程佳 劉杰 盛書中 姚琪 劉代芹

1)中國地震臺網(wǎng)中心，北京市西城區(qū)三里河南橫街5號 100045

2)防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065201

3)新疆維吾爾自治區(qū)地震局，烏魯木齊 830011

0 引言

2014年2月12日17時19分，在阿爾金斷裂帶南部尾端地區(qū)發(fā)生了于田MS7.3地震。USGS 給出的震中位置為35.922°N、82.549°E，震級為MW6.9(http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/usc000mnvj)，中國地震局地球物理所房立華等對該地震的精定位結(jié)果顯示震中位于 36.026°N、82.556°E(http://www.cea-igp.ac.cn/tpxw/269361.shtml)。Global CMT Catalog震后快速處理結(jié)果給出的震源機(jī)制參數(shù)顯示該地震為左旋走滑型地震(http://www.globalcmt.org/CMTsearch.html)。中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理所王衛(wèi)民等給出的震源破裂過程顯示破裂位于近NE向斷層上，最大同震滑動距離為2.79m(http://www.igg. cas.cn/xwzx/yjcg/201402/t20140214_4032524.html)。

2014年于田MS7.3地震震中位于青藏高原與塔里木塊體的交界部位，平均海拔5000m以上，有關(guān)該地區(qū)的研究資料極為有限，而對地震的構(gòu)造背景和發(fā)震模式的研究是認(rèn)識此次地震的關(guān)鍵所在。因此，本文結(jié)合前人的研究結(jié)果介紹了該區(qū)域地殼運(yùn)動和斷裂活動特征以及歷史地震分布與震源機(jī)制類型，并通過計算2008年于田MS7.3地震對2014年于田MS7.3地震的同震庫侖應(yīng)力作用來討論兩者之間的相互關(guān)系。

1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造背景與斷裂活動特征

2014年于田MS7.3地震發(fā)生在我國西部大型左旋走滑斷裂——阿爾金斷裂帶的尾部拉張區(qū)，該區(qū)域?yàn)榘皖伩瓑K體與其西側(cè)的西昆侖塊體的連接部位(圖1)。西側(cè)的西昆侖塊體包括了北昆侖構(gòu)造帶、中昆侖構(gòu)造帶和喀喇昆侖構(gòu)造帶(甜水海地體)?？鰳?gòu)造帶主要受印度板塊對歐亞大陸向北推擠作用的影響，其南北邊界分別為喀喇昆侖斷裂和天神達(dá)坂斷裂(鄭劍東，1993;陳應(yīng)濤等，2010)?？鰯嗔驯憩F(xiàn)出右旋走滑特征，而天神達(dá)坂斷裂在1996年11月19日發(fā)生過左旋走滑型的MS7.1地震(羅福忠等，2003)。中昆侖構(gòu)造帶的東邊界為阿爾金斷裂帶尾端多條雁型排列的NE向斷裂帶(圖2)，在這些NE向斷裂上曾發(fā)生了于田2008年MS7.3、2014年MS7.3地震。北昆侖構(gòu)造帶為一條擠壓造山帶。東側(cè)的巴顏喀拉塊體周緣斷裂是我國強(qiáng)震活動最為頻繁的區(qū)域，自1997年瑪尼MS7.5地震以來，巴顏喀拉塊體周緣7級強(qiáng)震持續(xù)發(fā)生，其中包括了發(fā)生在東昆侖斷裂上的2001年昆侖山口西MS8.1地震和龍門山斷裂帶上的2008年汶川MS8.0地震(程佳等，2011;鄧起東等，2010;高翔等，2013;Yu et al，2013)(圖1)。這些地震的發(fā)生顯示巴顏喀拉塊體向東擠出運(yùn)動強(qiáng)烈，而這一運(yùn)動在塊體西側(cè)表現(xiàn)為左旋走滑兼具拉張作用的斷裂活動特征，2014年MS7.3地震的發(fā)生，也延續(xù)了巴顏喀拉塊體西緣自2008年3月21日于田MS7.3、2012年8月12日MS6.2地震以來的強(qiáng)震活動狀態(tài)，該區(qū)域地殼形變特征值得研究。

圖1 青藏高原主要活動地塊與1976年以來7級地震分布

圖2 2014年于田MS7.3地震區(qū)主要活動斷裂構(gòu)造及歷史地震分布

研究區(qū)域的地殼形變主要表現(xiàn)為以下特征:印度板塊對于青藏高原的近南北向擠壓作用使得區(qū)域整體受到南北向的擠壓作用(鄭劍東，1993);區(qū)域東側(cè)則主要表現(xiàn)為青藏高原向東和向北的快速擠出(Tapponnier et al，1976;Avouac et al，1993)，這種南北向的擠壓和東向擠出并存，并形成了該區(qū)域以東、西拉張作用為主的構(gòu)造環(huán)境(Taylor et al，2009)。

