1988526新疆维吾尔自治区库尔勒5.2级地震


 新疆维吾尔自治区地震局 杨又陵  王海涛


摘要 | 前言 | 测震台网及基本参数 | 地震地质背景 | 烈度分布及震害 | 地震序列 | 震源机制解和主破裂面
观测台网及前兆异常前兆异常及其特征分析 | 总结与讨论 | 参考文献参考资料

 


摘 要

 

1988年5月26日在新疆维吾尔自治区库尔勒市西北发生了5.2级地震。震中区烈度估计为Ⅵ度。该次地震发生在北西西走向的北轮台-辛格尔断裂(原称铁门关-辛格尔断裂)上。未造成人畜伤亡。

 5.2级地震序列为孤立型。无明显前震,余震少,且衰减快,最大余震MS2.4。震源机制解中的2组节面均为北东东走向,与本区主要断裂走向相差较大,P轴方向北北西,因此无法确认地震主破裂面。综合宏观考察和区域地质资料,认为本次地震的发震构造为北轮台-辛格尔断裂。

 震中周围地区观测台站较少,200 km范围内有测震台3个,前兆台站2个。前兆观测全部集中在距震中40 km范围内。5.2级地震前出现部分前兆异常,共有10项10条。震前4年震中周围出现地震空区、小震条带;震前1.5年震中周围地震活动异常平静,震前1~0.5年地倾斜和地应力观测相继出现中短期异常,震前3~1个月观测区内5项前兆观测先后出现异常。震前8天EW向视电阻率测值出现临震突跳。本次地震前监视区内的6项前兆观测项目先后显示了不同阶段的异常,异常台项100%,其中短临异常占83%。

 本文最后对比分析了本次地震与1978年4月22日库尔勒5.4级地震,并对本次地震的震源机制结果与区域地质构造的关系作了一定的讨论。

 

 

前 言

 

据新疆地震台网测定,1988年5月26日02时21分在新疆库尔勒市西北的霍拉山南侧发生了5.2级地震。微观震中在41°57′N,85°40′E,因山区交通极为不便,未找到确切的宏观震中,估计在微观震中以北,震中烈度估计为Ⅵ度。震中距库尔勒市约40 km,市区及附近的兵团农二师28团、29团强烈有感,少量房屋震裂,烟囱倒塌,但未造成严重破坏及人员伤亡。

 地震发生后,新疆地震局现场工作组于当日赶到震区,开展现场监测、宏观烈度考察。在深入分析地震活动性及各种前兆资料的基础上,认为这次地震属于孤立型地震,近期内该区发生5级以上地震及强余震的可能性不大,同时通过广播、电视等新闻媒介平息了地震谣言,起到了安定民心的作用。

 这次地震是北轮台-辛格尔断裂(原称铁门关-辛格尔断裂)继1978年4月22日5.4级地震后的又一次较大活动。震区周围150 km范围内,沿北轮台-辛格尔断裂及附近的多组断裂,历史上曾发生过3次6级以上强震及多次5级以上中强震,是南天山东段地震活动较频繁的地区。

 在1988年度新疆地震趋势会商中,对发震地区有某种程度预测1)。震前对短临异常有察觉。

 在前人研究的基础上[1~6],1~2),经重新整理和分析研究后确认,本次地震前出现10个异常项目,共计10条异常。

 

 

测震台网及地震基本参数  

 

5.2级地震震中周围200 km范围内有库尔勒、阳霞、后峡3个测震台(图1),将范围扩大到300 km,包括9个测震台。本区地震的监测能力为Ms≥2.0。

1  震中附近测震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismometric stations around the 

       epicentral area     

本次地震的基本参数列于表1。  

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

1

1988 05 26

02 21 57.6

41°57′

85°40′

5.2

20

库尔勒

2)[1]

 

 

地震地质背景[2,3] 


