曹玲玲　蘇鶴軍

摘要： 嘉峪關(guān)氣氡濃度在多年上升的背景下，于2017年出現(xiàn)了轉(zhuǎn)折異常變化，但祁連山地震帶內(nèi)一直沒(méi)有發(fā)生與異常幅度和持續(xù)時(shí)間相匹配的地震，直到2021年5月22日，在距離嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)570 km的瑪多發(fā)生MS7.4地震。為了判斷嘉峪關(guān)氣氡濃度異常與瑪多地震的關(guān)系，結(jié)合震例，從異常信度、震前異常特征、震后異常變化及地質(zhì)構(gòu)造背景等方面對(duì)其進(jìn)行深入分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：嘉峪關(guān)氣氡濃度的異常特征與地震所處的構(gòu)造有關(guān)，發(fā)生在祁連山地震帶內(nèi)的地震，氣氡濃度異常表現(xiàn)為1年或半年尺度的年畸變，發(fā)生在該地震帶以外遠(yuǎn)距離的地震，氣氡濃度異常表現(xiàn)為多年的趨勢(shì)性變化;瑪多地震發(fā)生后，嘉峪關(guān)氣氡濃度下降速率減緩之后轉(zhuǎn)折，呈恢復(fù)狀態(tài);嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)與瑪多地震都位于青藏高原東北部，具有相同的動(dòng)力背景且在構(gòu)造上具有關(guān)聯(lián)性。綜合分析認(rèn)為嘉峪關(guān)氣氡多年趨勢(shì)異常與瑪多MS7.4地震有關(guān)，研究對(duì)建立可靠的異常指標(biāo)體系、提高地震預(yù)測(cè)水平具有重要意義。

關(guān)鍵詞： 嘉峪關(guān)氣氡濃度; 趨勢(shì)異常; 瑪多MS7.4地震; 相關(guān)性

中圖分類號(hào)： P315.72文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)： 1000－0844（2023）04-0917-09

DOI：10.20000/j.1000－0844.20210811001

Relationship between abnormal gas radon concentration in

Jiayuguan and Maduo MS7.4 earthquake of 2021

CAO LinglingSU Hejun1，2，3

Abstract：? Under the background of rising gas radon concentration in Jiayuguan for many years， an unprecedented change occurred in 2017. However， no earthquake matching the amplitude and duration of the anomaly has occurred in the Qilian Mountains seismic belt. On May 22， 2021， an MS7.4 earthquake occurred in Maduo， which is 570 km away from the radon measuring point in Jiayuguan. An in－depth analysis of the anomaly reliability， anomaly characteristics before the earthquake， anomaly change after the earthquake， and geological structure background was conducted in this study to determine the relationship between the radon concentration anomaly of gas in the Jiayuguan and Maduo earthquakes. Results show that the anomalous characteristics of the gas radon concentration in Jiayuguan are related to the structure where the earthquake occurred. The anomaly of gas radon concentration shows an annual distortion of 1 year or 6 months for earthquakes that occur along the Qilian Mountains seismic zone. By contrast， the anomaly demonstrates a long－term change in the propensity for earthquakes that occur far away from the Qilian Mountains seismic zone. The decreasing rate of radon concentration in Jiayuguan slowed down and then turned to a recovery state after the Maduo earthquake. The measuring points for gas radon concentration in the Jiayuguan and Maduo earthquakes are both located in the northeastern part of the Tibetan Plateau with the same dynamic background and structural correlation. The comprehensive analysis shows that the tendency anomaly of gas radon in Jiayuguan may be related to the Maduo MS7.4 earthquake. This study is of considerable importance in establishing a reliable anomaly index system and improving earthquake prediction.

Keywords： gas radon concentration in Jiayuguan; tendency anomaly; Maduo MS7.4 earthquake; correlation

0 引言

地震的有效預(yù)測(cè)是減輕地震災(zāi)害的前提。目前預(yù)測(cè)地震的主要依據(jù)是以震例為基礎(chǔ)建立的預(yù)測(cè)指標(biāo)體系，但由于地震前兆異常的低重現(xiàn)性和震例統(tǒng)計(jì)的概率性特性，當(dāng)測(cè)項(xiàng)出現(xiàn)異常時(shí)，依據(jù)現(xiàn)有的預(yù)測(cè)指標(biāo)還無(wú)法對(duì)未來(lái)地震的三要素做出更為準(zhǔn)確的預(yù)報(bào)。因此，當(dāng)一次地震，特別是發(fā)生概率更低的大震發(fā)生后，進(jìn)行前兆異常與地震關(guān)系的深入分析，對(duì)建立更加可靠的地震預(yù)測(cè)指標(biāo)體系、提高地震預(yù)測(cè)水平具有重要意義。

