苑爭(zhēng)一 宋治平 姜祥華 馬亞偉 姚 琪 解孟雨 于 晨 韓顏顏

（中國(guó)北京100045 中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心）

0 引言

據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，天山中部地區(qū)在2020 年3 月和7 月各發(fā)生1 次5.0 級(jí)地震，分別為3 月23 日拜城5.0 級(jí)（41.75°N，81.11°E）和7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震（44.42°N，80.82°E）。其中，拜城5.0 級(jí)地震震中位于南天山地震帶中段的拜城凹陷東北端，霍城5.0 級(jí)地震震中位于北天山地震帶西段的伊犁盆地北緣斷裂（喀什河斷裂）附近。余震序列顯示，3 月23 日拜城5.0 級(jí)地震余震較少，截至5 月23 日，共記錄ML≥1.0 余震2 次，序列主震與最大余震的震級(jí)差為2.9，主震釋放能量占序列的比例為99.99%，是一次孤立型事件；7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震余震不多，截至9 月13 日，共記錄ML≥1.0 余震9 次，序列主震與最大余震的震級(jí)差為2.5，主震釋放能量占序列的比例為99.99%，也是一次孤立型事件。

文中介紹了拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震的區(qū)域構(gòu)造背景和余震序列，詳細(xì)梳理了2次地震發(fā)生前的活動(dòng)異常，追蹤了震前地震學(xué)參數(shù)演化特征，結(jié)合形變和電磁2 類(lèi)地球物理觀測(cè)手段震前異?，F(xiàn)象，分析了各觀測(cè)手段在時(shí)間、空間和強(qiáng)度方面的預(yù)測(cè)意義，以期為新疆地區(qū)5 級(jí)以上地震的判定積累震例資料。

1 歷史地震和構(gòu)造背景

1.1 歷史地震

在2020 年3 月23 日拜城5.0 級(jí)地震震中100 km 范圍內(nèi)，1900 年以來(lái)共發(fā)生10 次5級(jí)以上地震，其中5.0—5.9 級(jí)地震7 次，6.0—6.9 級(jí)地震2 次，7.0—7.9 級(jí)地震1 次，1906 年3 月2 日新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣7.0 級(jí)地震震級(jí)最大，距拜城5.0 級(jí)地震約90 km。在2020 年7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震震中100 km 范圍內(nèi)，1900 年以來(lái)共發(fā)生10 次5 級(jí)以上地震（含余震），其中5.0—5.9 級(jí)地震8 次，6.0—6.9 級(jí)地震2 次，1958 年12 月21 日新疆溫泉6.5 級(jí)地震震級(jí)最大，距霍城5.0 級(jí)地震約15 km（圖1）。

圖1 2020 年3 月23 日拜城5.0 級(jí)和7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震震中附近歷史地震分布Fig.1 The historical earthquake distribution near the epicenter of Baicheng MS5.0 earthquake on March 23 and Huocheng MS5.0 earthquake on July 13,2020,respectively

1.2 構(gòu)造背景

天山地震帶位于南部的塔里木盆地和帕米爾高原與北部的準(zhǔn)噶爾盆地和哈薩克地臺(tái)之間，是亞洲內(nèi)部的特大造山帶之一，也是世界上年輕、活躍的陸內(nèi)造山帶之一（蔡妍等，2019；龔正等，2020）。天山中部地區(qū)位于天山造山帶中北部，展布于剛性的塔里木盆地和準(zhǔn)噶爾盆地之間，受印度大陸和歐亞大陸碰撞遠(yuǎn)程效應(yīng)的影響，區(qū)內(nèi)分布數(shù)條近EW 向逆沖—褶皺活動(dòng)構(gòu)造帶，是大陸內(nèi)部變形和強(qiáng)震活動(dòng)頻繁的地區(qū)之一（Tapponnier et al，1979；沈軍等，2003；Campbell et al，2013；張志斌等，2020）。

