1996年1月9日在新疆维吾尔自治区沙湾县石场镇发生了M_S5.2级地震，宏观震中位于43°49′N、85°40′E。震中烈度Ⅵ度，极震区为近东西向的椭圆，发震构造为准噶尔南缘断裂。地震未造成人员伤亡，但致使部分居民住宅和公用建筑墙体裂缝，几处引水渠裂缝，部分山体岩石崩落等，直接经济损失314.07万元人民币。

    本次地震序列属主震-余震型，无明显前震，最大余震MS3.1，1.0级以上余震27次，主震当天发生了11次，之后衰减很快。震源机制解中的节面Ⅰ走向SSE，P轴方位NNE，推测本次地震是在近南北向主压应力作用下，准噶尔南缘断裂产生倾滑错动的结果。

    地震发生在新疆地震监测台网分布相对密集的北天山西段，200km范围内有29个地震台（点），其中开展测震观测台10个，其他前兆观测台（点）23个。5.2级地震前有12个项目共17条异常，其中地震学异常2条，前兆观测异常15条，主要表现在地下流体测项；中短期异常10条，短期异常7条，其中有2项出现临震突跳；异常具有一定的中、短、临时间分布特征。

Abstract

An earthquake of MS5.2 occurred at Shichang town of Shawan county in Xinjiang Uygur Autonomous Region on Jan. 9, 1996. The macroseismic epicenter was located at N 43°49′and E 85°40′with intensity Ⅵ at the epicenter. The meizoseismal area was oval-shaped with its major axis in EW direction. The seismogenic structure was the Zhungaer southern margin fault. No casualties by the earthquake, but walls of some resident houses and public buildings were cracked, and parts of mountain rocks collapsed and fell down. The direct economic loss was 3.1407 million Yuan.

The earthquake was of mainshock-aftershock type without significant foreshocks. The largest aftershock was MS3.1. There were 27 aftershocks with MS≥1.0. On the day of the mainshock, there were 11 aftershocks, then the aftershocks decayed rapidly. The nodal planeⅠof the focal mechanism solution was in SSE direction and the P axis was in NNE direction. It is suggested that the earthquake was the result of the dip slip on the Zhungaer southern margin fault under the action of the principal compressive stress in NS direction.

The earthquake occurred in the western part of the northern Tianshan mountain with relatively dense monitoring stations in Xinjiang. Within the distance of 200 km from the epicenter, there were 29 seismic stations. Among them, there were 10 seismometric stations and 23 precursory observation stations (sites). There were 17 anomalies of 12 observation items before the MS5.2 earthquake. Among them there were 2 anomalies in seismic activity and 15 anomalies in other precursory observations, mainly observations on the ground fluids. There were 10 mid-term anomalies, 7 short-term anomalies and 2 imminent anomalous jumps in variations. The development of anomalies was characterized by phases of the mid, short and imminent terms.

沙湾5.2级地震发生在北天山地震带西部，震中周围100km范围内有4个测震台，即石场、乌苏、石梯子和呼图壁台；101～200km范围内有6个测震台，包括新源、硫磺沟、莫托萨拉、乌什城、乌鲁木齐和天池台（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　沙湾MS5.2级地震前震中附近测震台站分布图

Fig.1　Distribution of seismometric stations surrounding the

       epicenter before the MS 5.2 Shawan earthquake

表1　地震基本参数

Table1　Basic parameters of the earthquake

1996年1月9日的沙湾5.2级地震发生在（哈萨克斯坦-）准噶尔板块，位于塔里木（-华北）板块、伊犁（-伊塞克湖）微板块之间的艾比湖-康古尔塔格缝合带北缘[12]。

在1°×1°布格重力异常图上，本区处于围绕南天山重力低的天山北坡重力梯度带，梯度带走向北西西，梯度值每公里-0.42×10-5m/s2，布格重力异常值-225×10-5m/s2。在新疆莫霍面等深线图上为北西西走向，地壳厚54km左右，系地壳拗陷底部与拗陷斜坡的转换带[13]。

