本次地震震中周围200 km范围内共有7个测震台站，基本环绕在震中周围（图1），是新疆测震台网分布较密集，监测能力较强的地区，地震的实际监测能力为M_s≥1.5。  

图1  乌鲁木齐5.0级地震震中附近地区测震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismometric stations around the

       epicentral area  before the M_S5.0 Urumqi earthquake

据新疆台网测定，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

乌鲁木齐5.0级地震震中区在大地构造上位于天山褶皱带北缘，乌鲁木齐拗陷的南部边缘，北部是准噶尔褶皱带，是两个褶皱带的分区界线。在深部构造上处在正负重力异常转换带的北端，背景值为（0～10）×10^-2m・s^-2，地壳厚度46～48 km。区域内较大规模的活动断裂有3条，其中北西西或北西走向的为准噶尔盆地南缘断裂和博罗霍洛断裂，乌鲁木齐以东为弧顶向北突出的博格达弧形断裂（图2），其向西南可能延伸的断裂为西山断裂。西山断裂与准噶尔南缘断裂虽同属北天山山前断裂，但分属于山前一、二排褶皱断裂带（图4）。西山断裂是本次地震的可能的发震构造，位于西山背斜南翼，长36 km，走向北东东。据钻探资料，大泉沟一带断裂两侧上更新统至全新统砾石层垂直落差达30～60 m。断层面倾向北北西，倾角50°～75°，为逆冲断裂。据沿断裂展布的古地震断层、地裂缝及沙土液化，经C测试，有过2期古地震，分别发生于3000～2 500及493 a.B.P，估计原地重复的7级古地震复现期为2 000～2 500 a。全新世中期以来，平均垂直滑动速率为0.26±0.01 mm/a。据1971～1989年跨断层精密水准测量，其垂直活动速率为0.07 mm/a。

图2  震中附近主要断裂及历史地震震中分布图

Fig.2  Map of main faults and the epicentral 

       distribution  of historical earthquakes

 震中区的形变场，按1955年及1988年两期Ⅰ等大地水准测量资料，属于北西西走向的北天山隆起的边缘。北天山最大隆起速率为17.8 mm/a。震中区垂直隆起速率＜1 mm/a。其北是现今向北拗陷的准噶尔拗陷。震区处于现代垂直活动状况差异较大的地区。震中周围150 km范围内，1900年以来曾发生21次5级以上地震，是北天山地震带活动水平较高，地震较频繁的地区。其中7级以上地震1次（1906年玛纳斯7.7级地震），6.0～6.9级2次，5.0～5.9级18次，历史地震分布及序列见图2，图3。  

图3  震中周围150 km范围内历史地震M-t图

Fig.3  M-t_diagram of historical earthquakes 

       within 150 km from the epicenter

 据宏观考察结果，本次地震的震中烈度为Ⅵ度。宏观震中位于43°44′N，87°18′E，在微观震中以西，即西山煤矿附近。烈度分布及震害情况如下（图4）：

图4  乌鲁木齐5.0级地震等震线图

Fig.4  Isoseismal map of the M_S5.0 Urumqi earthquake

 Ⅵ度区：分布于西山农场煤矿与硫磺沟之间，包括昌吉县联合厂、小泉子、建工局陶瓷厂等地，呈北东东向椭圆，长轴16.8 km，短轴8 km，面积约106 km²。Ⅵ度区震感强烈，居民普遍被震醒，听到隆隆地声，新盖平房的承重墙和预制板之间被震裂，缝宽0.5 cm左右，部分土平房的火墙、烟囱倒塌，煤矿井下煤块被震落，三个采空区原有的塌陷面继续扩大。西山上部分侏罗纪砂岩崩落至公路，阻挡汽车通行，最大石块直径1.2 m。

 Ⅴ度区：分布于三屯河东，八一钢铁厂南，东风公社北，乌鲁木齐市西，包括西山农场、西山煤矿、头屯河水库等地，呈北东东向椭圆，长轴43.2 km，短轴21.4 km，面积约730 km²。Ⅴ度区居民普遍被震醒，听见地声，感觉到房屋摇晃，室内部分物品被震落。个别旧房屋火墙震倒，房檐震掉。头屯河水库水变浑，淤泥将东付主闸门堵死，由于处理及时未造成损失。

 环绕Ⅴ度区周围的乌鲁木齐市区、东风公社、八一钢铁厂、火车西站、三屯河等地震感较强，大部分住楼房的人被震醒，个别房屋出现细微裂缝。

    本次地震有感范围的明显特征是，向西延伸的距离大于向东延伸的距离，向西到达克拉玛依，奎屯、独山子，而向东仅到米泉。南北方向烈度衰减速度更快，这可能与本区的构造特征有关。

