1993年12月1日新疆维吾尔自治区疏附6.2级地震


 新疆维吾尔自治区地震局 曲延军 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

 

 

     1993121日新疆维吾尔自治区疏附县发生6.2地震,宏观震中为:39°18N      75°39E。地震区主要分布于喀什地区疏附县和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县的喀热克其克乡及克州种羊场。震中烈度Ⅶ度,极震区等震线方向与构造线方向有差别,其主要原因是场地条件的影响,极震区形状与盖孜河阶地一致,呈北东东向。此外,另一处Ⅶ度异常区在站敏乡西部,是卡兹克阿尔特断裂―库玛塔格山北隐伏断裂加重震害效应的结果。该次地震的发震构造为卡兹克阿尔特断裂。此次地震使喀什地区疏附县和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县所辖5个乡(镇)的51个大队与5个直属场遭受不同程度的破坏和损失,并造成2人死亡、8人重伤、29人轻伤。毁坏的房屋面积约63 107m2,中等和严重破坏的房屋面积约为364 673m2。直接经济损失5 931万元(含5.8级强余震损失)。

    疏附6.2级地震序列最大余震发生之前,序列衰减缓慢,之后则迅速衰减,其p值为1.4。地震序列类型介于主震-余震型和震群型之间。截止19945月底共发生ML2.0级地震725次。3级以上余震分布大致呈北北东向,震源机制的节面Ⅰ走向北西,与构造走向一致。P轴方位78°,仰角20°,由此推测本次地震是在北东东向主压应力作用下断裂发生左旋走滑错动的结果,节面Ⅰ是地震的主破裂面。

    震中附近300km范围内有喀什、阿图什、乌恰、塔什库尔干、巴楚和阿合奇地震台,其中喀什台有测震和地磁、阿合奇台有测震和地倾斜两个观测项目,其他各台只有测震一个观测项目。

    震前共出现异常6条,全部为地震活动性异常,在这次地震之前,新疆地震局作出了一定程度的预测。

 
Abstract

An earthquake of MS 6.2 occurred in Shufu county of Xinjiang Uygur Autonomous Region on Dec. 1, 1993 with its macroseismic epicenter at 39°18N75°39E. The seismic region was located in Shufu county of Kashi and the Karekeqike town in Aketao county and the stud sheep farm in Kezilesu Kerkezi autonomous prefecture. The epicentral intensity is and isoseismal lines in the meizoseismal area are different from the tectonic lines because of the effect of the terrain conditions, i.e., the shape of meizoseismal area is the same as the Gaizi River terrace in NEE direction. In addition, another area of intensity is in the west of Zhanmin town of the intensified the earthquake disaster result of the Kazikeaerte fault, the hidden fault of the Northern Kumatage Mount. The seismogenic structure is located on the Kazikeaerte fault.

The earthquake caused damage and losses in different degrees in Shufu county of Kashi, 51 production brigades in 5 towns and 5 farms in Aketao county of Kezilesu Kerkezi autonomous prefecture. The earthquake killed 2 people, injured 8 people severely and 29 people slightly. Houses of about 63,107 square meters were destroyed, and houses of about 364,673 m2 were damaged in medium degree or severely. The direct economic loss was 59.31 million yuan RMB (including the loss caused by the MS5.8 strong aftershock).

The seismic sequence of the Shufu MS6.2 earthquake decayed slowly before the maximum aftershock, and then it decayed rapidly. Its P value is 1.4, and the sequence type was between mainshock- aftershock and earthquake swarm. There were 725 earthquakes of ML2.0 by the end of May,1994. The aftershocks of ML3.0 distributed mainly in NNE direction, the nodal plane I in the focal mechanism solution stroke in NW direction which was the same as the strike of the tectonic structures. The P axis azimuth was 78°and the dip angle was 20°. It is suggested that the earthquake was caused by the left-lateral strike-slip displacement under the action of the main compressive stress in NEE direction and the nodal planewas the main fracture surface.

There were seismic stations at Kashi, Atushi, Wuqia, Tashikuergan, Bachu and Aheqi within the distance of 300km from the epicenter. There were seismometric and geomagnetism observation items at the Kashi station, and seismometric and ground tilt observations at the Aheqi station but only seismometric observation at other stations.