在1955～1988年区域大地测量形变场分布图中，该区为北天山强烈隆起的北坡，呈北西西走向，震区隆起速率为2mm/a[14]。

5.2级地震发生在新疆地震区北天山地震带西段[15]。该带地震活动频度低、强度大，b值为0.59。

1906年12月23日玛纳斯7.7级地震的震中位于本次震中的西北约10km。沿发震构造（准噶尔南缘断裂，又称清水河子断裂）形成长68km的地表次生破裂带[16]。此断裂东部，即震中以东45km于1953年4月26日发生过玛纳斯南5 级地震和1980年11月6日石河子5.7级地震。震中以西60km于1971年11月1日发生了乌苏东南5.0级地震，震中以西80km于1995年5月2日发生了乌苏5.8级地震。震中区及区域活动断裂走向北西西，断层面向山里倾斜，为逆冲断层，有一定的右旋走滑活动。由于天山向准噶尔盆地的推覆，沿地下4～10km深的古生界顶面滑脱，在山前形成逆断层褶皱。1996年1月9日沙湾5.2级地震等震线围绕准噶尔南缘断裂展布[17]，准噶尔南缘断裂是其发震构造。该断裂倾向215°～190°，倾角45°～80°。1971～2000年短水准测量其垂直活动速率为-0.62～+1.15mm/a。

霍尔果斯-玛纳斯-吐古鲁活动断裂倾向215°～150°，倾角20°～60°，长120km，宽0.05km，以逆掩为主，错断Ⅰ、Ⅱ级河谷阶地。20世纪后期测量其水平活动速率为4.0～30.0mm/a，垂直活动速率为-0.61～+1.56mm/a。用地质资料计算其水平活动速率为0.26mm/a，垂直活动速率为0.21mm/a。据文献[18]，该断裂在11000～9000、8500、7000～6000及4500～3000年前发生过4次古地震。可能是1907年5月13日玛纳斯南6级地震的发震构造。

独山子（-安集海）断裂倾向190°～155°，倾角20°～55°，长55km，宽0.05km。以逆掩活动为主，断错Ⅰ、Ⅱ级河谷阶地。1971～2000年短水准测量其垂直速率为-1.71～+2.1mm/a。用地质资料计算其水平活动速率为0.73mm/a，垂直活动速率为0.51mm/a。

在13000～11500、7000及5000～3000年前发生过3次古地震（图2）。

图2　沙湾MS5.2级地震震中附近主要断裂及历史地震震中分布图[19～22]

图例说明：1. 逆断层；2. 走滑断层；3. 断层

断裂名称：①准噶尔南缘断裂；②霍尔果斯-玛纳斯-吐古鲁断裂；

         ③独山子断裂；④亚肯特断裂；⑤博罗科努超岩石圈断裂；

         ⑥依连哈比尔尕断裂

Fig.2　Major faults and distribution of historical earthquakes

       around the epicenter of the MS 5.2 Shawan earthquake[19～22]

据宏观考察，沙湾5.2级地震发生在北天山地震带的西部，微观震中位于沙湾县石场镇东大滩南约8km处，宏观震中43°49′N、85°40′E。地震主要波及到沙湾县、石河子市及玛纳斯县所属的部分地区（图3）。震中烈度Ⅵ度。

Ⅵ度区呈近东西向椭圆展布，位于玛纳斯河和金钩河的中上游地区，长轴约62km，短轴约52km，面积近1600km2。包括金钩河电站、牛圈子、石场镇、水沟煤矿、水泥厂和南山牧场等地。由于大雪封山交通极为不便，宏观考察主要集中在Ⅵ区的北部。该区农牧民房屋以土木、砖木结构为主，部分公用设施为单层砖混结构；厂矿企业以单层砖混、砖木结构为主，厂房及公用设施为多层及单层砖混结构。震害以房屋、建筑物轻微裂缝、原有裂缝加宽或沿长为主，有一户火墙倒塌，部分砖木、砖混结构平房墙皮脱落；金钩河电站引水渠有几处裂缝造成漏水，范围约600m；水泥厂采矿队的山路旁有3处岩石崩落、黄土塌方，崩落岩块体积1～2m3，采矿工作面发生岩石滚落，其公路旁陡壁上原有的1处岩石裂缝加宽达30～40cm，随时可能塌落。

