引言

2014年2月12日17时19分，我国新疆于田县发生了M_S7.3地震，中国地震台网中心(2014a)给出的震中位置为36.1°N，82.5°E；USGS(2014)给出震中位于35.922°N，82.549°E，震源深度10 km；Global CMT Catalog(2014)给出的震源机制解参数显示该地震为左旋走滑地震.这次地震前于2月11日10时14分曾发生于田M_S5.4前震，主震后余震活动频繁，最大余震为2月12日17时24分M_S5.7地震.

2014年于田M_S7.3地震发生在我国巴颜喀拉块体与塔里木块体之间的大型走滑断裂带阿尔金断裂带西南段上.自1997年玛尼M_S7.5地震以来，巴颜喀拉块体周缘连续发生了多次7级以上地震，其中包括2001年昆仑山口西M_S8.1地震和2008年汶川M_S8.0地震(邓起东等，2010；程佳等，2011；高翔，邓起东，2013)(图 1).在巴颜喀拉块体的西端则连续发生了2008年3月21日于田M_S7.3地震，2012年8月12日于田M_S6.2地震，2014年2月12日于田M_S7.3地震以及多次5级地震，该地区短时间内强震的连续发生是值得关注的现象.

图  1  2014年2月12日于田M_S7.3地震发生区域的主要活动断裂带及地震活动

块体模型引自张培震等(2003)；震源机制解引自Global CMT Catalog(2014)

Figure  1.  Regional active fault zones and strong earthquake activities around the epicenter of the Yutian

M_S7.3 earthquake on February 12, 2014. Active block boundary lines are from Zhang et al (2003), and focal mechanism parameters are from Glocal CMT Catalog (2014)

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本文首先研究2014年2月12日于田M_S7.3地震序列的活动特点；在此基础上，通过分析于田地区周围多次强震的余震分布特征、震源机制类型和区域断裂活动特征，探讨该地区地震发生的地质构造背景.

1.   2014年于田M_S7.3地震序列特征

据全国地震编目系统(中国地震台网中心，2014b)，2014年于田M_S7.3地震发生在36.16°N、82.48°E，震源深度为10 km.中国地震局地球物理研究所房立华(2014)精定位的结果是36.026°N、82.556°E，震源深度为5.9 km. 中国地震台网(2014a)采用全球台网数据，计算出的这次地震震源机制解参数为：总标量地震矩大小为3.04×10¹⁹ N·m，换算成矩震级为6.92.节面Ⅰ走向242°，倾角78°，滑动角-10°；节面Ⅱ走向334°，倾角80°，滑动角-168°.其中节面Ⅰ为发震断层，最佳波形拟合深度为17 km.

据新疆地震台网数据，截止到2014年2月20日12时，于田M_S7.3地震序列共记录4363次地震.主震前共记录到72次地震，其中M_L2.0—2.9地震18次，M_L3.0—3.9地震6次，最大前震为2月11日10时14分M_S5.4地震；主震后共记录4291次地震，其中M_S3.0—3.9地震40次，M_S4.0—4.9地震16次，M_S5.0—5.9地震1次，最大余震为2月12日17时24分M_S5.7地震.需要指出的是，由于该台网限制，这次地震序列使用了于田单台记录，一些较小震级的地震无位置资料.据G-R关系分析表明，2001—2007年于田地区区域台网的地震目录M_L≥3.0地震相对完整，而2014年于田前震的完整性目录为M_L1.5，余震为M_L2.5.

图 2a给出了2014年于田M_S7.3地震序列M-t图，表 1给出了M_S≥4.0地震目录.可以看到这次地震震前1天发生M_S5.4前震，该前震后发生了一些M_L2.0—3.0地震；主震后的2月12—15日余震比较活跃，之后出现明显衰减，无4级以上余震.表明余震活动随时间有一定起伏，频度衰减系数h值为1.16(图 2b)，余震衰减比较正常.