2015年5月開(kāi)始，甘肅省嘉峪關(guān)氣氡濃度出現(xiàn)了加速上升變化，2017年7月達(dá)到峰值后轉(zhuǎn)折下降，截至2021年6月，測(cè)值未恢復(fù)到上升前的水平（圖1）。2016年、2018年和2019年，工作人員對(duì)此變化都進(jìn)行過(guò)現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，判定結(jié)果為：氣氡濃度2015年5月—2017年7月的上升存在周圍環(huán)境改變的影響［1］，2017年8月以來(lái)的趨勢(shì)下降為地震前兆異常。如此大幅度且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾年的異常在該測(cè)點(diǎn)是首次出現(xiàn)，由于沒(méi)有震例，無(wú)法對(duì)地震三要素做出較為準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。2021年5月22日，距離嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)570 km的青?，敹嗫h發(fā)生了MS7.4地震。根據(jù)《中國(guó)震例》［2］，7級(jí)以上地震地球物理異常的分布范圍超過(guò)500 km，據(jù)此判斷嘉峪關(guān)氣氡濃度的這次異?？梢宰鳛楝敹嗟卣鸬那罢桩惓！５厍蛭锢韴?chǎng)異常與地震之間的關(guān)系不只受距離約束，還與構(gòu)造、異常形態(tài)和區(qū)域背景等有關(guān)，僅根據(jù)震中距來(lái)判斷異常與地震的關(guān)系，依據(jù)并不充分，也不可靠?；诖?，本文從異常的可靠性、不同區(qū)域地震前異常的差異性、震后異常變化，以及構(gòu)造等方面，對(duì)嘉峪關(guān)氣氡濃度2017年以來(lái)的異常與瑪多MS7.4地震之間的關(guān)系進(jìn)行深入分析，給出判斷兩者關(guān)系的可靠依據(jù)，以期為異常指標(biāo)體系的完善和地震的有效預(yù)測(cè)提供依據(jù)。

1 測(cè)點(diǎn)概況

嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)位于嘉峪關(guān)斷層上。該斷裂北起榆樹(shù)溝山，向南延伸至文殊溝口，全長(zhǎng)約70 km，總體呈N30°～35°W方向展布，傾向WS，傾角73°～85°，晚第四紀(jì)以來(lái)新的構(gòu)造活動(dòng)以擠壓逆沖為主兼右旋走滑。斷層切割?yuàn)W陶系、白堊系、新近系和上更新統(tǒng)，在剖面上表現(xiàn)為SW盤上升、NE盤下降。全新世有古地震活動(dòng)，第四紀(jì)晚期以來(lái)的平均滑動(dòng)速率為0.52～0.56 mm/a［3］（圖2）。

為了監(jiān)測(cè)嘉峪關(guān)斷層的活動(dòng)，1989年在該斷層某處（39.8°N，98.28°E）建立了監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行斷層土壤氣氡濃度的觀測(cè)。如圖3所示，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)開(kāi)挖一深3 m、直徑30 cm 的垂直測(cè)孔，測(cè)孔下部1.8 m為集氣坑，上部1.2 m為一倒置的長(zhǎng)頸玻璃漏。漏斗頸內(nèi)布設(shè)2個(gè)直徑為3～4 mm的導(dǎo)氣管：1個(gè)導(dǎo)氣管延伸至孔底，進(jìn)行氣氡濃度主樣觀測(cè);1個(gè)下至漏斗頸口，進(jìn)行氣氡濃度比對(duì)觀測(cè)。導(dǎo)氣管通過(guò)轉(zhuǎn)接銅管與乳膠管相接并從測(cè)孔引出，乳膠管口與大氣連通。氣氡濃度觀測(cè)至今，都為人工測(cè)量，每天測(cè)量一次。