Ⅴ度区与Ⅵ度区走向基本一致，呈椭圆形展布，面积约1200km2，西至安集海河以西，东到雀尔沟以东，北到石河子、玛纳斯、沙湾等地。Ⅴ度区内震感强烈，部分建筑物原有裂缝加宽、加长；个别居民的房屋出现新裂缝和墙皮脱落；一处玻璃震落，一处女儿墙震塌。

本次地震的有感范围较大，西至乌苏、东至乌鲁木齐、北至乌-伊公路沿线各地。

乌鲁木齐及独山子的大部分人有明显震感，奎屯、乌苏、呼图壁等地部分人有感，独山子技工学校的教学实验楼抗震缝加大。

图3　沙湾MS5.2级地震烈度分布图

Fig.3　Isoseismal map of the MS 5.2 Shawan earthquake

 1995年9～12月震中周围（43°15′～44°15′N、85°00′～86°00′E）有24次小震活动，其中MS≥3.0级2次，最大的是9月3日MS3.1级地震，与区域正常地震活动水平基本一致。据地震台网测定，5.2级地震发生后直到1996年4月30日共记录MS≥1.0级余震27次，震级分档情况列于表2，最大余震（MS3.1）发生在主震后6天。MS≥2.0的序列目录列于表3，空间分布见图4。图5为序列的M-t图，图6为序列的应变释放曲线。分析以上图表可以看到，本次地震活动主要集中在43°41′～43°51′N、85°15′～85°46′E范围内，时间上主要集中在主震当天，之后迅速衰减，到4月底余震活动基本结束。取ΔM=0.2，用最小二乘法计算得到余震序列的h值为1.5（图7），序列的p值为1.37。本次地震释放的总能量为9.87×1011J，主震释放能量9.86×1011J，E主/E总=99.90%，最大余震与主震级差2.1级，确认该次地震属主震-余震型。 

表2　沙湾MS5.2级地震序列分档情况

Table2　Earthquake numbers within different magnitude scales

 of the MS 5.2 Shawan earthquake sequence

表3　沙湾M_S5.2级地震序列目录（M_S≥2.0）

Table3　Catalogue of the M_S 5.2 Shawan earthquake sequence（M_S≥2.0）

图4　沙湾MS5.2级地震序列震中分布图               

Fig.4　Epicentral distribution of the MS 5.2 Shawan

       earthquake sequence

图5　沙湾MS5.2级地震序列M-t图

Fig.5　M-t diagram of the MS 5.2 Shawan earthquake sequence

图6　沙湾MS5.2级地震序列应变释放曲线

Fig.6　Strain release of the MS 5.2 Shawan earthquake sequence

图7　沙湾MS5.2级地震序列h值曲线

Fig.7　h-value curve for the MS 5.2 Shawan earthquake sequence

收集到新疆和全国台网的31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8，其矛盾符号比为0.194。

由结果可以看出，5.2级地震震源断错为倾滑逆断层，主压应力P轴方位近南北。通过分析发震构造和震中烈度展布方向，认为节面Ⅰ为发震断层面，此次地震主要受南北向的压应力作用。新疆有仪器记录以来，该地区中强地震震源机制解研究结果[23]表明，北天山西段主压应力基本为近南北向，说明该区构造活动主要受近南北向的区域应力场控制。 

表4　震源机制解

Table4　Focal mechanism solutions of the earthquake

图8　沙湾MS5.2级地震震源机制解图

Fig.8　Focal mechanism solution of the MS 5.2 Shawan earthquake

 图1和图9分别为5.2级地震震中附近的测震台和前兆观测台以及流动重力测线分布图。地震发生在观测台网的中部，距震中200km范围内共有地震台站（观测点）29个，包括测震、地形变、重力、电磁、地下水动态和地下水化学等25个观测项目66个观测台项。前兆观测台（点）23个共58台项，均具有2.5年以上连续观测资料。在0～100km和101～200km范围内各有定点前兆观测台（点）8个和15个，在100km范围内有3条流动重力测线、101～200km范围内有1条流动重力测线。乌鲁木齐地区有13个观测点，45台项资料，集中在以43.9°N、87.64°E为中心、0.4°×0.4°的范围内，图10给出了该地区的前兆测点分布。图11为定点前兆观测异常台（点）和异常重力测线分布图。图12为乌鲁木齐地区异常测项分布图。 