（1）2020 年拜城5.0 級(jí)地震。此次地震發(fā)生在南天山地震帶中段拜城凹陷東北端。拜城凹陷是南天山中段與塔里木盆地北緣之間庫(kù)車(chē)褶皺—沖斷帶構(gòu)造單元的重要組成部分。庫(kù)車(chē)褶皺—沖斷帶發(fā)育多種鹽構(gòu)造樣式，鹽構(gòu)造空間上成排成帶分布，自北向南主要形成克拉蘇構(gòu)造帶、拜城凹陷和秋里塔格構(gòu)造帶（汪新等，2009）?？死K構(gòu)造帶為變形后緣，拜城凹陷為變形過(guò)渡帶，而秋里塔克構(gòu)造帶為變形前鋒帶，鹽構(gòu)造主要發(fā)育于克拉蘇和秋里塔格構(gòu)造帶，拜城凹陷受到微弱的構(gòu)造擠壓變形（唐鵬程等，2012）。庫(kù)木格熱木斷裂與此次地震震中距離最近，相距約7 km，是克拉蘇構(gòu)造帶的一部分，以逆沖為主（圖2）。

圖2 拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震和歷史地震震源機(jī)制解（據(jù)GCMT，https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html）Fig.2 The focal mechanisms for Baicheng MS5.0 earthquake,Huocheng MS5.0 earthquake,and historical earthquakes (according to GCMT)

（2）2020 年霍城5.0 級(jí)地震。此次地震發(fā)生在北天山地震帶西段伊犁地塊北緣。伊犁地塊隸屬于天山造山帶伊犁—中天山微板塊，主要由伊犁盆地構(gòu)成（朱志新等，2013）。伊犁盆地是在塔里木板塊和哈薩克斯坦板塊南北對(duì)沖擠壓應(yīng)力作用下形成的大型內(nèi)陸山間拗陷盆地，中生代受燕山運(yùn)動(dòng)和喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)改造作用明顯，盆山接觸地段發(fā)生顯著逆沖推覆，新生代以來(lái)，印度板塊向歐亞板塊的持續(xù)俯沖、碰撞，引起青藏高原廣泛強(qiáng)烈抬升和差異升降，對(duì)先期構(gòu)造產(chǎn)生疊加改造。伊犁盆地北緣斷裂（喀什河斷裂帶）作為博羅科努山與伊犁盆地分界斷裂，控制了盆地北部邊界，斷裂地貌標(biāo)志明顯，北部為高山，南部為傾斜平原，相對(duì)高差達(dá)1 000 m 以上。野外地震地質(zhì)勘查結(jié)果顯示，晚第四紀(jì)以來(lái)，該斷裂活動(dòng)速率相對(duì)較低，垂直運(yùn)動(dòng)速率為0.9—1.2 mm/a（尹光華等，2003）。距霍城5.0 級(jí)地震最近的斷層即為喀什河斷裂，以右旋逆沖為主，距離約4 km（圖2）。

震源機(jī)制解顯示，拜城5.0 級(jí)地震為一次走滑型破裂地震，震中附近歷史地震震源機(jī)制以近EW 向逆沖型破裂為主，優(yōu)勢(shì)主壓應(yīng)力軸方位近NS 向；霍城5.0 級(jí)地震為一次走滑型破裂地震，震中附近歷史地震震源機(jī)制以NE 向具有一定逆沖分量的左旋走滑破裂為主，優(yōu)勢(shì)主壓應(yīng)力軸方位近NS 向。2020 年拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震所在的天山地震帶中段，歷史地震以近東向的逆沖型破裂為主，優(yōu)勢(shì)主壓應(yīng)力軸方位近NS 向（圖2，表1）。

表1 拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震震源機(jī)制Table 1 The focal mechanism solutions for the Baicheng MS5.0 earthquake and Huocheng MS5.0 earthquake

2 地震活動(dòng)特征

2020 年上半年，新疆地區(qū)5 級(jí)以上地震活躍，在1 月16 日庫(kù)車(chē)5.6 級(jí)地震至7 月13日霍城5.0 級(jí)地震發(fā)生期間，天山地震帶共發(fā)生9 次5 級(jí)以上地震（圖1），地震活動(dòng)較往年顯著增強(qiáng)。本研究系統(tǒng)總結(jié)3 月23 日拜城5.0 級(jí)和7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震發(fā)生前的活動(dòng)特征，結(jié)果顯示，拜城地震前具有明確預(yù)測(cè)意義的異常較少，僅有天山中段5 級(jí)以上地震成組1 項(xiàng)異常；霍城地震前具有3 級(jí)以上地震帶狀分布、地震發(fā)生率指數(shù)、地震危險(xiǎn)度D值、震前小震調(diào)制比和b值等明確預(yù)測(cè)意義的異常。