2 氣氡濃度主要影響因素分析

瑪多MS7.4地震前，嘉峪關(guān)氣氡濃度未出現(xiàn)短期異常，因此本文只分析年尺度和長(zhǎng)趨勢(shì)的干擾因素。

已有研究表明，氣氡濃度受到氣溫和氣壓的影響，無(wú)震年份會(huì)出現(xiàn)年變變化［5－6］。嘉峪關(guān)氣氡濃度在正常背景下具有明顯的夏高冬低的年變形態(tài)（圖1），由此可以判斷，氣溫和氣壓為氣氡濃度的固定干擾因素。但是氣溫和氣壓之間具有相關(guān)性，究竟哪項(xiàng)對(duì)氣氡濃度的影響更為顯著？由于相關(guān)系數(shù)的大小可以表征變量之間的相關(guān)程度，因此可以通過(guò)計(jì)算氣氡濃度與氣溫和氣壓的相關(guān)系數(shù)來(lái)判斷。由于中強(qiáng)以上地震發(fā)生的年份，氣氡濃度變化受構(gòu)造應(yīng)力的影響會(huì)偏離正常動(dòng)態(tài)，因此1998年以來(lái)祁連山地震帶MS5.0以上地震所發(fā)生的年份不參與計(jì)算（圖4 、表1）。

具體步驟：先計(jì)算出氣氡濃度、氣氡測(cè)點(diǎn)氣溫及氣壓的月均值，再利用式（1）分別計(jì)算出氣氡濃度與氣壓、氣溫的相關(guān)系數(shù)r：

（1）

式中：Xi為氣氡濃度月均值，為氣氡濃度自然年月均值的平均值;Yi為氣溫（氣壓）月均值，為氣溫（氣壓）自然年月均值的平均值。

氣氡濃度與氣壓、氣溫的相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果如圖5所示。從圖中可以清晰地看出，氣氡濃度與氣溫呈正相關(guān)，與氣壓呈負(fù)相關(guān);同期氣氡濃度與氣溫的相關(guān)系數(shù)都大于其與氣壓的相關(guān)系數(shù)，并且前者的值都在0.8以上，而后者僅有4個(gè)值超過(guò)0.8。據(jù)此可以判斷，在年尺度上，氣溫是氣氡濃度變化的主要影響因素。

多次現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)結(jié)果表明，周圍環(huán)境的變化也會(huì)使氣氡濃度值出現(xiàn)趨勢(shì)性的異常變化，對(duì)此文獻(xiàn)［1］已進(jìn)行過(guò)詳細(xì)分析，這里不再贅述。

3 氣氡濃度異常特征分析

3.1 破年變異常與地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系

3.1.1 畸變型破年變異常與地震對(duì)應(yīng)關(guān)系

相關(guān)系數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖5）顯示，嘉峪關(guān)氣氡濃度主要受氣溫的影響，在祁連山地震帶及其周邊無(wú)MS5.0以上地震的年份，氣溫與氣氡濃度具有很好的正相關(guān)關(guān)系，因此氣氡濃度的正常年變形態(tài)為夏高冬低，峰值出現(xiàn)在每年的7—8月，谷值出現(xiàn)在每年12月—次年2月。當(dāng)氣溫與氣氡濃度的相關(guān)系數(shù)降低或變?yōu)樨?fù)值時(shí)，氣氡濃度年變會(huì)出現(xiàn)畸變，因此可以利用相關(guān)系數(shù)判斷氣氡濃度是否出現(xiàn)了畸變型破年變異常。

由于測(cè)點(diǎn)缺少1989—1997年的氣象資料，考慮到測(cè)點(diǎn)與地震震中的構(gòu)造關(guān)系，選取1998年以來(lái)祁連山地震帶發(fā)生的MS5.0以上地震為震例，震中距不做限制，分別分析震前1年和震前6個(gè)月氣氡濃度與氣溫相關(guān)系數(shù)的變化，依此確定破年變異常的閾值。所選地震的空間分布見(jiàn)圖4，具體參數(shù)列于表1。

為了定量給出年變畸變異常的閾值，采用以下判定方法：6個(gè)月尺度的異常，采用6個(gè)月窗長(zhǎng)，1個(gè)月步長(zhǎng);1年尺度的異常，采用12個(gè)月窗長(zhǎng)，1個(gè)月步長(zhǎng);再利用式（1），向后滑動(dòng)計(jì)算出氣氡濃度與氣溫月均值的相關(guān)系數(shù)，以報(bào)準(zhǔn)率/（漏報(bào)率+虛報(bào)率）比值的最大值作為異常閾值，結(jié)果為r=0.68。因此本文將r=0.68作為畸變型破年變異常的判定閾值，小于此值則為異常。

