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      興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)中源地震對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響分析

      2023-01-04 12:44:04宋春燕聶曉紅魏文薪
      華南地震 2022年4期
      關(guān)鍵詞:帕米爾庫(kù)什新疆地區(qū)

      宋春燕,聶曉紅,魏文薪,向 元

      (1.新疆維吾爾自治區(qū)地震局,烏魯木齊 830011;2.中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所,北京 100036)

      0 引言

      興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)是印度板塊與歐亞板塊碰撞的強(qiáng)烈變形區(qū)域,是地震最活躍的地區(qū)之一,也是世界上少有的大陸內(nèi)部的中源地震區(qū)。許多專家學(xué)者曾研究過(guò)這一地區(qū)的地震活動(dòng)及構(gòu)造運(yùn)動(dòng),取得了一系列進(jìn)展。Gutenberg[1]和Richter[2]等在20 世紀(jì)50 年代,發(fā)現(xiàn)該地區(qū)存在陸內(nèi)中源地震集中區(qū)。Molnar 和Tapponnier[3]把興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的地震活動(dòng)歸因于印度板塊與歐亞板塊的碰撞。Reocker 等[4]利用區(qū)域臺(tái)網(wǎng)記錄的1966—1967 年的微震資料及震源機(jī)制解資料,研究了興都庫(kù)什地區(qū)的震源深度分布及應(yīng)力狀態(tài),提出在37°N 附近,中源地震帶被分為兩部分,西部相當(dāng)于由南向北的俯沖,東部相當(dāng)于由西北向東南的俯沖。Beloussov 等[5]認(rèn)為由于印度板塊和歐亞板塊的碰撞作用,造成大的地塊被巖石層中的深斷層或破碎帶所分割,由兩板塊的碰撞作用形成目前這種地震帶及應(yīng)力狀態(tài)。寧杰遠(yuǎn)等[6]研究了帕米爾—興都庫(kù)什地區(qū)地震空間分布特征及應(yīng)力場(chǎng)特征,認(rèn)為印度板塊對(duì)歐亞板塊的擠壓是興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿Γ纬闪艘幌盗械幕⌒螛?gòu)造,并出現(xiàn)中源地震帶。

      在眾多學(xué)者關(guān)注興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)地區(qū)地震活動(dòng)、構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及應(yīng)力狀態(tài)的同時(shí),該地區(qū)強(qiáng)中源地震活動(dòng)與新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)之間的相關(guān)性也是非常值得研究的問(wèn)題,該地區(qū)的應(yīng)力增強(qiáng)可能進(jìn)一步促進(jìn)了與其相鄰的新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng)。新疆地區(qū)受兩大板塊碰撞匯聚的動(dòng)力影響,歷史地震活動(dòng)強(qiáng)烈。20世紀(jì)以來(lái),新疆曾發(fā)生6級(jí)以上地震115 次,其中7.0~7.9 級(jí)地震17 次,8.0~8.9 級(jí)地震 3 次,分別 為 1902 年 8 月 22 日 阿 圖什81/4 級(jí)、1931 年 8 月 11 日富蘊(yùn) 8.0 級(jí)和 2001 年 11 月14 日昆侖山口西8.1 級(jí)地震。張浪平等[7]分析了興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)與天山地震帶強(qiáng)震活動(dòng)之間的相關(guān)關(guān)系,結(jié)果表明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)中源地震與天山地震帶7 級(jí)地震活動(dòng)存在同步特征。本文主要分析興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響,并探討可能的動(dòng)力過(guò)程。

      1 興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的構(gòu)造背景和地震活動(dòng)

      喜馬拉雅弧形構(gòu)造處于印度板塊與歐亞大陸碰撞的前緣地帶,是喜馬拉雅造山帶構(gòu)造變形最強(qiáng)烈地區(qū)之一,其東、西頂角附近形成喜馬拉雅弧束(同軸)構(gòu)造,又稱構(gòu)造結(jié),其對(duì)鄰區(qū)的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、物質(zhì)運(yùn)移及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程有著重要作用[8-9]。喜馬拉雅弧西頂角,即興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)晚新生代的大規(guī)模構(gòu)造變形以構(gòu)造結(jié)前緣地殼縮短(圖1)、兩側(cè)走滑、構(gòu)造結(jié)內(nèi)部拉張為特征,形成了一系列向北凸出的弧形活動(dòng)構(gòu)造帶[10]。晚新生代以來(lái),興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)向北楔入推移了約300 km[11-12],是中國(guó)大陸與周邊板塊動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵部位,也是天山再次隆升復(fù)活的重要?jiǎng)恿?lái)源[8]。