從斷裂活動角度看，本研究區(qū)域最主要特點(diǎn)表現(xiàn)為阿爾金斷裂帶尾部拉張作用形成的多條左旋走滑型斷裂帶，并伴有拉張活動特征(徐錫偉等，2011;李海兵等，2006)，其中主要包括了阿什庫勒斷裂東、西兩支以及康西瓦斷裂等(圖2)(潘家偉，2011)。其中康西瓦斷裂帶(又名:喀拉喀什斷裂)因其走向與阿爾金斷裂帶不同，因此許多研究認(rèn)為康西瓦斷裂不能歸于阿爾金斷裂帶(鄭劍東，1993;魯如魁等，2007)。但由于該斷裂的活動性質(zhì)、構(gòu)造演化歷史與深部地球物理結(jié)構(gòu)及其地球化學(xué)特征等都與阿爾金斷裂帶一致，因此也有研究將康西瓦斷裂稱為阿爾金斷裂帶喀拉喀什段(Yin et al，2002;Taylor et al，2009;Xu et al，2013;Li et al，2012)。該斷裂帶活動強(qiáng)烈，具有強(qiáng)震發(fā)生背景(付碧宏等，2009)。李海兵等(2006)、高翔等(2013)均認(rèn)為康西瓦斷裂帶的滑動速率比阿爾金斷裂帶主體部分要小，其滑動速率可能由其它分支斷裂分擔(dān)。阿什庫勒斷裂則是其中另一條活動程度較高的斷裂，可分為東、西兩支(國家地震局阿爾金活動斷裂帶課題組，1992)。潘家偉(2011)通過對阿什庫勒斷裂西支周邊火山和盆地成因進(jìn)行分析后認(rèn)為，阿什庫勒斷裂帶可能是一條深達(dá)地幔、具有左旋走滑并伴隨有地幔巖漿上升的斷裂帶。該斷裂兩側(cè)分布有全新世火山群和兩組次級斷裂，其中一組為平行于阿什庫勒斷裂的左旋走滑斷裂，另一組為近SN向的正斷層。阿什庫勒斷裂第四紀(jì)以來強(qiáng)烈活動，其左旋走滑速率大致在0.34～1.9 mm/a(潘家偉，2011)(圖2)。

綜上所述，本次地震發(fā)生在阿爾金左旋走滑斷裂帶尾端拉張區(qū)，該區(qū)域受到了南北向的擠壓作用和東西向的拉張作用，其中東西向拉張作用明顯，區(qū)域存在發(fā)生左旋和拉張型強(qiáng)震的構(gòu)造背景。

2 區(qū)域強(qiáng)震活動特征

2014年于田MS7.3地震發(fā)生于高海拔的無人區(qū)，歷史地震和活動構(gòu)造研究資料較少，前人在研究2008年于田MS7.3地震時給出了一系列的區(qū)域斷裂活動特征(潘家偉，2011;Li et al，2012)。根據(jù)房立華等提供的精定位震中位置，2014年于田MS7.3地震震中位于阿什庫勒斷裂東支上(圖2)，中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所根據(jù)衛(wèi)星影像資料在該斷裂上也發(fā)現(xiàn)了10km長的NE向地表破裂帶(http://www.ccsd.cn/shownews.asp?id=479)。根據(jù)Wells等(1994)給出的經(jīng)驗(yàn)公式，該地震的破裂長度可能達(dá)到42km(圖2)。

在區(qū)域歷史地震資料研究上，我們搜集到了Global CMT Catalog給出的位于阿爾金斷裂尾端的6次5級以上地震的震源機(jī)制解，其中包括1978年7月31日MS5.1、1980年10月7日MS5.8、1982年11月1日MS5.5、2008年3月21日MS7.3、2012年8月12日MS6.2和2014年2月12日MS7.3地震。這些地震基本上分布于阿爾金斷裂帶主干部分的南端至郭扎錯斷裂帶之間的阿什庫勒斷裂東、西兩支上，只有2008年MS7.3地震位于兩條斷裂南端近SN向的正斷層——平頂山斷層上(潘家偉，2011)，其地表破裂長度達(dá)31 km(徐錫偉等，2011)。由震源機(jī)制解可見:1978年MS5.1、1980年MS5.8和2012年MS6.2地震為左旋走滑兼具拉張型地震;2008年MS7.3地震的破裂面為走向203°，傾角52°，滑動角 －74°，標(biāo)量地震矩為5.432×1019N·m，斷裂面西傾，以拉張作用為主要特征;2014年MS7.3地震則為左旋走滑型地震，走向242°，傾角82°，滑動角－4°;另外，位于阿什庫勒斷裂西支上2014年MS7.3地震震中NE側(cè)的1982年MS5.5地震的左旋走滑作用也較明顯。從這6次地震的震中位置和震源機(jī)制解類型可以看出，在北段阿什庫勒斷裂東、西兩支相距較近，且主要表現(xiàn)為左旋走滑活動特征，發(fā)生了2014年MS7.3、1982年MS5.5地震。在2014年于田MS7.3地震破裂帶向SW向延伸過程中(圖2)，這兩條斷裂間的距離逐漸變大，阿什庫勒東支斷裂主要表現(xiàn)為拉張兼具左旋走滑作用，發(fā)生了1978年MS5.1、1980年MS5.8和2012年MS6.2地震。根據(jù)Furuya等(2011)的研究結(jié)果，2008年MS7.3地震可能存在著2個破裂面，即NW向的拉張型主破裂面和NE向的左旋走滑次破裂面，這一左旋走滑次破裂面與阿什庫勒斷裂帶西支的位置和走向一致，表明阿什庫勒斷裂西支南段可能仍然呈左旋走滑特征。在兩條斷裂尾端，平頂山斷層主要表現(xiàn)為拉張作用，發(fā)生了2008年MS7.3拉張型地震。從上述斷裂活動特征可以看出，2008年MS7.3地震的拉張作用和2014年MS7.3地震的左旋走滑作用是在阿爾金斷裂尾端向SW向延伸過程中，左旋走滑作用向拉張作用逐漸過渡過程中發(fā)生的2次地震事件，因此兩次地震具有相同的力源。從運(yùn)動方式上看，2008年MS7.3地震的拉張運(yùn)動對2014年于田MS7.3地震有明顯的促進(jìn)作用(圖2)。