图  2  2014年2月于田M_S7.3地震序列中M_L≥2.0地震的M-t图(a)和余震衰减系数h值(b).图(b)中的小图表示震级与频度关系，粗线表示起算最小震级(M_min)，t₀和t₁表示计算采用的起始时间和截止时间，Δt表示统计时间步长，M_max为h值推测的最大余震震级

Figure  2.  M-t map of the M_L≥2.0 earthquakes in the Yutian M_S7.3 earthquake sequence (a) and attenuation coefficient h-value of the aftershocks. The inset in Fig.2b shows the relationship between the magnitude and frequency of aftershocks. t₀ and t₁ are the initial and end times of the aftershocks used. The thick line marks the minimum magnitude (M_min) of aftershocks. Δt is the time step of the calculation. M_max is the calculated maximal magnitude of the aftershocks

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表  1  2014年于田M_S7.3地震序列中M_S≥4.0地震目录

Table  1.  M_S≥4.0 earthquake catalog of the Yutian M_S7.3 earthquake seuqence in 2014

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从空间分布上看，整个地震序列呈北东向分布，余震区长轴约70 km，短轴20 km(图 3).这与主震震源机制解和张勇等(2014)给出的地震沿NE--SW向断层面破裂的结果大体吻合.从余震分布看，余震主要集中在余震地区西南部分，主震和5级前震、余震均位于该地区.该部分的余震还呈现近南北向分布特征，东北部分余震较少，余震区中间部分出现一个余震空段.历史上，在余震区中间空段的北东侧，1982年11月1日曾发生于田M_S5.5地震(图 3).考虑到地震的定位误差，M_S5.5地震及其余震可能位于2014年于田M_S7.3地震的余震区内，这样就可以部分解释M_S7.3地震序列在中间余震较少的原因.需要指出的是，该地区监测能力较差，M_L2.0余震记录不全，部分M_L2.0—3.0地震的位置也不准确，上述空间分布只是大致特征.此外，余震区西南部分地震呈现近南北向分布，与主震的震源机制解明显不一致，也是一个需要研究的问题.

图  3  2014年于田M_S7.3地震序列中M_L≥2.0及1982年11月1日于田M_S5.5地震序列中M_L≥4.0地震分布图

余震资料来源于全国地震编目系统(中国地震台网中心，2014b)

Figure  3.  Distribution of M_L≥2.0 aftershocks of the Yutian M_S7.3 earthquake sequence in 2014 and the M_L≥4.0 aftershocks of earthquake sequence of the Yutian M_S5.5 on November 1, 1982

The aftershock data are from National Earthquake Cataloging System(China Earthquake Networks Center, 2014b)

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对比2014年于田M_S7.3地震序列前震与余震的G-R关系图(图 4)可以看到，其前震的b值0.54，明显低于余震的b值0.66，也低于该地区2001—2007年正常地震活动的b值0.91(图 4c).前震b值较低是判断正常序列活动和前震序列活动的一个异常指标，这次于田M_S7.3地震序列的前震也符合这个特征.由于前震与主震时间间隔较短及地震次数少，本文没有计算前震的频度衰减系数h值.

图  4  于田地区不同时段G-R关系图

(a)前震(2014-02-11)；(b)余震(2014-02-12—20)；(c)正常地震地震活动(2001—2007年)

Figure  4.  Map showing the G-R relationships for different time-periods in the Yutian area

(a) Foreshocks on February 11, 2014; (b) Aftershocks during February 12 to 20, 2014; (c) Regional normal seismicity in 2001—2007

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2.   2014年于田M_S7.3地震地质构造背景分析

2014年于田M_S7.3地震震中位于阿尔金断裂带尾部拉张区内，阿尔金断裂带主干部分由于青藏高原主体地区向北运动，形成了高速左旋走滑作用，其全新世滑动速率大致为12—17.5 mm/a(徐锡伟等，2003；Zhang et al，2006)(图 1)，而在阿尔金断裂带南端向SW方向延伸时，断层左旋走滑运动的尾部拉张作用直接控制了区域内的地壳形变特征，形成了由多条NE或NNE走向断裂雁行状排列的断裂系，包括阿什库勒断裂、苦牙克断裂、郭扎错断裂等(图 5)，并在这些断裂附近形成了拉张型盆地和湖泊，其中包括阿什库勒盆地，并在盆地内部伴随有新生代火山活动，新构造活动强烈(国家地震局阿尔金活动断裂带课题组，1992；Taylor，Yin，2009；徐锡伟等，2011；潘家伟，2011；Furuya，Yasuda，2011；Xu et al，2013)(图 5).