2.1 地震活動(dòng)異常

2.1.1 拜城地震。拜城地震前天山中部地區(qū)存在5 級(jí)以上地震成組異常。以3 個(gè)月時(shí)間內(nèi)發(fā)生2 次5 級(jí)以上地震為成組標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計(jì)天山中部地區(qū)1970 年以來(lái)發(fā)生的5 級(jí)以上地震，結(jié)果表明，共發(fā)生50 次5 級(jí)以上地震，其中參與成組的地震有17 次，占比34%（17/50），共有8 組（表2）。2020 年1 月16 日新疆庫(kù)車(chē)發(fā)生5.6 級(jí)地震，根據(jù)統(tǒng)計(jì)的成組規(guī)律，天山中部地區(qū)3 個(gè)月內(nèi)存在發(fā)生5 級(jí)以上地震的可能，綜合分析認(rèn)為，2020 年拜城5.0 級(jí)地震為對(duì)應(yīng)地震。

表2 天山中部5.0 級(jí)以上地震成組統(tǒng)計(jì)Table 2 Group list of MS≥5.0 earthquakes in the middle of Tianshan

2.1.2 霍城地震。（1）震前3 級(jí)以上地震帶狀分布。地震活動(dòng)條帶圖像是地震預(yù)測(cè)的常用方法之一，表征了地震前區(qū)域地震活動(dòng)由凌亂分散分布轉(zhuǎn)為集中成帶的現(xiàn)象（劉蒲雄，1992）。2020 年5 月10 日至7 月12 日，新疆伽師至克拉瑪依出現(xiàn)3 級(jí)以上地震帶狀分布圖像，根據(jù)條帶起始震級(jí)與后續(xù)主震的一般關(guān)系（李瑩甄等，2011），分析認(rèn)為，該條帶及周邊后續(xù)存在發(fā)生5 級(jí)以上地震的可能，2020 年7 月13 日新疆霍城5.0 級(jí)地震即發(fā)生于此（圖3）。

圖3 霍城5.0 級(jí)地震前3 級(jí)以上地震帶狀分布Fig.3 Seismic belt with a magnitude of MS≥3.0 before Huocheng MS5.0 earthquake

（2）震前地震發(fā)生率指數(shù)異常演化。研究表明，強(qiáng)震發(fā)生前普遍存在地震活動(dòng)頻度增強(qiáng)與平靜現(xiàn)象（陸遠(yuǎn)忠等，1997；梅世蓉等，1997），基于統(tǒng)計(jì)學(xué)模型構(gòu)建的地震發(fā)生率指數(shù)，對(duì)地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)與顯著平靜2 種典型異常具有定量識(shí)別的能力（姜祥華，2019）。采用5 年背景窗長(zhǎng)，3個(gè)月計(jì)算窗長(zhǎng)，進(jìn)行地震發(fā)生率時(shí)空掃描。基于泊松分布，將地震發(fā)生率指數(shù)的顯著增強(qiáng)或顯著減弱變化統(tǒng)一映射為0—1 之間的概率值，并以色標(biāo)顯示，紅色表示地震發(fā)生率指數(shù)顯著增強(qiáng)，藍(lán)色表示地震發(fā)生率指數(shù)顯著減弱。2020 年7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震發(fā)生前35—15 天，震源區(qū)附近地震發(fā)生率指數(shù)持續(xù)高值異常，并于震前10 天消失，而此次地震即發(fā)生在該顯著高值異常區(qū)附近（圖4）。

圖4 霍城5.0 級(jí)地震前地震發(fā)生率指數(shù)異常演化(a)2020-03-10—2020-06-08；(b)2020-03-20—2020-06-18；(c)2020-03-30—2020-06-28Fig.4 Anomaly evolution of earthquake rate index before the Huocheng MS5.0 earthquake