图9　沙湾MS5.2级地震前定点前兆观测点和流动重力测线分布图

Fig.9　Distribution of fixed-precursory observational sites and

       the measuring lines of roving gravity before the MS 5.2

       Shawan earthquake

图10　沙湾MS 5.2级地震前乌鲁木齐地区定点前兆观测点分布图

Fig.10　Distribution of fixed-precursory observational sites in

        Urumqi region before the MS 5.2 Shawan earthquake

 沙湾5.2级地震前出现的异常较多，地下流体学科对其进行了较深入的研究，其内容和成果丰富了对本次地震及对邻区地震的认识，也带来了许多值得进一步探索的问题和启示。本次震例研究中，再次核实了有关资料，对各类异常进行了再分析，删除了观测时间短、干扰背景较大、动态不清楚的资料，确认本次地震前有12个观测项目共出现了17条异常，其中地震学异常2条，定点前兆观测项目异常15条。未观测到明显的宏观异常。具体情况列于表5和图13～29。

 1．地震学方法[24、25]

 由于本次地震与1995年5月2日乌苏南5.8级地震在时间上和地点上相距较近（时间相差8个月、距离80km左右），异常相互叠加，因此对后1次地震的异常干扰较大。可认定的异常有2项2条。

 据统计震中周围200km范围内2级地震的滑动月频度为30次/月，中强震前一般出现低值异常。由图13可见，1995年初起滑动月频度出现低值异常，乌苏5.8级地震后有所恢复，1995年11月又呈现低值异常，恢复过程中发生了沙湾5.2级地震。

图11　沙湾MS5.2级地震前定点前兆观测和流动重力异常分布图

Fig.11　Distribution of fixed-precursory anomalies and roving

        gravity before the MS 5.2 Shawan earthquake

图12　沙湾MS5.2级地震前乌鲁木齐地区异常点分布图

Fig.12　Distribution of abnormal sites in Urumqi area before the

        MS 5.2 Shawan earthquake

表5　异常情况登记表

Table5　Summary table of precursory anomalies

图13　沙湾MS5.2级地震前后震中周围200km范围地震频度曲线（MS≥2.0）

Fig.13　Earthequake frequency within 200km surrounding the

        epicenter of the MS 5.2 Shawan earthquake（MS≥2.0）

    研究表明，该区的尾波持续时间比τH/τV值在中强地震前一般呈现低值异常。石场台的τH/τV值在震前5～6个月出现低值异常（图14）。

图14　石场台τH/τV值时序曲线

Fig.14　Variation of τH/τV value in the Shichang station

2．地下流体[2～8]

 5.2级震中周围200km范围内是新疆地下流体观测点最密集的地区，本次地震前有6个点（乌鲁木齐2个）观测到8条异常，其中水化学异常有3条，水动态异常占5条。在中短期异常的背景上有2项出现了明显的临震突变。

 乌鲁木齐04泉CO2从1995年9月下旬开始偏离基值（3.66%）呈脉冲式上升，多次超过2倍均方差，12月21日达到最高值5.16%，震前1天出现突跳，达5.08%，震后趋于平静（图15）。

 乌鲁木齐10泉Hg测值在正常时低于496ng/L，1995年8月23日开始出现脉冲式高值突跳，10月6日达最高值960ng/L，异常持续了52天，恢复后85天发震（图16）。

 沙湾25泉是距震中最近的观测点，1995年8月中旬H2S含量开始下降，9月22日达到最低值18.8mg/L（正常值21～22mg/L），之后波动上升，12月7日达到最高值26.3mg/L后恢复，1996年1月8～9日H2S含量突增到26.4mg/L，震后恢复，异常持续140天，特征为：先降后升、临震突跳（图17）。与此同时25泉的水温在背景值47.5～48.5℃的基础上逐渐降低，12月16日达到最低值41℃，降幅7℃，震后逐步恢复正常（图18）。

 乌鲁木齐04井水位和水温在1995年10月中旬至12月下旬持续下降，恢复过程中发震，异常持续时间约90天，水位变幅0.623m（图19），水温变幅-0.0376℃（图20）。