 1988年5月26日库尔勒5.2级地震的震中区位于天山褶皱带南缘与塔里木地台交界地区。区域布格重力异常为东西走向,震中区位于-200 mGal的重力梯度带,航磁异常为近东西向的负异常。地壳厚度48 km,该厚度的地壳等值线为东西走向。据人工地震资料及转换波研究,在地下20多公里有低速层,这与大地电磁测深资料相当吻合,同样在地下20 km左右有高导层的存在。低速高导层是南天山褶皱带现今地震孕育的良好场所。

 震中区的主要断裂走向为北西西向(图2)。与库尔勒5.2级地震有成因联系的是北轮台-辛格尔断裂(前称铁门关-辛格尔断裂),其走向为290°~300°,倾向北东,倾角60°~70°,长300 km以上,是分隔塔里木地台与天山褶皱带的分界断裂。据人工地震剖面该断裂断至莫霍诺维奇面以下,是一条断至上地幔的断裂,地下深处断面向南陡倾,将莫氏面逆冲,垂直断距达19 km,在现代微地貌上为一组切割晚更新世洪积扇的线性断裂陡坎,断层陡坎高5~7 m,最大坡度为30°,断裂附近的晚更新世地层发生褶皱变形,说明北轮台-辛格尔断裂是全新世活动断裂。  

2  震中周围主要断裂及历史地震震中分布图(1927~1988)

     ①可肯达坂断裂;②松树达坂断裂;③霍拉山断裂;

     ④北轮台-辛格尔断裂;⑤红水沟断裂

Fig.2  Map of major faults and the epicentral distribution  of

       historical earthquakes around the epicentral area   

 

 

 由1955年及1988年两期大地水准测量编绘的垂直活动速率等值线图可知,该区由1 mm/a等值线勾划的形变场呈近东西向分布。震中附近等值线在零附近,即震中区以北是现代隆起的天山,以南是现代还在继续拗陷的塔里木盆地。

 震中周围150 km范围内历史地震较频繁(图2,图3)。从1927年该区有历史地震记录至1988年5月,区内共发生4.0级以上地震34次(4.0~4.7级地震从1970年后计),其中7级以上地震1次;6.0~6.9级2次,5.0~5.9级12次,4.0~4.9级19次。从时空分布看,主要分布在研究区的东西两侧,1939~1940年在霍拉山断裂的西部,即42°30′N,84°00′E附近连续发生了6次5.5~6.0级地震,构成了一次地震活动的高潮期。1949年在北轮台-辛格尔断裂的西部,即42°00′N,84°00′E附近发生了1次7.3级强震及多次中强余震。之后本区的地震活动趋于平静,4.0级以上地震有沿北轮台-辛格尔断裂向东迁移的迹象。70~80年代4.7级以上地震主要发生在该断裂的东侧。本次地震是继1978年4月22日库尔勒5.4级地震[4]之后,北轮台-辛格尔断裂的又一次较大活动,2次地震的震中相距约16 km。

3  震中周围历史地震M-t图(41.5°~42.5°N,84°~87°E)

Fig.3  M-t diagram of historical earthquakes around the 

       epicentral area

 


本节由柏美祥研究员提供资料并参与编写

 

 

烈度分布及震害2)


 本次地震的微观震中位于霍拉山南侧,41°57′N,85°40′E。在其周围地区考察时未发现明显震害,估计宏观震中要北移,因山区交通极为不便,人烟稀少,无法找到确切的宏观震中。通过走访牧民得知,地震时霍拉山北侧的夏季牧场震感强烈,可听到山石倒塌的声响,但未造成人畜伤亡,估计距宏观震中不远,震中区烈度估计为Ⅵ度。野外考察得到Ⅴ度区如图4示。  

4  库尔勒5.2级地震等震线图

Fig.4  Isoseismal map of the MS5.2 Kuerle earthquake   

 

 Ⅴ度区呈椭圆形,长轴约94 km,呈NW方向,短轴长34 km,呈NE方向,面积约2500 km2,与北轮台-辛格尔断裂走向基本一致。Ⅴ度区内包括库尔楚、兵团28团和29团、库尔勒市、塔什店以及焉耆县七颗星乡等地。