（3）震前地震危險(xiǎn)度D值異常演化。本研究為考察地震危險(xiǎn)度D值（王煒，1987）的時(shí)空演化特征，對(duì)D值計(jì)算進(jìn)行一定改進(jìn)，主要流程如下：①采用5 年背景窗長(zhǎng)計(jì)算D值的均值及標(biāo)準(zhǔn)差；②采用1 年窗口計(jì)算當(dāng)前時(shí)段的D值；③將當(dāng)前D值減去背景均值后除以標(biāo)準(zhǔn)差，得到D值的相對(duì)變化（ΔD/σD）?？臻g掃描的網(wǎng)格大小取為1°×1°，計(jì)算此次5.0 級(jí)地震前的D值變化，結(jié)果見(jiàn)圖5，可見(jiàn)震前5 個(gè)月，D值在震源區(qū)及附近出現(xiàn)高值異常，持續(xù)至7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震發(fā)生（圖5）。

圖5 霍城5.0 級(jí)地震前D值異常演化(a) 2019-02-14—2020-02-14；(b) 2019-05-15—2020-05-14；(c) 2019-07-13—2020-07-12Fig.5 Anomaly evolution of D-value before the Huocheng MS5.0 earthquake

（4）震前調(diào)制比異常。地震調(diào)制比異?？捎糜陂g接探測(cè)地殼介質(zhì)的強(qiáng)弱分布，尋找高應(yīng)力集中區(qū)，是地震預(yù)測(cè)研究的常用方法之一（韓顏顏等，2017；孟令媛等，2020）?；舫?.0 級(jí)地震發(fā)生前約10 個(gè)月，震中西部附近地區(qū)出現(xiàn)調(diào)制比高值異常，2019 年12 月底，該異常區(qū)向NE 發(fā)生調(diào)整變化，且異常值逐步升高，至2020 年2 月底達(dá)最高，后逐步減小，且該異常區(qū)向外擴(kuò)展，至2020 年6 月底，在震中附近出現(xiàn)調(diào)制比高值異常，并于2020 年7 月13 日發(fā)生此次5.0 級(jí)地震。因此，該地震發(fā)生前，調(diào)制比異常持續(xù)存在，且呈現(xiàn)持續(xù)衰減過(guò)程，而在空間上，異常區(qū)表現(xiàn)出逐步向震中附近擴(kuò)展的變化（圖6）。

圖6 霍城5.0 級(jí)地震前固體潮調(diào)制比時(shí)空演化過(guò)程(a) 2019-05-01—2019-10-31；(b) 2019-06-01—2019-11-30；(c) 2019-07-01—2019-12-31；(d) 2019-08-01—2020-01-31；(e) 2019-09-01—2020-02-29；(f) 2019-10-01—2020-03-31；(g) 2019-11-01—2020-04-30；(h) 2019-12-01—2020-05-31；(i) 2020-01-01—2020-06-30Fig.6 The spatio-temporal evolution of earth tidal modulation ratio before Huocheng MS5.0 earthquake

（5）震前b值異常。巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，b值大小與應(yīng)力水平呈反比關(guān)系（Scholz，1968；Schorlemmer et al，2005a），實(shí)際地震數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果顯示，在凹凸體區(qū)域的b值一般較低（Schorlemmer et al，2005b；易桂喜等，2008）。因此，計(jì)算區(qū)域b值，并分析相應(yīng)的時(shí)空演化特征，是地震預(yù)測(cè)研究的常用方法之一（聞學(xué)澤等，2013；史海霞等，2018）?；舫?.0級(jí)地震發(fā)生前1 年，震中附近出現(xiàn)低b值異常，具體表現(xiàn)在：2019 年11 月至2020 年1 月，震中附近b值逐步升高，后轉(zhuǎn)為降低，出現(xiàn)低值異常現(xiàn)象，同時(shí)異常區(qū)逐步擴(kuò)大，2020 年4 月后，b值持續(xù)降低且異常區(qū)范圍逐月擴(kuò)大，至震前達(dá)最低，7 月13 日發(fā)生霍城5.0 級(jí)地震?？梢?jiàn)，該地震發(fā)生前，b值表現(xiàn)為起伏變化，呈減小—增大—減小的變化特征，而相應(yīng)的低b值異常則表現(xiàn)為增強(qiáng)—減弱—增強(qiáng)的循環(huán)變化特征，同時(shí)在空間上表現(xiàn)為異常區(qū)在震中附近的持續(xù)出現(xiàn)（圖7）。

