测震台网及地震基本参数 

轮台MS5.1级地震震中周围100km范围内没有测震台，200km范围内有库车、新源、莫托萨拉、库尔勒、石场5个测震台（图1），监测能力为ML≥2.0。本次地震的基本参数列于表1。
	图1  轮台5.1级地震前震中附近地震台站分布图 Fig.1  Distribution of seismic stations around the epicenter area        before the MS5.1 Luntai 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 φN λE MS mb 1 1999  09  23 20   45   14.7 42°24′ 84°28′ 5.1   41 轮台 1) 2 1999  09  23 20   45   17.7 42.24° 84.51° 4.6 4.8 30 轮台 [1]BJI 3 1999  09  23 20   45   16 42.37° 84.51° 4.5 4.8 39   ISC

地震地质背景 ①

1.区域大地构造位置  1999年9月23日轮台MS5.1级地震所在塔里木地块―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。北面靠近塔里木板块与伊犁亚板块的缝合带（米什布拉克-古洛沟的库米什缝合带）［2］。  2．深部构造条件  据新疆维吾尔自治区人民政府305项目办公室1990年对新疆北部1∶100万区域重力图的编制及综合地质研究，轮台5.1级地震震中所在地布格重力异常位于北东东走向，近东西向和北西西走向交汇区，布格重力异常值为-240´10-5m/s2。  由重力资料反演的康氏面深度约为30km, 走向近东西向。莫氏面深度为64km。莫氏面等深线走向为北东东向。
	图2  轮台MS5.1级地震震中附近地区主要断裂［2、3］及历史地震震中      分布图［4、5］ 断裂名称：① 松树达板断裂；②洪水沟断裂；③北轮台断裂；           ④包尔图-黑尖山壳断裂；⑤柯坪断裂；⑥ 那拉提断裂 Fig. 2  Map of main faults and distribution of historical           earthquakes around the MS5.1 Luntai earthquake
3．区域形变场地貌  据谢富仁等1998年研究2），区域形变场总体走向为北西西向，自1951年以来一直处于沉降状态，沉降速率为-0.6mm/a。位于北天山向塔里木盆地的沉降梯度带。  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  轮台5.1级地震约44km处于1939年2月23日发生过6级地震及1939～1940年3次5 级地震。  (2) 主要构造与断裂的活动性  ①松树达板断裂，位于霍拉山北麓，走向290°，长约200km，构成宽达百余米的断裂谷地。在大山口南乌库尔尧勒一带断裂切割山前冲洪积层，以高角度逆冲于中新统之上。断错开都河最高阶地，垂直断错达20m，断层面倾向190°，倾角60°。在阶面上形成断层陡坎。高阶地热释光地质年龄为距今188200±14300年，反映断层中更新世晚期曾经有过活动，按阶地断距计算，平均垂直活动速率为0.1mm/a［6］。  ②洪水沟断裂，位于开都河北岸，为开都河断裂的北分支断层，走向280°~300°。断层面倾向210°，倾角75°。在察汗乌苏河口西北形成高达30m的断层崖。在榆树沟内1km有灰绿、灰白、灰黄及黄色断层泥，断层滑动镜面有向北西倾斜的断层擦痕，其侧伏角为70°，反映断层有一定的右旋逆冲活动。断层泥中石英碎砾电镜扫描显示，最后一次活动在晚更新世早期。在察汗乌苏河口两岸断层切错Ⅳ级阶地，在河两岸Ⅳ级阶地断错处探槽揭示，泥盆纪片岩逆冲于中更新世胶结砾石层与晚更新世半胶结砂砾石层之上，垂直断距为10m。断层滑动镜面上有倾向110°，侧伏角为57°的擦痕。河东岸Ⅳ级阶地热释光地质年龄为距今129600±9800年，同样显示断层在晚更新世早期活动，其平均垂直活动速率为0.08mm/a。在大山口电厂西北泥盆纪板岩逆冲于中更新世砂岩与中更新世Ⅳ级阶地砾石层之上，有15m的垂直断距。在小山口特尔其水文站泥盆纪板岩逆冲于晚更新世-全新世砂砾石层之上，显示洪水沟断裂在晚更新世晚期以来仍有活动［6］。  ③北轮台断裂，位于南天山山前，从轮台以北直到库尔勒长220km，走向290°～300°。 断裂面倾向20°~30°，倾角28°~80°。古生界逆冲于上更新统之上，局部切割全新统。在库车河上游库如力北，断层使小冲沟左旋位错3m左右，断错晚更新世-全新世砂砾层，反映断层具有左旋位错特征。在库尔楚西北阿克艾肯西，断层倾向315°，倾角48°，断层陡坎长近1km，坎高15m左右。阿克艾肯东断坎近东西向，坎高近27m，底部断坎高9m，坡度31°；中部断坎高约14m，坡度25°，上部断坎高4m左右，坡度16°。断层下盘地下1.8m深处黄色砂土层热释光地质年龄为距今4860±360年，说明断层在中全新世以后活动。从断层上方覆有0.45m厚的坡积层，其热释光地质年龄为距今3410±360年，反映断层在晚全新世以前确有活动，按倾滑断距计算，倾滑速率为0.33±0.03mm/a［7］。在阿克艾肯-喀腊萨喀腊阿塔卡一带东西向左阶排列的断层崖坎测量表明，阿克艾肯晚更新世晚期断崖高38m，坡度为32°；喀腊萨喀腊阿塔卡东西近2km处全新世早期断崖高8m，坡度为27°，而其西侧全新世中期断崖只有5m高。依10Be测年方法确定的断崖平均年龄为更新世晚期，得出断层的垂直位移滑动速率为0.48～1.52mm/a［8］。 5．发震构造 由松树达板断裂在1939年2月23日发生6级地震及其后的一系列5 级地震，可见它是6级地震的发震构造，地震主要发生在断层的西段。而1999年9月23日轮台5 .1级地震则发生在断裂中西部，初步认定松树达板断裂是轮台5 .1级地震的发震构造。 ①本节主要由柏美祥研究员编写。