本序列使用的是新疆维吾尔自治区地震局1986年地震目录³⁾，其中M_S≥0.5地震由多台资料交汇得到，M_S＜0.5地震采用乌鲁木齐基准台（Δ=30 km）的记录。截止到1986年7月30日，5.0级地震震中区周围共记录到余震130次，0.1级以上地震84次，分级统计如下:5.0～5.9级1次；4.0～4.9级2次；3.0～3.9级无；2.0～2.9级4次；1.0～1.9级27次；0.1～0.9级50次。M_S≥2.0序列目录列于表2。

表2  乌鲁木齐5.0级地震序列目录（M_S≥2.0）  

Table 2  Catalogue of the M_S5.0 Urumqi earthquake sequence

      5.0级地震发生前半年，震中周围无明显小震活动增强迹象，主震前亦无明显前震。但值得注意的是从1986年3月13日至4月3日，震中周围连续发生7次2.0～3.1级小震活动（图5），分布大致为北西走向，本次地震发生在震群活动区的中心位置。

图5  乌鲁木齐5.0级地震前兆性震群分布图

Fig.5  Distribution agram of a precursory earthquake swarm for 

       the M_S5.0 Urumqi earthquake  

 5.0级主震发生后仅43 s，在偏南处又发生了一次4.6级地震，当天发生余震60多次，之后逐渐衰减；7月23日震区的小震活动又见增强，7月24日发生了4.1级较强余震，在随后的3小时内小震较多，之后迅速衰减，到7月30日地震活动趋于平静（图6）。本次地震的余震分布较集中（图7），大致可用走向北西的椭圆来勾画，长轴约20 km，短轴约15 km。深度变化不大，在20～22 km之间。值得注意的是余震分布的走向与等震线的走向角度偏差较大，但与3～4月的震群分布却较一致。因此是否可以认为3月份的小震活动是本次地震的一次前兆性震群。   　

图6  乌鲁木齐5.0级地震序列M-t图

Fig.6  M-t diagram of the M_S5.0 Urumqi earthquake squence

图7  乌鲁木齐5.0级地震及其余震震中分布图

Fig.7  Epicentral distribution of  for the M_S5.0  Urumqi 

       earthquake and its aftershocks

 本次地震活动共释放能量2.587×10¹²J，5.0级主震释放的能量占序列总能量的77.1%，主震与次大地震的级差ΔM=0.4（＜0.7），序列余震频次高，判断本次地震活动属于震群型地震。由于较强余震发生在主震后41天，序列缺少2.6～3.9级余震，因此序列的b值偏低（b=0.40），b值曲线见图8，同时由于余震延续时间较长，强余震发生在序列的结尾处，因此频度衰减系数P值很小（P=0.42），图9为序列的频度衰减曲线。图10为本次地震序列的应变释放曲线。  

图8  乌鲁木齐5.0级地震余震序列b值曲线

Fig.8  b-value curve of the aftershock sequence for the M_S5.0 

      Urumqi earthquake  

图9  乌鲁木齐5.0级地震序列频度衰减曲线

Fig.9  Curve of frequency attenuation of the M_S5.0 Urumqi 

       earthquake sequence  

图10  乌鲁木齐5.0级地震序列应变释放曲线

Fig.10  Curve of strain release of the M_S5.0 Urumqi

        earthquake sequence

    利用世界台网ISC、全国台网及新疆台网的Ｐ波初动资料，按双力偶点源模型求解，得到5.0级地震的震源机制解，上半球投影见图11，具体参数列于表3。在总共47个P波初动中，矛盾符号11个，矛盾为:23.4%。

图11  乌鲁木齐5.0级地震震源机制解（据高国英）

Fig.11  Focal mechanism solution of the M_S5.0

        Urumqi earthquake

表3  震源机制解

Table 3  Focal mechanism solution of the earthquake

    震源机制解中节面Ⅰ的走向与等震线的长轴方向及西山断裂走向较接近，同时倾向和倾角与西山断裂的倾向和倾角很接近，由此确认节面Ⅰ是可能的主破裂面，5.0级地震是在近东西向的主压应力作用下，西山断裂右旋逆冲运动的结果。值得提出的是，余震分布及前兆性震群分布的长轴方向与节面Ⅱ的走向较一致。 

图1和图12为震中附近地区的定点前兆台站和测震台站分布图。乌鲁木齐市附近前兆观测点较密，组成乌鲁木齐综合前兆观测台网（图13）， 在图12上作为一个综合台标示。地震发生在测震台网的中部，乌鲁木齐前兆观测台网的西南部。  