There were 6 anomalies before the earthquake and all of them were anomalies of seismic activity. The Seismological Bureau of Xinjiang Uygur Autonomous Region made a forecast in certain degree before the event.

 

 

前 言

 

1993121日新疆维吾尔自治区疏附发生6.2级地震,仪器震中39°19′N,     75°38′E,宏观震中39°18′N,75°39′E。震中烈度为Ⅶ度。此次地震烈度偏高,倒塌房屋较多,尽管地震发生在凌晨4时(当地时间2时),但由于当地居民采用了特殊的建房结构,人员伤亡很小。

 地震发生后,新疆地震局立即派出考察组赶赴震区,进行地震灾害、地震地质考察。

 

 

测震台网及地震基本参数


本次地震附近地震台分布如图10100km范围有喀什、乌恰、阿图什地震台;101200km有塔什库尔干地震台;201300km有巴楚和阿合奇地震台,这6个台都开展测震观测,能监测到发震地区ML3.0的地震。这次地震的基本参数见表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/

MS

震源深

/km

震中地名

结果

来源

  年  月 

 时  分 

φN

λE

1

1993  12  01

04  37  11

39°18

75°39

6.2

39

疏附

1

2

1993  12  01

04  37  12

39.32°

75.52°

5.6

13

新疆南部

ISC

3

1993  12  01

04  37  12

39°20

75°29

5.9

17

新疆边境地区

2

4

1993  12  01

04  37  11

39.37°

75.41°

5.9

8

 

BJI

 

疏附地震前地震台站分布图

Fig.1  Distribution of seismic stations before the MS 6.2

       Shufu earthquake

 

 

 

地震地质背景

 

 1993121日疏附6.2级地震与1985823日乌恰7.4级地震属同一构造,详细资料参见1985年乌恰地震震例研究报告等[24]


本节由柏美祥研究员编写。

 

 

烈度分布及震害[5,6],3)

 

 

 这次地震发生在西昆仑山与南天山交汇部位,属山前冲、洪积平原区,地势平坦,地貌形态单一。宏观震中为39°18N75°39E。地震区主要分布于喀什地区疏附县和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县的喀热克其克乡及克州种羊场。盖孜河及克孜勒苏河从震区穿过。居民点主要集中于两河的阶地上。震区场地土主要为亚粘土、亚砂土,地下水位浅。绝大多数房屋为就地取材(亚粘土、亚砂土)的干打垒、湿打垒、土坯等为墙体的木草泥顶的土搁梁房,房屋连接及整体性极差;少数为砖木结构房屋,个别为砖混结构房屋。根据《中国地震烈度表》(1980)把这次地震极震区定为Ⅶ度。

疏附6.2级地震等震线分布图

Fig.2  Isoseismal map for the MS 6.2 Shufu earthquake

 

 极震区(Ⅶ):主要分布在疏附县乌帕尔乡与阿克陶县喀热克其克乡、克州种羊场一带,盖孜河阶地上。呈NE75°走向的长条状,其长轴长15km,短轴长约5km。区内Ⅰ类房屋多数损坏,少数倒塌。河谷陡岸出现崩塌现象,边坡、松散地带有裂缝,在河流高漫滩上有喷水冒砂现象。另外在站敏乡克孜勒河阶地上有一Ⅶ度异常区。Ⅶ度区面积共计90km2

 喀热克其克乡土木结构房屋大多数受到不同程度的破坏,个别倒塌,少数(约40%)房屋受到中等程度和严重破坏。在喀热克其克乡兽医站,土木结构房屋严重破坏,乡小学土木结构房屋受到中等到破坏,但砖混结构房屋基本完好。在4大队2小队盖孜河河漫滩和水渠边有喷水冒砂现象。喷水孔呈面状分布,并发现有两组地裂缝,一组走向270°~285°,另一组走向340°,长度约5m,宽12cm,沿盖孜河呈雁列状断续延伸百余米。乌帕尔乡8大队和9大队的土木结构房屋几乎均出现不同程度的破坏。克州种羊场约有1200多间房屋,其中倒塌46间,严重破坏79间,两项约占10%。场办公室砖混结构房屋部分出现裂缝,全场职工住房大多数有不同程度的裂缝、开裂。站敏乡15大队485户,2400多间房屋,约200多间房屋倒塌,800多间受到严重和中等程度破坏,损失严重。疏附县园艺场900多间房屋虽属土木结构,但较乡村农民住房质量为好,经过统一设计,房屋整体性和连接性较好。全场房屋倒塌28间,严重破坏300多间。