圖6為所選地震前1年和前6個(gè)月氣氡濃度與氣溫的相關(guān)系數(shù)柱狀圖，橫坐標(biāo)為具體地震及其震中距。從圖中可以看出，震前1年，小于MS5.5的所有地震前，氣氡濃度與氣溫的相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到異常閾值，氣氡濃度未出現(xiàn)異常;8次MS5.5以上地震中，有7次地震前氣氡濃度與氣溫的相關(guān)系數(shù)達(dá)到異常閾值，氣氡濃度出現(xiàn)了異常，對(duì)應(yīng)率高達(dá)88%，只有震中距超過(guò)500 km的景泰MS5.9地震前氣氡濃度未出現(xiàn)異常。震前6個(gè)月，小于MS5.5的所有地震中，只有震中距最大的門源MS5.1地震前氣氡濃度和氣溫的相關(guān)系數(shù)達(dá)到異常閾值，氣氡濃度出現(xiàn)了異常;大于 MS5.5的8次地震中，有6次地震前兩者的相關(guān)系數(shù)達(dá)到異常閾值，氣氡濃度出現(xiàn)了異常，未出現(xiàn)異常的兩次地震為距離最遠(yuǎn)的景泰MS5.9地震和次遠(yuǎn)的門源MS6.4地震。

綜合以上分析，對(duì)于祁連山地震帶MS5.5以下地震，無(wú)論震中距大小，嘉峪關(guān)氣氡濃度通常不會(huì)出現(xiàn)1年尺度或6個(gè)月尺度的畸變型破年變異常;對(duì)于MS 5.5以上地震，氣氡濃度是否出現(xiàn)此類異常，與震中距大小有關(guān)。已有的震例分析結(jié)果顯示，對(duì)應(yīng)的震中距范圍與《中國(guó)震例》的規(guī)定相當(dāng)。

3.1.2 年變幅增大的破年變異常與地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系

破年變異常不僅包含年變畸變異常，還包括年變幅增大的異常。此類異?？梢岳媚陿?biāo)準(zhǔn)曲線法提取，即首先計(jì)算出表征臺(tái)站固有屬性的年標(biāo)準(zhǔn)值，以1倍均方差線作為異常的閾值，超過(guò)閾值則達(dá)到異常。具體計(jì)算方法參見(jiàn)文獻(xiàn)［7］。

為了與畸變型破年變異常的分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，分析區(qū)間依然選擇1998—2021年，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)圖7，圖中粗線條為觀測(cè)值曲線，細(xì)線條為年標(biāo)準(zhǔn)曲線的一倍方差線，也就是閾值線。從圖7可以看出，1998年以來(lái)，有8個(gè)年份嘉峪關(guān)氣氡濃度的年變幅增大并超過(guò)閾值線，且都在2010年之后。本文研究的13次地震中，所有MS5.5以下地震前都未出現(xiàn)此類異常，MS5.5以上地震中只有門源MS6.4地震前出現(xiàn)了異常。據(jù)此可以判斷，嘉峪關(guān)氣氡濃度單個(gè)年變幅增大的異常不能作為地震預(yù)測(cè)指標(biāo)。

3.2 長(zhǎng)趨勢(shì)轉(zhuǎn)折異常與地震的對(duì)應(yīng)關(guān)系

圖1顯示嘉峪關(guān)氣氡觀測(cè)以來(lái)，持續(xù)多年的長(zhǎng)趨勢(shì)上升－轉(zhuǎn)折異常共出現(xiàn)2次，第1次為1995—2001年，第2次為2015—2021年。第1次異常結(jié)束后發(fā)生了景泰MS5.9地震和昆侖山西口MS8.1地震。第2次異常期間，除瑪多MS7.4地震外，祁連山地震帶及周邊沒(méi)有發(fā)生震級(jí)與異常相匹配的地震。

4 討論與分析

4.1 氣氡濃度趨勢(shì)異?？煽啃苑治?/p>

2015年嘉峪關(guān)氣氡濃度開(kāi)始出現(xiàn)大幅上升，至今進(jìn)行過(guò)4次現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，其中2次在異常上升期間，2次在異常下降期間。核實(shí)結(jié)果為：上升期間存在環(huán)境變化的影響，影響程度無(wú)法量化;轉(zhuǎn)折下降過(guò)程沒(méi)有干擾因素，也不存在測(cè)點(diǎn)更換和觀測(cè)儀器故障等情況。