图12  震中附近地区定点前兆观测台站分布图

Fig.12  Distribution of precursor monitoring stations 

         around the epicentral area

图13  乌鲁木齐前兆台网分布图

Fig.13  Distribution of precursor  monitoring

        network in Urumqi

 在距震中200 km范围内共有地震台站8个。其中测震台7个，其他前兆台3个，共有测震、定点形变、地磁、重力、地下水位、地下水化学等10个观测项目。在0～100 km，101～200 km范围内分别有地震台站7个和1个，其中测震台6个和1个；前兆台2个和1个，有测震学以外的观测项目9个和2个。需要补充的是，由于相距较近，乌鲁木齐前兆台网算作一个台，由红山台、水磨沟台和水化综合台三部分组成，各台的位置、观测项目及观测点分布见图13。本次地震前出现15个异常项目，共24条前兆异常。其中测震学异常8条，流动观测项目异常1条，定点观测项目异常14条，综合分析方法异常1条。前兆异常情况见表4和图15～38。定点前兆观测到的异常分布见图14，在距震中70 km范围内。

图14  定点前兆观测项目异常分布图

Fig.14  Distribution of anomaly items on the fixed 

         observation points

   表4  异常情况登记表  

图15  5.0级地震前后小震空间分布

     (M_S≥3.0；42.0°～44.5°N， 85.5°～89.0°E)

      a._1981.1～1986.5；b._1986.7～1990.12

Fig.15  Distribution of small earthquakes before and 

        after the M_S5.0 Urumqi earthquake  

 ②水磨沟和庙尔沟地震窗在5.0级地震前半年出现异常^[3]，恢复正常后3个月发震（图16，图17）。具体预报指标为：当窗内小震月频度超过阈值b时，预报200 km范围内M_S5地震，预报500 km范围内M_S6地震。水磨沟窗异常超过b₁时，异常结束3个月内发生5级地震，超过b₂时异常结束6个月内发生6级地震。庙尔沟窗异常超过b时，异常结束3个月内发生5级以上地震。  

图16  水磨沟窗小震月频度与较大地震的对应关系（S-P≤9.0 s，

       M_L≥1.0）

Fig.16  Corelation between monthly frequency of 

        small earthquakes in Shuimogou window 

        stronger earthquakes  

图17  庙尔沟窗小震月频度与较大地震的对应关系（S-P≤10 s，

       M_L≥1.0）

Fig.17  Corelation between monthly frequency of 

         small earthquakes and in Miaoergou 

         window stronger earthquakes  

 ③对42.4°～44.4°N，87°～89°E区域1970年后小震（M_S≥1.5）空间集中度C₁值的分析表明^[4]，5.0级地震前C₁值超过阈值（阈值=6），达到9.5（图18），震后恢复正常。

式中，A为研究区面积；d为研究区段内地震之间的平均距离；n 为研究区段的地震个数。  

图18  乌鲁木齐地区C₁值时序曲线（等地震法）

Fig.18  Time series curve of C₁ value in Urumqi area

④选取水磨沟台 ≤15 s（Δ=135 km），M_L≥1.5地震为研究对象，发现该区的地震活动性综合指数A值，在区内的中强地震前存在2～6个月的高值异常^[5]，本次地震前最高值达50.7（阈值48.0）（图19）。

式中，N为研究时段内发生的地震次数；M_i为每次地震的震级（M_S或M_L均可）。    

图19  乌鲁木齐地区A值变化曲线

Fig.19  Variation of A_value in Urumqi area

⑤对乌鲁木齐地区地震空间分布的带状集中度C_B值^[6]的研究认为，5级以上地震前，C_B值从相对低值向高值变化，在下降过程中发震。本区的 =1.8±0.29，异常警戒线为2.2（图20）。  

图20  乌鲁木齐5.0级地震前后C_B值曲线

Fig.20  C_B value curve before and after the M_S5.0 

        Urumqi earthquake  

⑥文献[7]对乌鲁木齐地区（42.5°～45°N，86°～89°E）M_S≥1.5地震的缺信量Iq值在时间域和空间域分别进行了研究，结果表明，该区M_S≥5.0地震前，Iq值一般出现几个月的低值异常。本次地震前Iq值在时间域和空间域上分别出现10个月和9个月的低值异常（图21a，图21b）。