 Ⅴ度区震感强烈,多数居民从睡梦中惊醒,跑出户外,有人听到似拖拉机开动的声音,有的人听到如同火车急刹车的声响。少数楼房、砖平房受损,产生细小裂缝;土坯房、苇把-土坯房裂缝较大,部分烟囱裂缝;商店、仓库货架上的部分物品震落。本次地震的有感范围还波及到轮台、尉犁、和静、和硕、博湖等县,震感明显、乌鲁木齐、昌吉、吐鲁番等地轻微有感。

 

 

地震序列  

 

依据震中周围200 km范围内地震台站的记录,1988年1~5月,在41°30′~42°30′N,85°00′~86°30′E范围内无明显小震活动增强迹象,仅记录到7次小震,最大震级Ms2.1。5.2级地震属突发性地震。

利用库尔勒台(Δ=40 km)记录的地震序列(图5)分析,主震发生当天记录到余震9次,最大震级Ms2.4,之后迅速衰减,至6月2日余震活动基本结束,共记录到余震17次,其中2.0~2.9级1次,1.0~1.9级6次,0.1~0.9级10次。3次可交出震中的余震集中分布在震中北偏东的小区域内(图6)。本次地震活动总释放能量3.98×1012J,主震释放能量占总能量的99.99%,主震与最大余震级差>2.4,因此属于孤立型地震。

5  5.2级地震序列M-t图

Fig.5  M-t diagram of the MS5.2 Kuerle earthquake sequence    

 

 

 

6  5.2级地震余震震中分布图

Fig.6  Epicentral distribution of aftershocks for the MS5.2

       Kuerle earthquake   

 

利用主震后至6月2日库尔勒单台余震资料,起算震级MS=0.4,得到余震序列的b值为0.625。由于序列地震次数少,该值仅供参考(图7)。用地震频度衰减系数法,在归一化频度曲线上求得h值为1.5,以此推得最大后继地震2.0级,余震21次,与实际情况基本一致。

7  5.2级地震序列b值曲线

Fig.7  b-value curve of the MS5.2 Kuerle earthquake sequence 

 

 

 

震源机制解和地震主破裂面


 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,求得5.2级地震的震源机制解(图8)。在总共66个初动符号中,矛盾符号有9个,矛盾比为13.6%。具体参数列于表2。  

8  库尔勒5.2级地震震源机制解(据高国英)

Fig.8  Focal mechanism solution of the MS5.2 Kuerle earthquake

 

2  震源机制解

Table 2  Focal mechanism solution of the 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

72

SE

60

82

NNW

30

346

15

148

75

255

4

350

60

162

22

高国英

    震源机制解中两个节面的走向均呈北东东,偏差仅10°,与宏观考察得到的等震线长轴方向偏差较大,与北轮台-辛格尔断裂的走向偏差亦较大,因此无法确认可能的地震主破裂面。   

 

 

观测台网及前兆异常


1和图9为5.2级地震震中附近地区的前兆台站和测震台站分布图。5.2级地震发生在测震台网的偏南部,前兆台站的中部。在距震中200 km范围内共有地震台站4个,其中测震台3个,前兆台2个,共有测震、地应力、地电、地倾斜、短水准、泉水流量和电磁波等7个观测项目。2个前兆台集中在距震中40 km范围内,库尔勒地震台观测时间超过5年,库尔勒市地震办公室所属的501观测台从1987年底开始观测。

9  震中附近前兆观测台站分布图

Fig.9  Distribution of precursor monitoring stations

       around the epicentral area   

 

 

 本次地震前共出现10个异常项目,10条前兆异常,其中测震学异常4条,定点观测项目异常6条(分布同图9),前兆异常情况见表3和图10~19。  

        3  库尔勒5.2级异常情况登记表

        Table 3  Summary table of precursory anomalies

    1. 地震活动异常

 对80年代以来震中区周围的地震活动图像分析表明[1]