 Ⅵ度区:分布在乌帕尔乡、地区种畜场、站敏乡以西、萨依巴格乡4大队、5大队;布拉克苏乡1415大队一带。呈椭圆形,长轴方向约NE15°,长轴长约30km,短轴长约20km。面积约360km2,区内Ⅰ类房屋许多损坏,个别倒塌。

 乌帕尔乡政府1985年后建成的办公楼为二层砖混结构,震后完好无损,乡中学部分房屋出现裂缝。12大队共计1500多户,5200多间房屋,倒塌120多间,约1000多间房屋出现裂缝或局部倒塌,大多数房屋墙体出现细微裂缝。布拉克苏乡14大队621户,2530多间房屋和15大队146620多间房屋(多为Ⅰ类土木结构房屋)倒塌120多间,大多数出现裂缝,少数裂缝较宽或有局部倒塌。喀什地区种畜场砖混结构牛舍出现515cm宽的裂缝,牛栏水泥柱折断,水塔中2根上水管发生顺时针扭动。场子校教室出现裂缝,倒塌围墙100多米。750多间职工住房倒塌10间,许多出现细微裂缝。

 Ⅴ度区:分布在木什乡以南,铁日木乡以北地区。呈椭圆形,长轴方向约NE15°,长约35km,宽约25km,面积约425km2。区内Ⅰ类房屋少数损坏或局部受到破坏,个别施工质量差的Ⅱ、Ⅲ类房屋损坏或局部损坏。喀什地区二级电站土石堆填坝有轻微变形和裂缝,坝面约有150m2下沉,沉陷深度3~8cm,引水渠有渗漏。木什乡绝大部分房屋完好,乡卫生院落一幢750m2老旧土木结构房屋严重破坏,墙体外闪。一幢1991年新建砖混结构房主要是施工质量问题,该房墙体外闪,水泥盖板连接处普遍开裂。乡小学有150m2房受到严重损坏,法院有400多平方米房屋受到严重破坏。站敏乡大多数房屋基本完好,个别出现裂缝。布拉克苏乡1012大队绝大多数房屋基本完好或出现细微裂缝。

 此次地震烈度偏高,倒塌房屋较多,但人员伤亡却很小,其主要原因是当地居民采用的建房结构为一明两暗式,中间房高大宽敞,两侧配房低矮窄小,冬季居民居住在配房,而地震时倒塌的房屋多为中间大房,两侧的小房破坏要轻很多,因此大大降低了人员伤亡。此次地震使喀什地区疏附县和克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县所辖5乡(镇)的51个大队,5个直属场遭受不同程度的破坏,并造成2人死亡、8人重伤、29人轻伤。毁坏的房屋面积约63107m2,中等和严重破坏的房屋面积约为364673m2。直接经济损失5931万元(含5.8级强余震损失)。

 

 

地震序列  

 

据距震中最近的喀什地震台(震中距32km)单台地震记录(可交出震中的为多台平均结果),自1993121日至1994531日共记录到ML2.0级地震725次,其中MS5.86.2级地震各1次,震级分档情况见表2ML4.0级地震序列目录见表3。本次地震的应变释放曲线、M-t图及频度曲线示于图35 

2  疏附6.2级地震余震分档

Table 2  Aftershock numbers with different magnitudes for the MS6.2 Shufu earthquake

ML

2.02.9

3.03.9

4.04.9

5.0

N

648

56

19

2

1993121MS 6.2级地震发生后,于1994112日又发生一次MS 5.8级地震,两次地震震级差为0.4。第一次地震释放的能量占全序列能量的82.4%,由此推断该次地震序列介于主-余震型和震群型之间。地震类型与1983年乌恰6.8级地震和19857.4级地震序列类似[2][3],这可能与该地区地质构造条件复杂有一定的关系。