图15　乌鲁木齐04泉CO2日均值时序曲线（据高小其）

Fig.15　Curve of daily mean value of CO2 content in groundwater

        in the 4th spring in Urumqi（According to Gao Xiaoqi）

图16　乌鲁木齐10泉Hg日均值时序曲线（据高小其）

Fig.16　Curve of daily mean value of Hg content in groundwater

        in the 10th spring in Urumqi（According to Gao Xiaoqi）

图17　沙湾25泉H2S日均值时序曲线（据高小其）

Fig.17　Curve of daily mean value of H2S content in groundwater

        in the 25th spring in Shawan（According to Gao Xiaoqi）

    奎屯28井水位的正常值在0.60～0.65m，1994年12月下旬开始急剧升降变化，1995年5月2日乌苏5.8级地震后仍持续上升，8月中旬恢复，10月中旬后又开始突升、波动并兼有水溢出，之后持续高值，最大变幅达0.031m（图21）。

图18　沙湾25泉水温日均值时序曲线（据卢静芳）

Fig.18　Curve of daily mean value of water temperature in the 25th

       spring in Shawan（According to Lu Jingfang）

图19　乌鲁木齐04井水位日均值时序曲线（据卢静芳）

Fig.19　Curve of daily mean value of water level in the 4th well

        in Urumqi（According to Lu Jingfang）

图20　乌鲁木齐04井水温日均值时序曲线（据卢静芳）

Fig.20　Curve of daily mean value of water temperature in the 4th

        well in Urumqi（According to Lu Jingfang）

    乌苏33井以动水位观测为主，正常时水位稳定在0.41m，1995年9月12～24日水位稍有上升，11月4日开始升降波动，12月11～25日上升，最大幅度达0.08m（图22）。

图21　奎屯28井水位日均值时序曲线（据卢静芳）

Fig.21　Curve of daily mean value of water level in the 28th well

        in Kuitun（According to Lu Jingfang）

图22　乌苏33井水位日均值时序曲线（据卢静芳）

Fig.22　Curve of daily mean value of water level in the 33th well

        in Wusu （According to Lu Jingfang）

 3．流动重力

 震中周围100km范围有3条流动重力测线中，从1987年开始使用LCR重力仪进行观测，每年春、秋季各复测1期。其中沙湾―牛圈子测线的No.33－No.34测段正好跨准噶尔南缘断裂，距震中约40km，在1987～1995年4月的17期复测中，段差值的相对变化量均小于40×10-8m/s2的异常限差，1995年10月的复测段差值相对变化量为-69×10-8m/s2，出现明显的异常，震后立即复测时（1996年1月）已恢复正常（图23）。1996年8月复测时该测段又出现大幅度上升，1997年6月在新源发生了5.0级地震。

图23　No.33－No.34流动重力测段段差值曲线

Fig.23　Different measuring segment between No.33－No.34 sites

        of roving gravity

 4．地倾斜

 200km范围有3个倾斜台，其中2个台观测到明显的趋势异常，短临异常不明显。

 石场台距震中约14km，1991年开展地倾斜观测。正常时段EW向年倾斜量为-2.5″～-3.0″，从1994年起加速西倾，1994年达5.38″，1995年为3.86″，震后转为大幅度东倾；NS向由趋势性北倾转为南倾，1994年达8.56″，1995年恢复。由图24可以看到1994年和1995年EW向的年变幅分别增大了95.6%和40.4%，异常起始于震前24个月，属于中期异常。

图24　石场台地倾斜5日均值时序曲线

Fig.24　Curve of 5-day mean value of tilt in the Shichang station

    乌鲁木齐雅玛里克山台的倾斜异常主要表现为加速西倾。EW向正常年倾斜量约-2.2″，1994～1995年加速西倾，累积量约为-5.3″，由消除趋势后的年变曲线看到1994～1995年变幅达2.9″，震后异常逐步恢复（图25）。

图25　乌鲁木齐雅玛里克山台地倾斜5日均值时序曲线

Fig.25　Curve of 5-day mean value of tilt in the Yamalike Mount

        station in Urumqi

5．短水准[26]

200km范围有4个跨断层形变台进行短水准和短基线观测，其中2个台的短水准在震前观测到明显的短期异常。

独山子短水准测量跨独山子山前断裂布设，观测值具有规则的年变形态，1995年10月16日至12月10日观测值在正常下降的基础上，出现多次脉冲型突跳，最大幅度为0.06mm（图26）。