 根据新疆地震台网测定, 轮台5.1级地震前没有明显的前震活动。5.1级地震后，余震很少，9月23日到10月31日，可定出震中的余震6次，其中M_L≥2.0级地震5次(表2)，最大余震为主震后15天发生的M_S1.8（M_L2.4）级地震，与主震震级相差3.3级。主震释放的能量占序列总能量的99.99％，故判断此次地震为孤立型地震。图3给出了余震序列的空间分布。图4a是轮台地震序列的M-t图。

 利用主震后9月23日到10月31日记录的余震资料^4～6），起算震级M_L=1.0，震级分档0.2，得到余震序列的b值为0.63（图4b）。其他参数如p值、h值等因资料所限无法算出。

表2  轮台5.1级地震序列目录

Table 2   Catalogue of the M_S5.1 Luntai earthuquake sequence

图3  轮台5.1级地震及其余震震中分布图

Fig.3  Distribution of the M_S5.1 Luntai earthuquake sequence

图4  轮台5.1级地震序列M-t 图(a)和b值曲线(b)

Fig.4  M-t diagram and b-value curve of the M_S5.1 Luntai

       earthuquake sequence

震源机制解和地震主破裂面 

这次地震收集到新疆台网P轴初动符号19次。表3和图5给出了这次地震的震源机制解。由结果分析，5.1级地震震源断层为倾滑逆断层。主压应力P轴方位北东，与天山东部应力场方向基本一致。初步分析认为节面Ⅱ可能为断层面。  表3  轮台5.1级地震震源机制解 Table 3  Focal mechanism solution of the MS5.1 Luntai earthuquake 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 1 120 NEE 28 165 SW 80 250 40 80 50 333 15 78 15 202 80 高国英
	图5  轮台5.1级地震震源机制解 Fig.5  Focal mechanism solution of the MS5.1 Luntai earthuquake
①本节由高国英研究员编写。