圖7 霍城5.0 級(jí)地震前b值時(shí)空演化過(guò)程(a)2019-02-12—2019-08-12；(b)2019-03-12—2019-09-12；(c)2019-04-12—2019-10-12；(d) 2019-05-12—2019-11-12；(e)2019-06-12—2019-12-12；(f)2019-07-12—2020-01-12；(g)2019-08-12—2020-02-12；(h)2019-09-12—2020-03-12；(i)2019-10-12—2020-04-12；(j)2019-11-12—2020-05-12；(k)2019-12-12—2020-06-12；(l)2020-01-12—2020-07-12Fig.7 The spatio-temporal evolution of b-value before Huocheng MS5.0 earthquake

2.2 地球物理觀測(cè)異常

統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，在2020 年3 月23 日拜城5.0 級(jí)地震和7 月13 日霍城5.0 級(jí)地震震中300 km 范圍內(nèi)，分布的地球物理觀測(cè)臺(tái)站分別為23 個(gè)和19 個(gè)，布設(shè)地傾斜、地應(yīng)變、地磁、地電阻率、水位、水溫、水化學(xué)等觀測(cè)項(xiàng)。2 次震前共有10 個(gè)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)地球物理異常（圖8，表3），含1 項(xiàng)重疊測(cè)項(xiàng)，其中：①拜城地震震中300 km 范圍內(nèi)共有4 項(xiàng)異常，分別為烏什伸縮儀EW 分量、尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 和EW 分量、柯坪地電阻率NS 分量；②霍城地震震中300 km 范圍內(nèi)共有7 項(xiàng)異常，分別為尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 分量、果子溝鉆孔傾斜NS、EW 分量、溫泉石英擺傾斜NS 分量、鞏留鉆孔傾斜NS、EW 分量、精河石英水平擺EW 分量。

表3 拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 地震震中附近地球物理觀測(cè)異常信息Table 3 Observed geophysical anomaly information of Baicheng MS5.0 earthquake and Huocheng MS5.0 earthquake,respectively

（1）烏什伸縮儀EW 分量。烏什伸縮EW 分量測(cè)項(xiàng)位于拜城5.0 級(jí)地震震中西南方向，相距約169 km。該測(cè)項(xiàng)自2012 年8 月21 日起由趨勢(shì)壓縮轉(zhuǎn)為拉張，截至2020 年3 月23日拜城5.0 級(jí)地震發(fā)生前，異常持續(xù)2 700 多天，為長(zhǎng)趨勢(shì)異常（圖9）。以往地震前該分量多次出現(xiàn)短期快速、大幅拉張變化，拜城5.0 級(jí)地震前無(wú)類(lèi)似突出變化，且震后并無(wú)轉(zhuǎn)向恢復(fù)跡象，故暫不作為此次地震異常，但仍具有預(yù)測(cè)意義。

圖9 烏什伸縮儀EW 分量異常變化形態(tài)Fig.9 The EW component anomaly characteristic of cave strain at Wushi station

（2）尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 和EW 分量。尼勒克鉆孔應(yīng)變測(cè)項(xiàng)位于拜城5.0 級(jí)地震震中NE 方向，相距約253 km；位于霍城5.0 級(jí)地震震中SE 方向，相距約162 km。NE 分量自2019 年10 月1 日出現(xiàn)反向拉張變化，至2020 年7 月底仍在持續(xù)，暫不作為拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震異常，需繼續(xù)關(guān)注其后續(xù)變化。EW 分量在2019 年10 月23 日至2020 年2月15 日出現(xiàn)小幅度反向拉張的異常變化，后恢復(fù)壓縮變化，異常結(jié)束（圖10），分析認(rèn)為，可以作為拜城5.0 級(jí)地震的映震異常。

圖10 尼勒克鉆孔應(yīng)變異常變化形態(tài)(a) NE 分量；(b) EW 分量Fig.10 The anomaly characteristic of borehole strain at Nilka station