图  5  2014年于田M_S7.3地震区主要活动断裂构造及历史地震分布.断裂数据引自Li等(2012)

Figure  5.  Main active faults and historical earthquake distribution around the Yutian M_S7.3 earthquake in 2014. Fault lines are modified from Li et al (2012)

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2008年3月21日在该区域内的近南北向断裂上发生了于田M_S7.3地震.地震发生后，Xu等(2013)对该地震地表破裂进行了实地考察，认为2008年于田M_S7.3地震位于阿尔金断裂带西南端的尾端张性构造区内，是NE向左旋走滑断层尾端拉张作用而形成的断层谷地，并给出了该尾端拉张区周边各断层的大体活动特征；潘家伟(2011)通过对该区域L and sat 7卫星影像解译，给出了与Xu等(2013)相似的区域主要断裂活动特征和2008年于田M_S7.3地震地表破裂情况；尹光华等(2008)也给出了与上述类似的结果；Furuya和Yasuda(2011)沿用了Taylor和Yin(2009)的区域断裂活动特征资料，利用InSAR图像对2008年于田M_S7.3地震同震位错反演后，认为该地震可能存在两个破裂面，即NW向拉张型主破裂面和NE向左旋走滑次破裂面，并指出这次地震的正断破裂特征是阿尔金断裂带与左旋走滑的郭扎错断裂之间转换带内部变形的体现.

根据前人在研究2008年于田M_S7.3地震时给出的区域断裂活动特征，结合2014年2月12日于田M_S7.3地震发生位置，本文认为2014年M_S7.3地震发生在该区域内的阿什库勒断裂(图 5). 国土资源部大陆构造与动力学国家重点实验室(2014)根据卫星影像资料在该断裂上发现了10 km长的NE向地表破裂带.阿什库勒断裂与其南侧的苦牙克断裂东、西两支一起构成阿尔金断裂带的尾部左旋兼拉张运动特征，两条断裂在北段相距不足5 km(国家地震局阿尔金活动断裂带课题组，1992). 潘家伟(2011)对阿什库勒断裂和苦牙克断裂的构造解译后认为，阿什库勒断裂与苦牙克断裂带东、西两支之间在张剪性作用下形成了许多小型盆地，并在南段与发生2008年M_S7.3地震的正断层相连(图 5).对于阿什库勒断裂的活动特征，前人的研究均认为该断裂具有左旋走滑和正断特征(徐锡伟等，2011；潘家伟，2011；Furuya，Yasuda，2011；Xu et al，2013).该断裂曾发生多次5级以上中强震，其中包括1978年7月31日西藏吉利雅山口M_S5.1地震，1980年10月7日于田M_S5.8地震，1982年11月1日民丰南M_S5.5地震，以及2012年8月12日于田M_S6.2地震.综上所述，2014年于田M_S7.3地震以走滑错动为主，发生在阿尔金断裂带尾端，是阿什库勒断裂北段走滑作用的结果.

根据上述的断裂活动情况，利用房立华(2014)提供的主震和余震精定位资料，分析了2008年M_S7.3地震、2012年M_S6.2地震和2014年M_S7.3地震的余震展布特征(图 6).

图  6  于田地区中、强地震及其余震分布特征

图中除2014年M_S7.3地震的余震为5日内发生外，其它各次地震的余震均为3个月内.断裂数据引自Li等(2012)；2014年地震序列为房立华(2014)给出的精定位目录，其余均来自全国地震编目系统(中国地震台网中心，2014b)

Figure  6.  Distribution of moderate-strong earthquakes and their aftershocks in Yutian area

Aftershocks of the 2014 M_S7.3 earthquake in five days are given, and those of other moderate-strong earthquakes in three months are given. Fault lines are modified from Li et al (2012); earthquake catalog of the Yutian M_S7.3 in 2014 are from the relocation results of Fang (2014); other catalogs are from National Earthquake Cataloging System (China Earthquake Networks Center, 2014b)

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图 6中黄色实心圆表示2008年3月21日M_S7.3地震及余震，地域分布较广，这可能与该地震震源机制解所展示的正断活动有关.其破裂面走向203°，倾角为52°，滑动角-74°，且可能还夹着NE向左旋走滑的破裂，显示这次地震可能是近南北走向并西倾的正断层与阿什库勒左旋走滑断裂南端共同作用的结果(Furuya，Yasuda，2011).正断层的破裂是该地震的主要破裂特征(张国宏等，2011；Xu et al，2013).