上述相關(guān)性分析結(jié)果顯示，氣溫對(duì)氣氡濃度的影響顯著，二者呈正相關(guān)。從圖8可以看出，1998年至今氣溫的變化并不大，僅2016年的峰值略低，這與2015年開(kāi)始的氣氡濃度加速上升不一致;2017年之后，氣溫變化非常平穩(wěn)，但氣氡濃度出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)折下降。綜合現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)結(jié)果判斷，2017年以來(lái)氣氡濃度的轉(zhuǎn)折是區(qū)域應(yīng)力變化的響應(yīng)。

4.2 嘉峪關(guān)氣氡趨勢(shì)轉(zhuǎn)折異常特征與瑪多MS7.4地震關(guān)系分析

4.2.1 不同區(qū)域地震前氣氡濃度異常特征差異性分析

上述分析結(jié)果顯示，嘉峪關(guān)氣氡濃度異常主要有三類：第一類為畸變型破年變異常;第二類為年變完整但年變幅顯著增大的異常;第三類為持續(xù)多年的趨勢(shì)異常。其中，第二類異常不能作為地震預(yù)測(cè)的依據(jù)。

第一類異常是祁連山地震帶地震前的典型異常，對(duì)應(yīng)震級(jí)為MS5.5以上。從已有震例來(lái)看，對(duì)應(yīng)MS6.4以下地震的最大震中距不超過(guò)360 km，異常開(kāi)始距地震的發(fā)生時(shí)間通常在一年以內(nèi)，主要表現(xiàn)為氣溫和氣氡濃度相關(guān)系數(shù)的減小，而嘉峪關(guān)氣氡濃度2015年以來(lái)未出現(xiàn)畸變型破年變異常，因此其目前的異常與祁連山地震帶地震前的異常不一致。

第三類異常觀測(cè)以來(lái)共出現(xiàn)2次（圖1）。第1次異常：嘉峪關(guān)氣氡濃度連續(xù)上升3年后轉(zhuǎn)折。轉(zhuǎn)折后18個(gè)月，即2000年6月6日在距離測(cè)點(diǎn)582 km處發(fā)生了景泰MS5.9地震;轉(zhuǎn)折后的35個(gè)月，即2001年11月14日在距離測(cè)點(diǎn)740 km處發(fā)生了昆侖山口西MS8.1地震。前面的分析表明，祁連山地震帶地震前嘉峪關(guān)氣氡濃度為畸變型破年變異常，且震中距基本符合《中國(guó)震例》給定的異常統(tǒng)計(jì)范圍，而景泰MS5.9地震震中位于祁連山地震帶中東段，且震中距達(dá)580 km，因此這次趨勢(shì)變化作為昆侖山口西MS8.1地震對(duì)應(yīng)的異常更為合理。第2次異常，也就是目前存在的異常。在趨勢(shì)上升階段存在環(huán)境干擾的影響，由于無(wú)法量化，無(wú)法判斷除環(huán)境干擾外是否還包含區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力變化引起的異常。如果包含，這次異常過(guò)程與昆侖山口西地震前的異常過(guò)程非常相似，因此從異常形態(tài)來(lái)看，兩次地震前的變化高度相似（圖1）。異常持續(xù)時(shí)間上，昆侖山西口地震對(duì)應(yīng)異常開(kāi)始距離發(fā)震共83個(gè)月，這次異常開(kāi)始距離瑪多地震共78個(gè)月，符合震級(jí)越大異常開(kāi)始距離地震發(fā)生時(shí)間越長(zhǎng)的特征。構(gòu)造塊體上，兩次地震震中與嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)都不在一個(gè)二級(jí)活動(dòng)地塊，且相距較遠(yuǎn)。發(fā)震斷層上，瑪多地震發(fā)生在東昆侖斷裂帶以南約70 km的江錯(cuò)斷裂，該斷裂向西延伸，與昆侖山口西MS8.1地震的發(fā)震斷層昆侖山口斷裂相接［8］，因此兩次地震的發(fā)震斷層是相關(guān)的，且都為走滑型。