（3）果子溝鉆孔傾斜NS 和EW 分量。果子溝鉆孔傾斜測(cè)項(xiàng)位于霍城5.0 級(jí)地震震中SE方向，相距約14 km。震例回溯表明，2017 年8 月9 日精河6.6 級(jí)地震（震中距154 km）發(fā)生前，該測(cè)項(xiàng)NS 和EW 分量出現(xiàn)加速變化，異常持續(xù)時(shí)間分別為109 天和41 天。2020 年4 月中旬開(kāi)始，NS 和EW 分量同步加速變化，并分別持續(xù)約15 天和5 天（圖11）。中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部形變研究室周、月會(huì)商跟蹤分析意見(jiàn)指出，異常結(jié)束后2—5 個(gè)月內(nèi)，臺(tái)站周邊300 km 范圍內(nèi)有發(fā)生5.0 級(jí)以上地震的可能，此次霍城5.0 級(jí)地震即發(fā)生在異常結(jié)束后約2.5 個(gè)月。因此，NS 和EW 分量的同步加速變化應(yīng)為此次霍城5.0 級(jí)地震異常。

圖11 果子溝鉆孔傾斜異常變化形態(tài)(a)NS 分量；(b)EW 分量Fig.11 The anomaly characteristic of borehole tilt at Guozigou station

（4）溫泉石英擺傾斜NS 分量。溫泉石英擺傾斜測(cè)項(xiàng)位于霍城5.0 級(jí)地震震中北側(cè)，相距約55 km。2016 年開(kāi)始，該測(cè)項(xiàng)由趨勢(shì)南傾轉(zhuǎn)折為趨勢(shì)北傾，且年變形態(tài)發(fā)生較大變化，截至霍城地震發(fā)生前，異常已持續(xù)4 年多，震后無(wú)轉(zhuǎn)折回返跡象（圖12）。分析認(rèn)為，此長(zhǎng)趨勢(shì)轉(zhuǎn)折異常與霍城5.0 級(jí)地震無(wú)顯著關(guān)聯(lián)性，不作為該地震異常。

圖12 溫泉石英擺傾斜NS 分量異常變化形態(tài)Fig.12 The NS component anomaly characteristic of quartz pendulum tilt at Wenquan station

（5）鞏留鉆孔傾斜NS 和EW 分量。鞏留鉆孔傾斜測(cè)項(xiàng)位于霍城5.0 級(jí)地震震中東南側(cè)，相距約170 km。2020 年6 月15 日起，NS、EW 分量同步快速變化，其中EW 分量變化幅度達(dá)5.5″，異常變化顯著（圖13）。經(jīng)新疆維吾爾自治區(qū)地震局預(yù)報(bào)中心和伊犁州地震監(jiān)測(cè)中心現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，排除周邊環(huán)境、觀測(cè)條件、氣象因素等的影響，綜合判定該變化真實(shí)可靠，并作為短期異常在周月地震會(huì)商中進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)異常結(jié)束25 天后發(fā)生霍城5.0 級(jí)地震。分析認(rèn)為，鞏留鉆孔傾斜快速變化為此次5.0 級(jí)地震異常。

圖13 鞏留鉆孔傾斜異常變化形態(tài)(a) NS 分量；(b) EW 分量Fig.13 The anomaly characteristic of the borehole tilt at Gongliu station

（6）精河石英擺傾斜EW 分量。精河石英擺傾斜測(cè)項(xiàng)位于霍城5.0 級(jí)地震震中東南側(cè)，相距約170 km。2016 年9 月23 日起，該測(cè)項(xiàng)EW 分量由趨勢(shì)西傾轉(zhuǎn)為趨勢(shì)東傾（圖14），目前已持續(xù)4 年多，趨勢(shì)東傾時(shí)段發(fā)生多次中強(qiáng)地震，包括2016 年12 月8 日呼圖壁6.2 級(jí)（距離280 km）、2017 年8 月9 日精河6.6 級(jí)（距離39 km）、2018 年10 月16 日精河5.4 級(jí)（距離59 km）等地震。此次霍城5.0 級(jí)地震前后，該異常持續(xù)東傾，速率及趨勢(shì)均無(wú)短期變化，分析認(rèn)為非此次地震異常。