图 6中红色实心圆表示2014年M_S7.3主震及余震的精定位结果.根据其余震展布情况，在主震南西侧存在着与主震震源机制不一致的余震分布区，根据这一特点可将余震区域分为两个部分：红色椭圆区和黑色虚线椭圆区.其中红色椭圆区为2014年M_S7.3地震的主余震分布区，长度约为65 km，宽度约为15 km，所有M_L≥4.0余震均分布在该区.2014年M_S7.3地震的余震展布于主震的两侧，其中南西侧余震分布较广，北东侧也有余震分布，而其中间段却极少有余震分布，显示其可能存在着尚未破裂的空区.空段内部在1982年11月1日曾发生M_S5.5地震，且与此次M_S7.3地震震源机制解一致. M_S5.5主震与3个月内发生的两次M_L≥4.0余震分布显示(图 6中灰色实心圆)，该主震的破裂面可能占到2014年M_S7.3地震中间未破裂段的一半左右，因此在2014年M_S7.3地震余震区内的破裂空段上发生与主震震级相当的地震可能性不大.

图 6中黑色虚线椭圆区表示2014年M_S7.3地震余震区的另一部分，大致呈近南北向分布，与主余震分布区(红色椭圆)存在着一定的角度，显示该次级余震分布区可能是2014年主破裂区外另一个被触发的地震破裂面.该区域长度为20 km左右，宽度为15 km，主要是M_L3.0左右余震活动，显示这个次级余震分布区可能是由主震触发出的另一方向小震分布区.

与新疆台网给出的前震与主震在同一位置分布有所不同(图 3)，精定位给出的2014年2月11日M_S5.4前震位于这次地震的次级余震分布区附近，但有部分其它前震位于主余震分布区(图 6中的蓝色实心圆).

图 6中绿色虚线椭圆区表示2012年M_S6.2地震序列的余震分布区.该地震的震源机制解参数中断层节面Ⅰ走向215°，倾角47°，滑动角-52°；节面Ⅱ走向346°，倾角55°，滑动角-123°(Global CMT Catalog，2014).根据M_S6.2地震的余震主要分布在其南西侧(图 6中的绿色实心圆)，且位于整体左旋构造环境中，节面Ⅰ与主断裂一致，可以判定M_S6.2地震应该发生在苦牙克断裂上，节面Ⅰ为主破裂面，为拉张型破裂. 2014年M_S5.4前震发生在M_S6.2地震的余震区范围内，根据中国地震台网(2014a)给出的震源机制解参数，M_S5.4前震震源机制解为左旋走滑特征，M_S6.2地震同样也具有左旋走滑分量，显示2012年M_S6.2地震对2014年M_S5.4前震具有很大的激发作用(图 6).从震源机制解看，M_S6.2地震触发M_S5.4前震，震源机制解从拉张型转变为以左旋走滑为主，发震区域也向左迁移，可见M_S6.2地震的发震断层苦牙克断裂以张性为主，同时也具有左旋走滑特征.

2014年M_S7.3地震的次级余震区与2012年M_S6.2余震区部分重合，显示M_S6.2地震对2014年M_S7.3主震的次余震分布区有触发作用，M_S6.2的张性破裂对阿什库勒断裂北段走滑性质的主余震分布区也有触发作用；而位于M_S6.2主震附近的2014年M_S5.4前震，其余震也有部分分布在2014年M_S7.3地震的主余震分布区，表明M_S5.4前震对M_S7.3地震也有直接触发作用.从震源机制解看，2014年M_S5.4前震与M_S7.3主震相似，均表现为左旋走滑特征，发生区域则由苦牙克断裂进一步左转至北侧的阿什库勒断裂；两者之间近南北向的伸展构造，分布了一系列3级余震，连接了M_S5.4前震与M_S7.3主震.

根据上述资料分析，本文认为2012年M_S6.2地震与2014年M_S7.3地震是在同一左旋走滑运动力源作用下不同时间的破裂事件，2012年M_S6.2地震及其附近发生的2014年2月11日M_S5.4前震激发了2014年M_S7.3主震破裂的发生.

根据上述结果，我们建立了于田地区的地震发生模式(图 7).根据Furuya和Yasuda(2011)给出的结果，2008年于田M_S7.3地震可能存在着近南北向的拉张破裂面以及被触发的NE向左旋走滑破裂面，其中近南北向的拉张破裂面是地震事件发生的主要断层面，NE向走滑断裂的存在可以更好地解释其根据InSAR得到的位移场.在该模式中，2008年M_S7.3地震破裂使得该破裂带两侧地壳拉伸作用短时间增大，且通过苦牙克断裂和阿什库勒断裂的左旋走滑和拉伸作用调整，2012年M_S6.2地震和2014年M_S7.3地震与这种调整作用相关.