3 疏附6.2级地震序列应变释放曲线

Fig.3  Strain release curve for the MS6.2 Shufu earthquake sequence

 

 

 

疏附6.2级地震序列M-t

Fig.4  M-t diagram of the MS 6.2 Shufu earthquake sequence

 

 

疏附6.2级地震序列频度曲线(ML2.0

Fig.5  Frequency of the MS 6.2 Shufu earthquake sequence

 

    利用最小二乘法对两次较强地震之后的地震序列进行b值计算,最大地震后余震序列的b值为0.73,次大地震后余震序列的b值为0.86(图6)。最大地震后余震序列的h值为1.2p值为1.0;次大地震后的h值为1.5p值为1.4。可见次大地震发生前余震序列衰减较慢,之后余震序列衰减速率明显加快。

疏附6.2级地震序列b值曲线

    (a) 1993.12.011994.01.11(b) 1994.01.121994.05.31

Fig.6  b-value curves for the MS 6.2 Shufu earthquake sequence

 

 

3   疏附6.2级地震序列目录(ML4.0)

Table 3  Catalogue of the MS 6.2 Shufu earthquake sequence (ML4.0)

编号

发震日期

发震时刻

震中位置

震级

震源深

/km

地名

结果

来源

     

   

φN

λE

MS

ML

1

1993  12  01

04  37  11

39.32°

75.63°

6.2

 

39

 疏附

1

2

1993  12  01

04  58  51

39.32°

75.65°

 

4.3

 

3

1993  12  01

17  25  57

39.35°

75.58°

 

4.5

 

4

1993  12  01

22  18  02

39.28°

75.70°

 

4.2

 

5

1993  12  04

07  11  58

39.32°

75.50°

 

4.5

 

6

1993  12  04

16  38  17

39.30°

75.60°

 

4.0

 

7

1993  12  27

11  06  43

39.25°

75.52°

 

4.2

 

8

1994  01  12

18  12  03

39.23°

   75.55°

 

4.2

 

9

1994  01  12

18  16  48

39.22°

75.48°

 

4.3

 

10

1994  01  12

18  18  42

39.22°

75.63°

 

4.1

 

11

1994  01  12

18  22  47

39.15°

75.43°

5.8

 

 

12

1994  01  12

18  29  49

39.32°

   75.63°

 

4.1

 

13

1994  01  12

18  33  14

39.25°

75.55°

 

4.4

 

14

1994  01  12

18  42  53

39.27°

75.43°

 

4.0

 

15

1994  01  12

19  49  24

39.23°

75.67°

 

4.3

 

16

1994  01  13

01  16  45

39.28°

75.48°

 

4.2

 

17

1994  01  13

09  26  36

39.28°

75.40°

 

4.4

 

18

1994  01  13

09  27  21

39.18°

75.55°

 

4.2

 

19

1994  01  13

   09  30  35

39.27°

75.40°

 

4.3

 

20

1994  01  13

14  23  21

39.22°

75.57°

 

4.0

 

21

1994  04  13

14  25  50

39.13°

75.22°

 

4.6

 

 利用余震序列中可定出震中位置的作余震分布图(图7),注意到最大地震发生后,余震主要分布在主震周围较小区域,余震区走向大致为近东西;次大地震发生后余震分布较为分散。两次地震后,其余震区大致呈北东东方向分布,与地震烈度等震线分布方向大体一致。

疏附6.2级地震余震分布图(ML3.0

Fig.7  Distribution of the MS6.2 Shufu earthquake sequence

      (ML3.0

 

 

 

震源机制解和地震主破裂面


 使用新疆及周边地区台网记录的17PPn初动符号,求得本次地震的震源机制结果见表4和图8,其矛盾符号比为0.21 

4 疏附6.2级地震震源机制解

Table 4  Focal mechanism solution of the MS 6.2 Shufu earthquake

编号

节面Ⅰ

节面Ⅱ

P

T

N

X

Y

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

130

SW

80

34

SE

60

78

20

188

30

324

60

125

40

218

8

高国英

 