3 2008年MS7.3地震與2014年MS7.3地震的關(guān)系

基于 2008年MS7.3、2014年MS7.3地震的發(fā)震斷層之間的上述關(guān)系，本文利用PSGRN/PSCMP程序計算了2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震的庫侖應(yīng)力作用(Wang et al，2006)，研究區(qū)域?yàn)閳D1中的方框區(qū)域。其中斷層破裂參數(shù)采用了Ji Chen的結(jié)果(http://www.geol.ucsb.edu/faculty/ji/big_earthquakes/2008/03/20/Xinjiang_206.html)，地殼分層模型來源于張晁軍等(2008)和程佳等(2011)在研究巴顏喀拉塊體北緣昆侖山口西地震時所使用的地殼結(jié)構(gòu)模型(表1)。

表1 本研究所用的地殼與上地幔模型參數(shù)

由于缺乏準(zhǔn)確的地殼模型參數(shù)，本文只定性地分析了于田2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震的同震庫侖應(yīng)力作用，接收斷層參數(shù)選擇了Global CMT Catalog給出的震源機(jī)制解參數(shù)，即走向242°、傾角82°、滑動角 －4°。下式為庫侖應(yīng)力變化計算公式，Δτ為剪應(yīng)力變化，Δσn為正應(yīng)力變化，μ'為內(nèi)摩擦系數(shù)，本文取μ'=0.4。

本文計算的10 km深處的庫侖應(yīng)力結(jié)果顯示(圖3)，2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震有明顯的能量促進(jìn)作用，其庫侖應(yīng)力值在阿什庫勒斷裂東支北東段為正值，在2014年MS7.3地震震中處為0.043bar，其最左側(cè)的庫侖應(yīng)力值達(dá)到了0.204bar，這與萬永革等(2010)給出的2008年MS7.3地震對阿什庫勒斷裂東支(空喀山斷裂)北東段2014年MS7.3地震震中位置的0.024 bar的結(jié)果接近。在該計算過程中，由于發(fā)震斷層模型、接收斷層參數(shù)、地殼結(jié)構(gòu)參數(shù)、內(nèi)摩擦參數(shù)等的選取均可能產(chǎn)生誤差，其中本文選取的接收斷層為2014年MS7.3地震震源機(jī)制解參數(shù)，這可能使得本文的計算結(jié)果與萬永革等(2010)存在著一定的誤差。但從整體上看，本文與萬永革等(2010)均得出了2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震有促進(jìn)作用的結(jié)論。

4 結(jié)論

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震發(fā)生在阿爾金斷裂帶南端，其構(gòu)造區(qū)域受到近南北向印度板塊對歐亞大陸的擠壓和巴顏喀拉塊體向東拉張作用的影響，易發(fā)生左旋走滑與正斷型為主的地震。

圖3 于田2008年7.3級地震對2014年7.3級地震的同震庫侖應(yīng)力作用

從區(qū)域強(qiáng)震發(fā)生歷史可以看出，本次地震發(fā)生在阿什庫勒斷裂帶東支上。阿什庫勒斷裂是一條以左旋走滑為主的斷裂帶，分為東、西兩支。在阿爾金斷裂帶南端尾部向西南方向延伸過程中，運(yùn)動方式由左旋走滑為主逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐岳瓘堊饔脼橹饕卣鳎?014年MS7.3、2008年MS7.3地震正是這種運(yùn)動方式轉(zhuǎn)變過程中在阿什庫勒斷裂帶不同位置發(fā)生的2次地震，2條發(fā)震斷層存在著相同的力源作用，2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震的發(fā)生有促進(jìn)作用。

根據(jù)利用分層地殼模型計算的同震庫侖應(yīng)力結(jié)果，認(rèn)為2008年MS7.3地震對2014年MS7.3地震的整個發(fā)震斷層面均有觸發(fā)作用，震中處庫侖應(yīng)力變化值為0.043bar，促使了2014年MS7.3地震的提前發(fā)生。

致謝：感謝兩位匿名審稿專家對論文修改提出的寶貴建議。