 1984~1985年在41.8°~42.2°N,85.2°~85.8°E之间形成了一个2.0级以上地震围成的空区(图10),到1986年空区演变为北西向和北东向两个地震活动条带,表明应力积累单元在这两个方向已出现破裂。1986年10月至1987年12月,北东向条带消失,小震活动集中在北西向条带,该条带方位为N320°W,与北轮台-辛格尔断裂走向大体一致。震前半年震中周围小震活动平静,仅发生7次小震,最大2.1级。5.2级地震发生在北西向条带的东南端。  

10  1982~1987年地震震中分布图像

      (41.8°~42.2°N,85.2°~85.8°E;M≥2.0)

Fig.10  Epicentral distribution of M≥2.0 earthquake 

        in 1982~1987     

 

 图11给出了从1970~1990年震中周围滑动能量释放曲线。可以看到在1978年5.4级地震前,区内就存在能量释放的低值异常,5.4级地震伴随着一次大的能量释放过程,之后逐渐趋于正常水平。1987年1~6月本区未记录到一次2级以上地震,1987年7月到1988年5月小震活动也较平静,能量释放低于正常水平,5.2级地震发生后,能量释放逐渐恢复正常。  

11  能量滑动释放曲线(MS≥2.0)

      (41.5°~42.5°N,85.0°~86.5°E)

Fig.11  Sliding curve of energy release(M≥2.0)   

 

 对南天山地震带部分地区地震尾波衰减特征的研究认为[5],当尾波衰减系数α值和尾波持续时间比τ值连续出现3个低于阈值点时,即显示异常,阈值根据多次地震统计得到。由图12可见,5.2级地震前库尔勒台和阳霞台的α值,库尔勒台的τ值出现明显低值异常。

12  地震尾波α值和τ值时序曲线

Fig.12  Time series curves of α and τ values for 

        seismic coda wave   

 

2. 定点前兆异常

 中期异常:库尔勒台金属摆倾斜仪自1980年观测以来,矢量图年变清晰,呈NW―SE方向,长轴变化约8.43″±0.08″,短轴变化约0.97″±0.05″,而1987年短轴变化仅0.43″,使矢量图明显变“瘦”,同时1987年春季的正常转向由3月提前到2月(图13),秋季转向由正常的从东南→西南→西北,变为东南→东北→西北。

13  库尔勒台地倾斜年变矢量图(据吴秀莲)

Fig.13  Vector curve of yearly variation of tilt at 

        Kuerle station     

 

 库尔勒台电感应力SN向元件1987年9月在排除了电缆漏电干扰后工作正常。从1987年11月至1988年4月测值下降,持续了6个月,累计量级达8 μH,震前1个月测值上升,恢复正常后发震(图14)。

14  库尔勒台SN向电感应力五日均值曲线(据蒋靖祥)

        a. SN向元件;b. 悬空元件

Fig.14  Curve of 5-day mean value of electric induction 

        stress (SN) at Kuerle station   

 

     短期异常:501台泉水流量从1987年12月开始正常观测,流量每天增加约96 mL,水源为花岗岩裂隙承压水。1988年4月初,在正常上升背景上开始转平,之后时而上升,时而下降,波动较大,5.2级地震后流量很快恢复了原来的变化趋势(图15)。  

15  501台泉水流量曲线(据李茂玮)

Fig.15  Curve of sping water flow at No.501 station   

 

 501台电磁波从1988年1月开始正常观测,基值在4000脉冲/h±1000脉冲,4月8日后电磁幅射扰动明显增强,变化幅度大,5.2级地震后逐渐降至正常值附近(图16)。

16  501台电磁波观测五日均值曲线(据李茂玮)

Fig.16  Curve of 5-day mean value of electro-magnetic

        wave at No.501 station   

 

 库尔勒台短水准测量场地跨北轮台-辛格尔断裂(图17),NE、NW两条测线跨断裂布设。利用二阶三角多项式对观测资料拟合处理后发现[6]:在正常情况下,拟合余差在零线附近波动,而在测区周围发生的5级左右地震前,余差值超过2倍的均方差(图18)。

17  库尔勒台短水准测量场地示意图

Fig.17  Sketch of measurement field for short levelling 

        at Kuerle station  

 

 