      圖1 興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)地殼縮短速率圖Fig.1 Crustal shortening rate map of Hindu Kush-Pamir structural junction

      據(jù) USGS 地震目錄,1970 至 2021 年發(fā)生于 68°~78°E,34°~ 45°N 范圍內(nèi)MW≥5.0 地震有 1012 個(gè),其中深度超過(guò)70 km 的中源地震有424 個(gè),且在69°~76°E 范圍內(nèi)呈近“S”型分布(圖2),在這個(gè)弧形分布上中源地震占90%,且深度由西向東有變淺的趨勢(shì)。深度超過(guò)200 km 的中源地震基本分布在興都庫(kù)什地區(qū)(70°~71.5°E 范圍內(nèi)),MW≥6.0地震均發(fā)生在這一地區(qū),呈近EW 向展布(約130 km)。該區(qū)域地處印度板塊和歐亞板塊碰撞帶的西緣,地震分布明顯集中,震源深度也明顯與周邊區(qū)域不同,是震源最深的區(qū)域,7 級(jí)以上中源地震在此集中分布且震源深度基本都超過(guò)200 km,形成獨(dú)特的地震現(xiàn)象和地質(zhì)構(gòu)造形態(tài)。萬(wàn)秀紅等[13]分析認(rèn)為在強(qiáng)烈的碰撞、推擠、俯沖作用下形成了興都庫(kù)什地區(qū)中源地震非?;钴S的現(xiàn)象,震源機(jī)制解顯示該區(qū)域地震性質(zhì)以逆斷層性質(zhì)為主,表明擠壓作用十分強(qiáng)烈。擠壓作用的增強(qiáng)可能會(huì)促進(jìn)與其相鄰的新疆地區(qū)強(qiáng)震活動(dòng),本文主要研究這一區(qū)域中源地震對(duì)新疆強(qiáng)震活動(dòng)的影響。

      圖2 1972—2021年興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)MW≥5.0地震分布圖Fig.2 Distribution of earthquakes with MW ≥5.0 in Hindu Kush-Pamir region from 1972 to 2021

      2 興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆強(qiáng)震影響分析

      采用1930 年以來(lái)的地震目錄做相關(guān)分析,其中1930—1990 年的取自《中國(guó)近代地震目錄》[14],1991 年之后的取自《地震目錄匯編》以及中國(guó)數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)中心地震目錄。

      1930 年以來(lái),興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)發(fā)生MS≥7.0 中源地震 13 次,最大地震為 2015 年 10 月 26日興都庫(kù)什7.8 級(jí)地震。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示(表1),10次震后1 年新疆發(fā)生了6 級(jí)以上地震,對(duì)應(yīng)比例約為77%,且對(duì)應(yīng)時(shí)間在3個(gè)月內(nèi)的有7次,占54%,說(shuō)明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有短期預(yù)測(cè)意義。

      由表1,報(bào)對(duì)地震次數(shù)為18次,預(yù)報(bào)占有時(shí)間為13 年,預(yù)報(bào)研究時(shí)間為93 年,扣除余震和震群影響,應(yīng)報(bào)的地震總次數(shù)為59次。

      表1 興都庫(kù)什—帕米爾中源7級(jí)地震與其后1年新疆及邊境地區(qū)強(qiáng)震相關(guān)性Table 1 Correlation between the intermediate-focus earthquakes with M≥7 in Hindu Kush-Pamir and the strong earthquakes in Xinjiang and border areas in the following year

      采用《地震學(xué)分析預(yù)報(bào)方法程式指南》[14]中的地震預(yù)報(bào)效能R值評(píng)分方法,給出具有97.5%置信水平的R值評(píng)分,可以用于檢測(cè)地震對(duì)應(yīng)關(guān)系的可信度。由公式:

      興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)中源地震后1 年對(duì)應(yīng)新疆及邊境地區(qū)6 級(jí)以上地震的預(yù)報(bào)效能R值為0.17,R0為0.09,通過(guò)檢驗(yàn);對(duì)應(yīng)3 個(gè)月新疆6 級(jí)以上地震的預(yù)報(bào)效能R值為0.09,R0為0.06,通過(guò)檢驗(yàn),說(shuō)明興都庫(kù)什地區(qū)的7級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有短期預(yù)測(cè)意義。