图21  乌鲁木齐地区Iq值时序曲线  a. 时间域；b. 空间域

Fig.21  Time series of_Iq_value in Urumqi area

Iq定义：

其中，

式中，R为子区数；N为地震总数；ki为第i个子区中的地震数。

（2）前兆观测在5.0级地震前出现多种异常，按项目分述如下：

①本次地震正好发生在乌鲁木齐流动重力测环内（图22），震前除N00～N01，N06～N07外，其余6个测段的段差值均表现出明显的负异常（图23）^[8]。异常表现为，距发震构造较近的N01～N02，N02～N03，N03～N043个测段从1983年11月左右开始异常，而其余较远的3段从1984年7月后开始异常，各段异常先后于1986年3～6月恢复。各段异常都表明南点增大，北点减小，异常变化的最大幅度约50×10^-8m・s^-2，观测中误差为12.4×10^-8m・s^-2，异常超过2倍中误差，具有95%的置信度。异常量级与一次5级地震前的重力异常量相当。由于1986年以前使用Worden重力仪，而1987年后换用LCR-G重力仪，因此前后资料不好连接。  

图22  乌鲁木齐流动重力网分布图

Fig.22  Distribution of mobile gravity network in 

        Urumqi area

图23  经各项干扰改正后的重力段差图

Fig.23  Curves of gravity section difference after 

        correcting interference

 ②乌鲁木齐地下水观测网位于本次地震震中的东侧，由8个水化点和水位点组成（图13）。该观测网从70年代初观测以来，对周围150 km范围内发生的多次5.0级以上地震有较好的异常反映^[9]。本次地震是距水化观测网最近的一次5级地震。震前甲烷、水氡、硫化氢、水位等多种观测项目分别出现了明显的中期、短期和临震异常。中期异常表现在距震中24 km的新10井，自1985年3月起，水位大幅度上升，8月份达最高值，同时水中的CH₄、H₂S和He气的含量相应增加（图24～图27）。短期异常表现为1986年2～3月后，新01泉和新10泉的Rn及新04泉的CH₄测值相继增大（图28～30），震中以东70 km的新05井（废油井）发生自喷（图31），震中以西的齐古油井也发生自喷（目击，因不属定点观测点，图13中未标），距震中5 km的西山井和30 km的新04井水位从4月10日后下降（图32，图33），新03泉和新09泉的电导率出现明显的上升变化（图34，图35）。临震异常表现为震前13天和震前4天西山井和新04井水位回升，新10泉的CH₄气体量在震前4天突跳，相对幅度达165%（图36）。  

图24  乌鲁木齐新10井水位观测曲线

Fig.24  Curve of ground water level in Xin-10 well 

        in Urumqi

图25  乌鲁木齐新10泉甲烷观测曲线

Fig.25  Curve of CH₄ in Xin-10 spring in Urumqi

图26  乌鲁木齐新10泉He气观测曲线（据王玉兰）

Fig.26  Curve of He in Xin-10 spring in Urumqi

图27  乌鲁木齐新10泉硫化氢观测曲线

Fig.27  Curve of H₂S in Xin-10 spring in Urumqi

图28  乌鲁木齐新01泉水氡观测曲线

Fig.28  Curve of radon content in Xin-01 spring

        in Urumqi

图29  乌鲁木齐新10泉水氡观测曲线

Fig.29  Curve of radon content in Xin-10 spring

        in Urumqi

图30  乌鲁木齐新04泉甲烷观测曲线

Fig.30  Curve of CH₄_in Xin-04 spring in Urumqi

图31  乌鲁木齐新04井水位变化曲线

Fig.31  Curve of ground water level in Xin-04 well 

        in Urumqi

图32  乌鲁木齐新05井水位变化曲线（据王道）

Fig.32  Curve of ground water level in Xin-05 well 

       in Urumqi

图33  乌鲁木齐西山井水位变化曲线

Fig.33  Curve of ground water level in Xishan well 

        in Urumqi

图34  乌鲁木齐新3泉电导变化曲线

Fig.34  Variation of water conductivity in Xin-03 

        spring in Urumqi

图35  乌鲁木齐新9泉电导变化曲线（据王玉兰）

Fig.35  Variation of water conductivity in Xin-03 

       spring  in Urumqi

图36  乌鲁木齐新10泉甲烷临震突变

Fig.36  Imminent of CH₄ content before the earthquake

        in Xin-10 spring in Urumqi

③乌鲁木齐红山台GS-15-218重力仪的观测值，在消除了趋势变化后，具有较好的年变形态。但在1986年2月中旬至3月初，表现为下降负异常，恢复正常上升速率，但低于正常年变水平，在5.0级地震前半个月，观测值快速上升，恢复到正常值附近发震（图37），异常时间约3.5个月。  

图37  5.0级地震前后218型重力仪零漂曲线

Fig.37  Gravity curve by No.218 gravimeter before and

         after the M_S5.0 Urumqi earthquake  

 王海涛等^[10]利用地震前兆系统信息熵的方法，对乌鲁木齐―玛纳斯地区16种较好的前兆手段进行研究，发现在5.0级地震前存在明显的减熵过程（图38）。

图 38  信息熵随时间变化曲线

Fig.38  Variation curve of information entropy 

        with time