18  库尔勒台短水准测量拟合残差曲线

Fig.18  Fitting residual curve for short levelling at 

        Kuerle station     

    临震异常:库尔勒台EW向视电阻率值在正常年变趋势性下降的背景上(-0.1 Ω・m/d),从5月18日开始上升,震前1天突升0.7 Ω・m,表现为脉冲型临震异常,7天累计变化量达3%(图19),震后恢复正常。这种变化在以往无震时均未 出现过,同时这次地震后的观测中也未出现过,因此认为属于临震异常。  

19  库尔勒台EW向视电阻率日均值

Fig.19  Curve of daily mean value of apparent

        resistivity(EW) at Kuerle station 

 

 

前兆异常及其特征分析   

 

库尔勒5.2级地震的前兆异常在时间进程中显示了一定的阶段性特征。震前4年震区周围形成小震空区;震前2年空区演变成小震条带;震前 1.5~1年震区周围小震活动异常平静,能量释放开始出现低值异常;震前1年小震活动又起,但能量释放较低,集中发生在北西西向条带上,同时地倾斜观测显示中期异常;到震前半年,SN向电感应力观测、表征地震尾波特征的α值、τ值相继出现异常变化;震前2~3个月,震区周围的各项前兆观测先后出现异常;EW向地电阻率测值出现明显脉冲型临震突跳。由此可看到在近NS向应力场的作用下,震源区介质的物理特性及形变场随地震的临近变化日趋明显。

 研究区内定点前兆观测项目少,全部集中在库尔勒市附近,因此难以分析异常的空间分布。仅从地震活动性异常可以看到,先是大范围的空区,然后沿构造带形成条带,主震发生在北西西条带的东南端,有从大范围异常向震中集中的特征。

 本次地震前共出现中期异常4起,短期异常5起,临震异常1起,分别占异常总量的40%、50%和10%。

 

 

总结与讨论

 

从本次地震的震中沿北轮台-辛格尔断裂向北东东方向延伸约16 km处,曾于1978年4月22日发生过5.4级地震[4]。对比分析2次地震表明:

1)2次地震均无明显前震。5.4级地震属主余震型,发生2级以上余震17次,最大 MS3.8,序列衰减较快,余震基本沿北轮台-辛格尔断裂展布。5.2级地震属孤立型,仅发生1次2级以上余震(MS=2.4),序列衰减很快。

2)野外考察表明,2次地震的等震线均呈北西西走向,判断发震构造为北轮台-辛格尔断裂。5.4级地震的震源机制解与宏观考察结果及余震展布方向吻合较好,确定北西西走向的节面Ⅰ为主破裂面,而本次5.2级地震的震源机制结果中,2条节面的走向均为北东东,倾向分别为SE和NWW,与北轮台-辛格尔断裂的走向及等震线走向偏差均较大,同时由可确定震中的3次MS1.5以上地震的震中分布看,大致为北东方向,与节面Ⅰ的走向较接近,据此是否可以推测震中附近存在一条北东走向的隐伏断裂,本次地震活动与这条隐伏断裂的活动有关。

 

 

     

 

[1] 李茂玮,库尔勒5.2级地震的地震活动特征及前兆异常,内陆地震,vol.3,No.2,1989。

[2] 马杏垣等,中国岩石圈动力学地图集,北京:地图出版社,1989。

[3] 彭树森,大地形变测量所反映的天山最新构造运动,内陆地震,vol.7,No.2,1993。

[4] 孙晓丹等,1978年4月22日新疆维吾尔自治区库尔勒5.4级地震,见:中国震例1976~1980),北京:地震出版社,1990。

[5] 王筱荣,新疆南天山部分地区尾波衰减特征,内陆地震,vol.5,No.2,1991。

[6] 王群祥,新疆库尔勒形变台站资料的初步处理与分析,内陆地震,vol.3,No.3,1989。

 

 

     

 

1)新疆维吾尔自治区地震局,1988年度新疆震情研究报告,新疆地震局科技档案,1987.11,油印件。

2)新疆维吾尔自治区地震局,1988年5月26日库尔勒西北5.2级地震总结,新疆地震局科技档案,1988.8,油印件。