图  7  于田地区2008年M_S7.3地震以来各次强震发震模式及其余震分布

Figure  7.  Seismogenic pattern of the earthquakes since the Yutian M_S7.3 earthquake in 2008

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2012年8月12日M_S6.2地震是阿什库勒断裂北段与南段左旋走滑速率差异引起的拉张兼具走滑作用的错动.当阿什库勒断裂北段左旋速率大于南段左旋速率(如图 7所示a > b)时，会在断裂附近局部伸展并形成小型构造盆地(潘家伟，2011)，2012年M_S6.2地震的张性破裂面，与2014年2月12日M_S7.3地震的主破裂面和次级余震分布区一起围限了小盆地(图 5)，表明围限盆地的各断裂之间存在着相同的力源(图 7).左旋走滑断裂引起的盆地内部地壳形变顺时针旋转是这一力源作用的结果，其北侧的阿什库勒断裂和南侧的苦牙克断裂均表现为左旋走滑性质，引发了2014年M_S7.3地震和2012年M_S6.2地震，其中间近南北向断裂由于规模小而容易受到主断裂上强震触发作用而形成小震集中分布.总体而言，2012年M_S6.2地震与2014年2月12日M_S7.3地震均为小型构造盆地顺时针旋转运动的体现，2012年M_S6.2地震对2014年M_S7.3地震有一定的激发作用.

此外，该断裂系中在2008年3月21日M_S7.3地震与2014年2月12日M_S7.3地震之间的苦牙克断裂上还存在着约50 km的未破裂段(图 6中红色虚线框)，虽然该空段在1978年和1980年曾发生两次M_S5.0以上地震，但两次地震并不足以填满该空段.该空段至少还有35 km未破裂，根据Wells和Coppersmith(1994)给出的经验公式，该段可发生M_W6.9左右的强震；同样阿什库勒断裂上也有60 km的空段，如果1次破裂则震级可达M_W7.1左右.因此虽然于田地区2008年以来已发生2次M_S > 7.0地震，但该地区仍然存在着发生较强地震的背景.

3.   讨论与结论

2014年2月12日于田M_S7.3地震发生在阿尔金断裂带南部尾端拉张区的NE向阿什库勒断裂北段，震源机制解为左旋走滑.震前1天曾发生M_S5.4前震，震后余震活动频繁，余震衰减目前比较正常，该地震序列为前震—主震—余震型.这次地震前震序列的b值明显低于余震序列b值和该区正常地震活动的b值.

2014年于田M_S7.3地震的余震区范围长轴约70 km，呈NE向分布；短轴约20 km.这次地震可能存在着NE向走滑型的主余震分布区和近N--S向的次级余震分布区.在主余震分布区中部存在一个约40 km的余震空段，虽然该空段内曾发生1982年11月1日M_S5.5地震，但震级偏低，仍需注意该空段发生中强震的可能.需要指出的是，这次余震区分布方向与主震破裂方向在余震区的西南部分存在一定差异.为解释这种差异，本文提出将余震区分为两部分.由于这次地震位于活动构造研究程度较低以及地震台网稀疏的地区，上述结果仅是一个推测，仍需要新的观测资料如次级破裂区的震源机制解和余震精定位结果的进一步积累来证实.整体上讲，2014年于田M_S7.3地震的余震区呈NE方向分布.

阿尔金断裂带尾端近期接连发生2008年3月21日M_S7.3地震、2012年8月12日M_S6.2地震和2014年2月12日M_S7.3地震. 2008年M_S7.3地震发生在尾端南部的正断层上，该地震发生后，使得区域的伸展作用增强，并激发了2012年M_S6.2地震和2014年M_S7.3地震所在的苦牙克断裂和阿什库勒断裂进一步左旋运动；2012年M_S6.2地震的拉张错动以及2014年2月11日M_S5.4前震的左旋走滑运动，也激发了2014年M_S7.3地震的发生.在NE向的阿尔金断裂带尾端向SW方向延伸过程中，左旋走滑作用逐渐转换为拉张作用，后续地震的发生均受到前面地震的激发作用.

虽然于田地区近几年连续发生强震，但2008年M_S7.3地震与2014年M_S7.3地震之间仍有未破裂段，附近断裂也存在未破裂段，因此该地区未来仍具备发生较强地震的背景.

中国地震局地球物理研究所房立华、蒋长胜为本研究提供了2014年于田M_S7.3地震序列的精定位目录，审稿专家为本文提出了宝贵的修改建议.在此一并表示诚挚的谢意.