疏附6.2级地震震源机制解图

Fig.8  Focal mechanism solution of the MS 6.2 Shufu earthquake

 由结果可以看出,这次地震震源断错性质为走滑逆断层。节面Ⅰ走向北西,方位130°,倾向SW,倾角几乎直立,为左旋逆断层,P轴方位78°,仰角平缓。

 根据野外考察,此次地震发生在卡兹克阿尔特断裂带上,发震构造附近的构造走向呈北西向分布,但极震区长轴走向呈近东西向,与构造走向不一致,其余震分布与极震区分布基本一致。综合分析认为节面Ⅰ为地震的破裂面,主压应力方向北东东,垂直于构造走向。


本节由高国英研究员提供。

 

 

观测台网及前兆异常


震中附近前兆观测台站分布见图1。距震中300km范围内6个地震台中仅有两个开展前兆观测。100km范围内喀什台有测震和地磁两个观测项目;201300km范围内的阿合奇台有测震和地倾斜两个观测项目。

 6.2级地震前共有异常6项,全部为地震活动性异常(图914),表5给出了异常的详细情况。具体异常如下:

 1.地震活动空间分布

 该地震区历史上4级地震频繁发生,但自19906月以后出现大范围平静区,而外围地区的4级地震仍较活跃,形成如图9所示的地震围空区。空区长轴约220km,方向北东,至震前空区持续时间42个月,根据文献[7],由经验公式:

MS=1.23T(年)+5.35±0.51

MS=3.39lgLkm)-1.48±0.41

计算得未来主震震级为6.0级左右。19912月以后,3级地震在4级地震围空中,又形成了3级围空,更缩小了空区的范围。以39.3°N75.5°E为中心的R-t图显示,自1991年以来震中附近地区形成明显空区,主震就发生在该空区的北东边缘部位。

2.地震频度、缺震与η

由于震源附近地区处于南天山与西昆仑交汇部位,复杂的构造给许多地震活动性参数的统计计算造成困难,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,我们选取震中200km范围内MS2.5级地震,以12个月窗长2个月步长,计算了该区1986年以来的4级地震频度、缺震和η值。由图1012可见,疏附6.2级地震前该区自1992年开始4级地震明显偏少,频度曲线处于低值,缺震曲线同步出现低值。η值则自1991年下半年开始持续低值变化至发震。

3.空区参数σH和模糊地震活动度Sy4),5)

空区参数σH的定义为:

σH = (NH-N0) /N00.5



其中,NH为研究区一定时间段内大于某震级下限的地震频次,N0为该区研究时段大于同一震级下限的地震频次的多年平均值。

9 疏附6.2级地震前地震活动空间分布图

Fig.9  Earthquake distribution before the MS 6.2 Shufu earthquake

       (a) 1988.11990.5(MS4.0);(b) 1990.61993.12.1(MS4.0);

       (c) 1988.11991.1(MS3.0);(d)1991.21993.12.1(MS3.0);

       (e) 1980.11993.12(MS3.0)

 

 

10  震中附近4级地震频度曲线(1986.1.11996.12.31

Fig.10  Frequency curve of earthquakes with MS4.0 around the

        MS 6.2 Shufu earthquake area

 

 

11  震中附近地区缺震曲线(1986.1.11996.12.31

Fig.11  Curve of earthquake deficiency around the MS 6.2 Shufu

        earthquake area

 

 

12  震中附近地区η值曲线(1986.1.11996.12.31

Fig.12  Curve of η-value around the MS 6.2 Shufu earthquake area

 

 

13  震中附近地区空区参数σH曲线

Fig.13  Curve for parameter σH of seismic gap around the MS 6.2

        Shufu earthquake area

 

 由此计算A1区(39°~40°N 74°~75°E)和A2区(39°~40°N 75°~76°E的空区参数。以最大概括率为原则,选取通过R值检验的结果,即研究区一年时长,MS3.6A1区异常警戒线分别为b1=-0.4b2=2.2A2区异常警戒线分别为b1=-0.05b2=2.2。从图13可见,以σHb2σHb1为异常判据,则疏附6.2级地震前1992年该值出现明显异常。