圖14 精河石英擺傾斜EW 分量異常變化形態(tài)Fig.14 The EW component anomaly characteristic of the quartz pendulum tilt at Jinghe station

（7）柯坪地電阻率NS 分量?？缕旱仉娮杪蔔S 和EW 測(cè)道自2018 年出現(xiàn)同步下降變化，幅度分別為-1.4%和-1.7%，且NS 測(cè)道存在年變幅減小現(xiàn)象。根據(jù)以上地電阻率異常特征，2020 年度電磁學(xué)科會(huì)商會(huì)提出“南天山中段存在發(fā)生6 級(jí)左右地震可能”的預(yù)測(cè)意見(jiàn)，并將該區(qū)域劃為年度危險(xiǎn)區(qū)。2019 年下半年，柯坪地電阻率NS 測(cè)道年變幅度減小變化顯著，2020 年初達(dá)最小，隨后轉(zhuǎn)折回升，于2020 年3 月23 日發(fā)生拜城5.0 級(jí)地震（震中距220 km），后觀測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)始正常的年變轉(zhuǎn)向，近期無(wú)加速變化（圖15），認(rèn)為非此次地震異常。

圖15 柯坪地電阻率NS 異常變化形態(tài)Fig.15 The NS component anomaly characteristic of apparent resistivity at Kalpin station

3 地震序列特征

（1）拜城5.0 級(jí)地震序列。2020 年3 月23 日至5 月23 日，此次地震震區(qū)共記錄ML≥1.0 地震3 次，其中ML2.0—2.9 地震2 次，ML5.0—5.9 地震1 次，最大余震為4 月16 日ML2.5 地震（表4）。拜城地震后2 個(gè)月內(nèi)發(fā)生ML≥2.0 余震2 次，與主震最小震級(jí)差為2.9，主震釋放能量占全部序列的99.99%，為一次孤立型事件。從空間分布看，2 次余震位于主震西北側(cè)，最大余震距主震約3.4 km（圖16）。對(duì)于該地震序列，由于僅有3 次地震，無(wú)法計(jì)算相應(yīng)的b值和h值參數(shù)。

表4 拜城5.0 級(jí)地震序列目錄（ML≥2.0）Table 4 Catalogue of the Baicheng MS5.0 earthquake sequence (ML≥2.0)

圖16 拜城5.0 級(jí)地震序列震中分布(a)、地震序列M—t圖(b)及地震序列N—t圖(c)Fig.16 Epicentral distribution (a),M-t(b) and N-tdiagram (c) of the Baicheng MS5.0 earthquake sequence

（2）霍城5.0 級(jí)地震序列。2020 年7 月13 日至9 月13 日，此次地震震區(qū)共記錄ML≥1.0 地震10 次，其中ML1.0—1.9 地震4 次，ML2.0—2.9 地震5 次，ML5.0—5.9 地震1 次，最大余震為7 月13 日ML2.9 地震（表5）?；舫?.0 級(jí)地震序列主震與最大余震的震級(jí)差為2.5，主震釋放能量占全部序列的99.99%，屬于孤立型地震事件。從空間分布看，余震活動(dòng)集中在主震附近20 km 范圍內(nèi)，呈NS 向展布，其長(zhǎng)軸約30 km，短軸約13 km，最大余震距主震約3 km（圖17）。對(duì)于該地震序列，因僅有10 次地震，無(wú)法計(jì)算相應(yīng)的b值和h值參數(shù)。

表5 霍城5.0 級(jí)地震序列目錄（ML≥2.0）Table 5 Catalogue of the Huocheng MS5.0 earthquake sequence (ML≥2.0)