图26　独山子短水准日均值时序曲线（据张建朝）

Fig.26　Curve of daily mean value of short leveling in Dushanzi

        station （According to Zhang Jianchao）

    石河子短水准测量跨霍尔果斯-吐古鲁断裂布设，在1996年3月以前仪器工作正常，观测值具有较好的年变形态。1995年11月1日至1996年1月28日观测值打破年变，由正常的上升、转平变为下降，11月23日达到最低值0.4594mm。地震之后观测值的不稳定变化属仪器故障（图27）。

图27　石河子短水准日均值时序曲线（据张建朝）

Fig.27　Curve for daily mean value of short leveling in Shihezi

        station （According to Zhang Jianchao）

 6．地磁

 乌鲁木齐水磨沟地磁台为国家地磁基本台，连续记录地磁基本场各分量的变化。通常Z分量的低点位移时间是14～15点，1995年9～12月位移时间多次提前，最多提前了14个小时（图28）。

图28　乌鲁木齐台地磁Z分量低点时间变化时序曲线（据朱燕）

Fig.28　Variation of the lowes-point time of Z component of

        geomagnetism in Urumqi station（According to Zhuyan）

7．地电阻率

 乌鲁木齐水磨沟地电台为国家基本台，布设有NE30°和NW70°两道测线，进行电阻率和自然电位观测。NE30°道电阻率测值年变清晰、变幅稳定，1995年5～10月年变形态异常，变幅减小了43.9%（图29）。

图29　乌鲁木齐台地电阻率NE30°道日均值时序曲线（据朱燕）

Fig.29　Curve of daily mean value of geoelectricity resistivity

        of  NE30°in Urumqi station（According to Zhuyan）

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[17] 李猛等，1996年新疆沙湾南5.6级地震的调查研究，内陆地震，11（1），45～49，1997。

[18] 邓起东等，天山活动构造，北京：地震出版社，2000。

[19] 新疆维吾尔自治区地震局，中国新疆维吾尔自治区地震构造图说明书，成都：成都地图出版社，1997。

[20] 新疆维吾尔自治区地震局编制，新疆维吾尔自治区地震震中分布及主要活动构造图（1∶2500000）说明书，西安：西安地图出版社，1996。

[21] 国家地震局震害防御司编，中国历史强震目录（公元前23世纪至公元1911年），北京：地震出版社，1995。

[22] 中国地震局震害防御司编，中国近代地震目录（公元1912年～1990年MS≥4.7），北京：中国科学技术出版社，1999。

[23] 王盛泽、高国英，新疆及其邻近地区现代构造应力场区域特征，地震学报，14（增刊），1992。

[24] 曲延军等，天山地区地震学中短期预报方法研究及效能评价内陆地震，14（4），312～323，2000。

[25] 王海涛等，单台测震学地震预报方法的研究，北京：地震出版社，1992。

[26] 张毅光等，新疆DSJ型水平断层活动测量仪年变规律的研究，内陆地震，12（2），142～146，1998。

[27] 新疆维吾尔自治区地震局，新疆维吾尔自治区地震资料汇编，北京：地震出版社，1985。

[28] 杨又陵、王海涛、曲延军，1995年5月2日新疆维吾尔自治区乌苏5.8级地震，见陈棋福主编：中国震例（1995～1996）（本文集），北京：地震出版社，2002。

参　考　资　料

1）新疆维吾尔自治区地震局，新疆维吾尔自治区地震目录数据库，1996。

2）1996年新疆地震局预报室上报国家局预报卡片，新疆维吾尔自治区地震局资料室，1996，手稿，1400，04。

3）中国地震局地球物理研究所，中国地震台临时报告，1996。

4）新疆地震局地震快报，1996.1，油印件。

5）1996年1月9日新疆沙湾南5.6级地震考察报告，新疆维吾尔自治区地震局资料室，1996，油印件，1285。

6）新疆维吾尔自治区一九九六年度地震趋势研究报告，1995.11，04，铅印件。

7）1995年新疆地震局预报室地震预报卡片，新疆维吾尔自治区地震局资料室，1995，手稿，1410，55。

8）1996年新疆地震局预报室地震预报卡片，新疆维吾尔自治区地震局资料室，1996，手稿，1412，03，07，48，84，127。