观测台网及前兆异常 

图1是5.1级地震震中附近地区的测震台站和其他定点前兆观测台站分布。在200km范围内有地震台6个，观测项目有测震、地倾斜、钻孔应变、地电、气氡、岩体变形、水温、H2S等。此次地震有4项4条异常，其中定点前兆观测1项1条异常，地震活动性异常3项3条，详见表4及图6、7。     以震中为圆心，取200km为半径的区域，用20余种方法处理地震活动性资料，发现异常3项3条（图6）。①以MS≥2.0，12个月累积，2个月滑动步长得到地震频度曲线（图6a）。1996年4月频度值低于平均值（34次），1997年3月达最低值（17次），也是1987年以来的最低值，异常恢复11个月后发震。此次地震异常持续时间较长，幅度较大。②以MS≥3.5，12个月累积，2个月滑动得缺震曲线（图6b），曲线均值为3.9。由图6b可见，1998年6月出现缺3.9级地震异常，震前约1.5年达最低值，震前4个月异常恢复。③b值采用24个月累积，2个月步长滑动，并取MS≥2.0计算，结果见图6c。震前2年5个月，b值低于均值，震前1年3个月达最低值，震前1年异常恢复。上述3条异常的共同特点是负异常，反映了震前地震活动平静的现象，且为中期异常。这种异常特点在1988年5月26日库尔勒西北MS5.2级、1993年2月3日和静MS 5.7级和1995年5月2日乌苏MS5.8级地震前出现过。另外由于本次地震前发生了新源MS5.0级地震和库车MS5.7级地震，因此此次异常可能是3次地震异常的叠加。 1992年正式观测的库尔勒台钻孔压容应变，可以记录到应变固体潮。图7的NS向元件日均值图，震前77天记录到压性应变异常，应变量级为1.28×10-5。一般地，NS向元件的日变化量不大于10-7。 1999年9月23日轮台5.1级地震前的应变变化为10-5，增大了2个数量级，可见异常是明显的。 表4  轮台5.1级地震异常情况登记表 Table 4  Summary table of precursory anomalies of the MS5.1 Luntai earthquake 序号 异常项目 台站或 观测区 分析 方法 异常判 据及分 析方法 震前异常 起止时间 震后 变化 最大 幅度 震中 距/km 异常 类别 图号 异常特点 及备注 1 地震频度 震中200km内 MS≥2.0，12个月累积，2个月滑动 频度低于均值 1996.4～ 1997.7 正常     AⅠ 6a 1996年4月低于平均值，1997年3月达最低值，1998年7月异常恢复，11个月后发震 2 缺震 震中200km内 MS≥3.5，12个月累积，2个月滑动 低于均值 1998.6～ 1999.5 正常     AⅠ 6b 1998年6月降至均值以下，1999年2月达最低值，1999年5月低于均值异常恢复 3 b值 震中200km内 MS≥2.0，24个月累积，2个月滑动 低于均值 1997.4～ 1998.9 正常     AⅠ 6c 震前2年5个月，b值低于均值，震前1年3个月达最低值，震前1年异常恢复 4 钻孔 应变 库尔勒台(NS元件) 日均值分析 变化量增大到10-6 1999.7.8～ 异常没有恢复 1.28×10-5 162 BⅠ 7 震前77天出现压性异常，比正常观测值增加2个数量级
	图6  轮台5.1级地震周围200km地震活动性异常分析图 (据曲延军)      (a) 频度曲线；(b )缺震曲线；(c) b值曲线 Fig.6  Curve of seismicity parameters within 200km of the MS5.1        Luntai earthquake
	图7  轮台5.1级地震前库尔勒台钻孔应变异常 Fig.7  Variation of daily observation value of piezo-capacity        strain in Kuerle station