      興都庫(kù)什—帕米爾7 級(jí)中源地震后1 年新疆及邊境地區(qū)發(fā)生6.5 級(jí)以上地震的有9 組,對(duì)應(yīng)比例約為69%,計(jì)算得到的R值為0.29,R0為0.15,通過(guò)檢驗(yàn),說(shuō)明興都庫(kù)什地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的7級(jí)左右地震有較好的中期預(yù)測(cè)意義。

      2015 年4 月25 日尼泊爾8.1 級(jí)地震后,喜馬拉雅地震帶強(qiáng)震活躍,特別是西構(gòu)造結(jié)連續(xù)發(fā)生了3次7級(jí)地震,2016年6月26日在帕米爾前緣又發(fā)生吉爾吉斯斯坦6.7級(jí)地震,新疆地區(qū)發(fā)生2016年11月25日阿克陶6.7級(jí)、2017年8月9日精河6.6級(jí)地震,顯示印度板塊向北推擠作用明顯增強(qiáng)。為了更好的反映印度板塊對(duì)新疆地區(qū)的擠壓作用,利用GPS基線得到的印度班加羅爾—中國(guó)新疆塔什庫(kù)爾干(TASH-IISC)時(shí)間序列跟蹤結(jié)果表明(圖3),2015 年以來(lái),印度板塊對(duì)歐亞板塊的推擠作用持續(xù)增強(qiáng),雖然在此期間發(fā)生了一些6 級(jí)以上地震,但這種增強(qiáng)作用仍在持續(xù),在此背景下,需關(guān)注新疆地區(qū)的強(qiáng)震危險(xiǎn)性。

      圖3 TASH-IISC GPS基線時(shí)間序列Fig.3 Time series of GPS baseline of TASH-IISC

      3 結(jié)論與討論

      (1)印度板塊對(duì)歐亞板塊的擠壓是興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)強(qiáng)烈構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?,興都庫(kù)什—帕米爾構(gòu)造結(jié)是動(dòng)力傳遞的關(guān)鍵部位,在強(qiáng)烈的碰撞、推擠、俯沖作用下形成了興都庫(kù)什地區(qū)中源地震非常活躍的現(xiàn)象,7 級(jí)以上中源地震的發(fā)生表明擠壓作用十分強(qiáng)烈。

      (2)本文分析了興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震與新疆強(qiáng)震活動(dòng)的關(guān)系,結(jié)果顯示,興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)發(fā)生MS≥7.0中源地震后1年新疆發(fā)生6 級(jí)以上地震的對(duì)應(yīng)率達(dá)77%,且對(duì)應(yīng)時(shí)間在3 個(gè)月內(nèi)的占54%,說(shuō)明興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)的7級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的強(qiáng)震有中、短期預(yù)測(cè)意義,且預(yù)報(bào)效能通過(guò)檢驗(yàn)。進(jìn)一步分析其對(duì)新疆地區(qū)的7 級(jí)左右地震影響,結(jié)果顯示該區(qū)7 級(jí)中源地震后1 年新疆及邊境地區(qū)發(fā)生7 級(jí)左右地震的對(duì)應(yīng)率為69%,且預(yù)報(bào)效能通過(guò)檢驗(yàn),說(shuō)明該地區(qū)的7 級(jí)中源地震對(duì)新疆地區(qū)的7 級(jí)左右地震有較好的中期預(yù)測(cè)意義。興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)7 級(jí)以上中源地震活動(dòng)對(duì)新疆的強(qiáng)震活動(dòng)有一定的影響。

      (3)2015 年以來(lái),興都庫(kù)什—帕米爾地區(qū)連續(xù)發(fā)生了3 次7 級(jí)地震,其后新疆地區(qū)中強(qiáng)地震活躍,顯示印度板塊向北推擠作用明顯增強(qiáng)。印度班加羅爾—中國(guó)新疆塔什庫(kù)爾干GPS基線時(shí)間序列也顯示出2015 年以來(lái)印度板塊對(duì)歐亞板塊的持續(xù)推擠作用,目前仍需關(guān)注新疆地區(qū)發(fā)生強(qiáng)震的危險(xiǎn)性。

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