由于大震發(fā)生的概率低，在該區(qū)域并沒(méi)有更多的震例可供分析，但現(xiàn)有的震例分析結(jié)果顯示，嘉峪關(guān)氣氡在相關(guān)斷層的大震前出現(xiàn)了相近的異常，即異常的重復(fù)性特征，這表明這次異常與瑪多MS7.4地震有關(guān)。

4.2.2 瑪多地震后嘉峪關(guān)氣氡濃度的異常變化

震后異常是否改變是判斷異常與地震關(guān)系的主要依據(jù)，根據(jù)圖1無(wú)法直觀判斷瑪多地震后嘉峪關(guān)氣氡異常是否改變。為此計(jì)算了差值，即將相鄰兩年氣氡的同期月均值相減（如將2018年1月的測(cè)值減去2019年1月的測(cè)值），根據(jù)差值的變化判斷氣氡在瑪多地震前后是否發(fā)生了變化。由于氣氡轉(zhuǎn)折后相對(duì)平穩(wěn)的下降出現(xiàn)在2018年后，因此起始時(shí)間選為2018年，用前一年的測(cè)值減去后一年的測(cè)值，結(jié)果見(jiàn)圖9?？梢钥闯?，2020—2021年的差值在瑪多地震前下降幅度較大，地震后下降幅度逐步減小，且2021年10月份的測(cè)值已經(jīng)高于2020年同期的測(cè)值;其他兩條曲線并沒(méi)有這種特征，這表明震后氣氡異常趨勢(shì)發(fā)生了改變。據(jù)此可以判斷嘉峪關(guān)氣氡的趨勢(shì)異常與瑪多地震有關(guān)。

4.2.3 大震前不同震中距流體異常特征

車用太等［9］發(fā)現(xiàn)強(qiáng)震前有三種不同的流體異常，即來(lái)自震源的源兆、與地震有區(qū)域構(gòu)造關(guān)系的場(chǎng)兆，以及遠(yuǎn)距離的遠(yuǎn)兆，華北強(qiáng)震前會(huì)出現(xiàn)幾百甚至近千公里的流體遠(yuǎn)兆異常。王世芹等［10］對(duì)云南地區(qū)地下水動(dòng)態(tài)的地震源兆與場(chǎng)兆特征分析后發(fā)現(xiàn)7級(jí)地震最遠(yuǎn)異常井的平均距離為600～900 km，且場(chǎng)兆異常以中期異常居多。高小其等［11］對(duì)新疆7級(jí)以上地震前地下流體源兆、場(chǎng)兆和遠(yuǎn)震特征分析后發(fā)現(xiàn)強(qiáng)震場(chǎng)兆和遠(yuǎn)兆都以中期異常為主，異常形態(tài)上，場(chǎng)兆中期異常一般是以趨勢(shì)性大幅升高變化為主，且以水化學(xué)測(cè)項(xiàng)居多。由此可見(jiàn)，流體遠(yuǎn)距離的異常在大陸強(qiáng)震前普遍存在，且通常沒(méi)有階段性特征，而瑪多地震震級(jí)達(dá)MS7.4，距離嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)570 km，異常階段性上屬于中期異常，與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致。因此，嘉峪關(guān)氣氡濃度的趨勢(shì)異常作為瑪多MS7.4地震的前兆異常在異常形態(tài)、階段性及震中距等方面是有震例依據(jù)的。

4.3 嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)與瑪多地震構(gòu)造關(guān)系分析

印度板塊向北俯沖擠壓歐亞板塊的長(zhǎng)期應(yīng)力積累和中下地殼低速物質(zhì)的共同作用是瑪多MS7.4地震的動(dòng)力來(lái)源［12］。嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)位于祁連山西段的嘉峪關(guān)—文殊山斷裂，是青藏高原東北緣向北擴(kuò)展的前緣，也是對(duì)高原變形響應(yīng)最敏感的地形之一。該斷裂也分配了印度板塊對(duì)歐亞板塊的北向推擠作用力［13］，因此它們具有相同的動(dòng)力來(lái)源。

