线开始下降，1998年10月恢复后发震。  ③地震波参数异常特征。由图12，新源地震台地震尾波持续时间比τ值，自1997年10月开始下降，1998年3～5月间达最低值，11月明显回升后3个多月发生了库车5.7级地震。  2．前兆观测异常特征  ①克孜尔水库第一形变站（震中距20km）跨断层人工水准和基线观测始于1973年，观测资料连续。该观测点所跨断层为却勒塔格断裂带的重要分支断裂――克孜尔断裂（F2断裂）。由跨断层观测结果，可见1997年后基线压缩加剧（图13a），1998年起垂直（水准）运动加速，年变消失，表明断层活动加剧。在震前水准日变化0.2～0.3mm，有明显的短临显示（图13b）。  ②由图14可见，阿克苏―拜城一线的流动重力测量S05―S06段和S06―S07段，1998年8月分别测得69×10-8m/s2的下降异常和41×10-8m/s2的上升异常。
	图12  新源台尾波持续时间比时间进程曲线（MS≥2.0） Fig.12  Curve of sustained time ratio of coda wave at         Xinyuan station
	图13  克孜尔台水准与基线日均值曲线（据温和平）       (a) 基线；(b) 水准 Fig.13  Daily mean values of leveling and base-line at         Kezier station
	图14  流动重力观测曲线（据张建朝）      (a) S05―S06段；(b) S06―S07段 Fig.14  Observational curve of S05―S06 and S06―S07 sections of         roving gravity