 模糊地震活动度是用模糊数学的方法,综合考虑地震频度、平均震级、最大震级和地震空间分布密度4个参数,定量描述地震活动性的统一量。

 选取37°~41°N73°~76°E范围内,MS2.5级地震计算年模糊地震活动度Sy(图14),该值1992年出现明显低于均值(5.10)的变化。

14  震中附近地区模糊地震活动度Sy曲线

Fig.14  Curve of fuzzy seismic activity Sy around the MS 6.2

        Shufu earthquake area

5  异常情况登记表

Table 5  Summary table of precursory anomalies

 

 

前兆异常及其特征分析 

 

 综合以上分析可见,本次地震发生在监测能力较弱地区,震中300km范围内有地震台6个,该区地震监测能力为ML3.0级,前兆观测台项十分稀少,只有喀什地磁和阿合奇地倾斜两个测项。震前出现的异常主要为一些地震活动性统计参数出现的背景性异常,短临异常不明显,无法系统分析前兆的时、空、强异常特征。但从各项异常出现的时间来看,首先出现的是地震活动背景性空区,随着空区的演化及孕震空区的形成,出现了4级地震的平静和缺震现象及η值、地震活动空区参数、模糊地震活动度等异常。由此可见,随着主震的临近,异常也在增多,中强地震前地震活动的异常有一定的配套性。

 此外新疆地震局曾利用地震活动的中期异常及地震序列特征对强余震作出了较好的预测[8]

 

总结与讨论

 

本次地震发生在南天山及西昆仑地震带的交界部位,地质构造十分复杂。该区中强以上地震频繁发生,1980年以来就发生了66级以上地震,1985年乌恰7.4级地震与本次地震发生在同一构造上,且相距不足20km1990年乌恰6.4级地震距本次地震也只有90km。因此许多地震活动性方法在计算中不免受到各次地震的相互影响,在地震活动的空间图像分析中可能有两次地震的异常区重叠或搭界的现象。这些都给分析预测预报带来很大的困难。

 对于地震构造复杂地区的地震主破裂面的判定是较为困难的,特别是在极震区分布及余震分布与构造走向不一致的情况下。本次地震的震源机制解节面Ⅰ为主破裂面,与构造方向一致为北西向,但极震区与余震分布为北东向,几乎与构造方向呈垂直分布,并与同一构造上发生的19857.4级地震有相同的情况,是否有深部构造的影响,其机理有待进一步深入研究。

 

 

     

 

[1] 中国地震局监测预报司、中国地震局国际合作司、中国地震局地球物理研究所,国际地震中心(ISC)全球地震目录(中文版)(19041997),北京: 地震出版社,2001

[2] 王筱荣、王海涛、杨又陵,1985823日新疆维吾尔自治区乌恰7.4级地震,张肇诚主编:中国震例(19861988),北京:地震出版社,3783941990

[3] 王海涛、孙小丹,1983213日新疆维吾尔自治区乌恰6.8级地震,中国震例(1981    1985),北京:地震出版社,1091161990

[4] 新疆维吾尔自治区地震局,新疆维吾尔自治区地震震中分布及主要活动构造图,西安:   西安地图出版社,1996

[5] 宋立军、张勇、朱令人,新疆疏附6.0级地震震害与损失,内陆地震,8(3) 253~   2611994

[6] 赵瑞斌、,张勇,1993121日疏附6.0级地震烈度及发震构造,内陆地震,8(3),   262266 1994

[7] 陆远忠等,地震空区与逼近地震,地震学报,44),3273361982

[8] 赵翠平,1993121日疏附6.0级地震序列特征和监测预报,内陆地震,8(3),   2672741994

 

     

 

1)新疆维吾尔自治区地震局,新疆维吾尔自治区地震目录(19702000)。

2)中国地震局地球物理研究所,中国地震台临时报告,1996

3)中国地震局地质研究所,新疆喀什下坂地水利枢扭工程地震安全性评价报告,2000,打印件。

4)新疆地震局,新疆1993年度地震趋势研究报告,1992

5)新疆地震局,新疆1994年度地震趋势研究报告,1993