4 討論與結(jié)論

2020 年1 月1 日至7 月13 日，新疆天山地震帶共發(fā)生5.0 級(jí)以上地震9 次，包括1 次 6.0級(jí)以上地震，5.0 級(jí)以上地震活動(dòng)水平顯著高于往年同期水平（1950 年以來(lái)，每年上半年5.0 級(jí)以上地震平均活動(dòng)水平為3 次）。本文重點(diǎn)梳理了拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震前的中短期異常，在地球物理異常中，存在一項(xiàng)異常對(duì)應(yīng)多個(gè)地震的情況，例如尼勒克鉆孔應(yīng)變EW 分量，該測(cè)項(xiàng)在2020 年1 月16 日庫(kù)車(chē)5.6 級(jí)地震前出現(xiàn)“高頻異常”和“反向變化異?！?，地震發(fā)生后“高頻異?！毕В胺聪蜃兓背掷m(xù)，直至2 月底該異常變化基本恢復(fù)，異常結(jié)束后約1 個(gè)月于3 月23 日發(fā)生拜城5.0 級(jí)地震，并于7 月13 日發(fā)生天山地震帶2020 年5.0級(jí)地震活躍過(guò)程中最后一個(gè)地震——霍城5.0 級(jí)地震，目前仍有若干異常尚未恢復(fù)或?qū)?yīng)地震。因此，認(rèn)為天山中部地區(qū)仍存在發(fā)生中強(qiáng)地震的可能。

地震序列演化結(jié)果顯示，拜城5.0 級(jí)和霍城5.0 級(jí)地震均為孤立型地震事件，且2 次地震余震記錄較少，均無(wú)法計(jì)算b值和h值等序列參數(shù)，綜合分析得出以下結(jié)論。

（1）2 次5.0 級(jí)地震均發(fā)生在天山中部地區(qū)，前者位于拜城凹陷東北端，后者位于伊犁盆地北緣，其中：拜城5.0 級(jí)地震位于以逆沖為主的庫(kù)木格熱木斷裂，震源機(jī)制解顯示，該地震為走滑型破裂，與發(fā)震斷裂性質(zhì)存在一定差異；霍城5.0 級(jí)地震位于以右旋逆沖運(yùn)動(dòng)為主的喀什河斷裂，震源機(jī)制解顯示，該地震為走滑型破裂，與斷裂性質(zhì)存在一定差異。

（2）2 次5.0 級(jí)地震后余震記錄均較少，其中：拜城5.0 級(jí)地震后2 個(gè)月僅發(fā)生ML≥2.0 地震2 次，最大余震為ML2.5 地震；霍城5.0 級(jí)地震后2 個(gè)月共記到ML≥1.0 地震10 次，最大余震為ML2.9 地震。2 次地震主震釋放能量占比均超過(guò)99%，均屬于孤立型地震事件。

（3）2 次5.0 級(jí)地震前的地震活動(dòng)和地球物理觀測(cè)異常差異較大，其中：拜城5.0 級(jí)地震前只存在1 項(xiàng)地震活動(dòng)異常和4 項(xiàng)地球物理異常，分別為天山中部5 級(jí)以上地震成組、烏什伸縮儀EW 分量、尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 和EW 分量、柯坪地電阻率NS 分量；霍城5.0級(jí)地震前具有中短期預(yù)測(cè)意義的地震活動(dòng)和地球物理異常較為豐富，地震活動(dòng)方面存在5項(xiàng)異常，包含3 級(jí)以上地震帶狀分布、地震發(fā)生率指數(shù)、D值、b值、調(diào)制比異常，而地球物理觀測(cè)異常共7 項(xiàng)，有尼勒克鉆孔應(yīng)變NE 分量、果子溝鉆孔傾斜NS 和EW 分量、溫泉石英擺傾斜NS 分量、鞏留鉆孔傾斜NS 和EW 分量、精河石英水平擺EW 分量，趨勢(shì)和短期變化顯著，短期異常以形變?yōu)橹鳎渲泄訙虾挽柫翥@孔傾斜NS 和EW 分量在震前3 個(gè)月內(nèi)均出現(xiàn)突出的短期變化，為霍城地震的發(fā)生提供了判定依據(jù)。

本文撰寫(xiě)得到王海濤研究員和劉杰研究員的指導(dǎo)和鼓勵(lì)，蔣海昆研究員、晏銳研究員、孟令媛研究員和閆偉高級(jí)工程師亦給予幫助。中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心國(guó)家地震科學(xué)數(shù)據(jù)中心（https://data.earthquake.cn）提供數(shù)據(jù)支撐，在此對(duì)他們及中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心預(yù)報(bào)部同事的辛苦工作，一并表示衷心感謝。