塊體相互關(guān)系上，瑪多地震位于巴顏喀拉地塊，嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)位于柴達(dá)木—祁連地塊北邊界。巴顏喀拉塊體北邊界為東昆侖斷裂帶，西部邊界為阿爾金斷裂帶西南段尾部張性斷裂［14－15］;柴達(dá)木—祁連地塊為阿爾金斷裂、海源—祁連山斷裂和東昆侖斷裂圍陷的一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的活動(dòng)地殼塊體［16］。因此，嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)和瑪多地震雖然位于不同的二級(jí)地塊，但具有共同的塊體邊界。不同地塊之間的構(gòu)造變形在大區(qū)域框架下具有協(xié)調(diào)性，在這種區(qū)域性構(gòu)造應(yīng)力作用下，地塊相互作用并發(fā)生差異運(yùn)動(dòng)，繼而出現(xiàn)變形和斷裂失穩(wěn)，引發(fā)地震［17］，同時(shí)引起不同塊體的氡濃度出現(xiàn)異常變化。

構(gòu)造上，瑪多MS7.4地震的發(fā)震斷層向西延伸，與2001年MS8.1地震的發(fā)震斷層昆侖山口斷裂相接［7］。阿爾金斷裂的西南段斜切昆侖山，北東段斜切祁連山西段構(gòu)造帶［18－19］，包括嘉峪關(guān)斷裂在內(nèi)的祁連山西段的逆沖和走滑斷裂吸收了阿爾金斷裂的左旋位移［20］。嘉峪關(guān)斷裂右行走滑活動(dòng)和嘉峪關(guān)隆起形成的區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)，是整個(gè)青藏塊體向北推擠和阿爾金斷裂東段擴(kuò)展及其引發(fā)的局部應(yīng)力造成的［21］。因此在構(gòu)造上，發(fā)震斷裂應(yīng)力的積累也會(huì)引起氣氡測(cè)點(diǎn)所在斷裂的應(yīng)力變化，繼而使氣氡濃度出現(xiàn)異常變化。

5 結(jié)論

本文從嘉峪關(guān)氣氡濃度的主要干擾因素、不同異常形態(tài)對(duì)應(yīng)地震的區(qū)域性特征、震后異常變化，以及構(gòu)造背景等方面對(duì)嘉峪關(guān)氣氡濃度異常與瑪多MS7.4地震之間的關(guān)系進(jìn)行分析，得出以下主要結(jié)論：

（1） 嘉峪關(guān)氣氡濃度映震震級(jí)通常在MS5.5以上，祁連山構(gòu)造帶內(nèi)MS5.5以上地震前的異常為1年或6個(gè)月左右的畸變型破年變異常，異常閾值為氣氡濃度和氣溫的相關(guān)系數(shù)r=0.68，因此嘉峪關(guān)氣氡目前的異常不符合祁連山地震帶震前異常的變化特征。

（2） 對(duì)比分析了與瑪多MS7.4地震發(fā)震構(gòu)造相關(guān)的昆侖山口西MS8.1地震前嘉峪關(guān)氣氡濃度的變化，發(fā)現(xiàn)兩者不僅在異常形態(tài)上非常相似，持續(xù)時(shí)間上也符合震級(jí)越大異常持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)的特征。同時(shí)分析了瑪多地震后嘉峪關(guān)氣氡濃度的變化，結(jié)果顯示地震后氣氡濃度的下降速率明顯減小，表明震后異常發(fā)生了改變。

（3） 瑪多地震發(fā)震斷層和嘉峪關(guān)氣氡測(cè)點(diǎn)所在斷層不論在區(qū)域動(dòng)力、板塊構(gòu)造，還是在構(gòu)造關(guān)系上，都存在關(guān)聯(lián)。

綜合分析認(rèn)為，可以將嘉峪關(guān)氣氡濃度2017年以來(lái)的趨勢(shì)異常作為瑪多MS7.4地震的前兆異常，但還需要在以后的研究中，隨著有效震例的增加，進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證。

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（本文編輯：趙乘程）

收稿日期：2021-08-11

基金項(xiàng)目：甘肅省地震局地震科技野外站基金（2021Y11，2021Y09）;地震科技星火計(jì)劃項(xiàng)目（XH21033）

第一作者簡(jiǎn)介：曹玲玲（1972-），女，甘肅會(huì)寧人，副研究員，主要從事地下流體預(yù)測(cè)地震研究。E－mail：caoll@gsdzj.gov.cn。

通信作者：蘇鶴軍（1973-），副研究員，主要從事構(gòu)造地球化學(xué)及同位素地球化學(xué)研究。E－mail：suhejun@126.com。