中国地震  2024, Vol. 40 Issue (1): 260-270
2024年1月23日新疆乌什7.1级地震震源参数的初步分析
徐佳静, 韩光洁, 席楠, 张雅茜, 孙丽     
中国地震台网中心, 北京 100045
摘要:北京时间2024年1月23日2时9分, 新疆阿克苏地区乌什县(41.26°N, 78.63°E)发生7.1级地震。中国地震预警网于震后12.2 s产出首报预警信息, 中国地震台网中心于震后3 min发布自动速报结果, 震后13 min发布正式速报结果, 同时联合多家单位启动地震应急产品产出工作, 产出震源参数、地震构造、历史地震、余震精定位、震源机制和震源破裂过程等应急产品。结果显示, 本次地震是一次发生在青藏高原西缘的逆冲型地震事件, 余震展布呈NEE向; 主震破裂持续时间约15 s, 主要能量约在震后8 s释放, 最大位移量约2.3 m, 破裂长度约32 km; 极震区推测烈度达Ⅷ度, 区域涉及乌什县、阿合奇县, 面积约4614 km2; 震中附近多个台站峰值加速度值大于该区设防标准, 存在造成部分房屋和道路损坏的可能, 经对比, 与实际震害调查结果相吻合。
关键词乌什地震    数据产品    震源机制    破裂过程    地震烈度    
Preliminary analysis of source parameters of the Wushi M7.1 Earthquake on January 23, 2024, Xinjing Uygur Autonomous Region
Xu Jiajing, Han Guangjie, Xi Nan, Zhang Yaxi, Sun Li     
China Earthquake Networks Center, Beijing 100045, China
Abstract: At 2:9 on January 23, 2024, Beijing time, an earthquake of magnitude 7.1 occurred in Wushi, Aksu Prefecture, Xinjing Uygur Autonomous Region(41.26°N, 78.63°E). The China Earthquake Early Warning Network issued the first early warning results in 12.2 seconds after the earthquake. The China Earthquake Networks Center released the automatic rapid report results in 3 minutes after the earthquake and the official rapid report results in 13 minutes after the earthquake. Cooperated with multiple units, the China Earthquake Networks Center produced emergency products, including source parameters, seismic tectonics, historical earthquakes, aftershock location, source mechanisms and source rupture process. The results showed that the earthquake was a thrusting event that occurred on the western margin of the Qinghai-Tibet Plateau, with the aftershock distributed in a NEE direction. The duration of the rupture was about 15 seconds, and the majority energy released in 8 seconds after the earthquake. The maximum slip reached 2.3 meters, and the rupture length was about 32 kilometers. The predicted intensity of the epicenter area reaches Ⅷ, involving Wushi county and Aheqi county, with a total area of about 4614 km2. The peak acceleration values of multiple stations near the epicenter were greater than the fortification standards of the area, which may cause damage to some houses and roads, which is consistent with the actual seismic damage investigation results.
Key words: The Wushi earthquake     Data products     Focal mechanism     Rupture process     Seismic intensity    
0 引言

据中国地震台网正式测定,2024年1月23日2时9分新疆阿克苏地区乌什县(41.26°N,78.63°E)发生7.1级地震,震源深度22km 。此次地震位于青藏高原西缘的南天山地震带,震中附近存在迈丹—沙依拉姆断裂和阔克沙勒断裂(图 1)。受印度板块对欧亚板块强烈碰撞和持续挤压的影响,该地震构造带地质活动活跃,据历史地震目录,平均7年左右发生一次7级以上地震,最近一次为2023年2月23日塔吉克斯坦7.2级地震。

http://www.cenc.ac.cn/cenc/dzxx/409457/index.html

图 1 新疆阿克苏地区乌什县7.1级地震区域地震构造(中国地震局地质研究所吴熙彦提供)

本次地震震中位于乌什县亚曼苏柯尔克孜族乡境内,20km内无乡镇驻地分布,震中距阿合奇县41km、距乌什县50km。震中附近海拔约3048m,人口极其稀少,震中50km范围内人口数约7万,100km范围内约14万。地震造成周边震感强烈,阿克苏、阿图什、喀什等地区震感强烈。截至2024年1月24日10时,地震共造成3人遇难、5人受伤,转移安置12626人,当地部分房屋、供水供热线路和交通设施等受损

https://baijiahao.baidu.com/s?id=1788956250725164896

1 地震参数速报

中国地震预警网在震后12.2s使用9个台站数据产出本次地震首报预警信息(图 2),震级为5.8级。最早触发的台站为XJ/PH002,震中距31km,震后24.9s发布的震级达到最大值,为7.0级。由于该地区台站较稀疏,故发布首报预警信息的用时较长,与正式速报地震参数相比,发布的首报预警信息震级偏差为-1.3,震中位置偏差为2.5km。中国地震台网中心(CENC)在震后3min内发布自动速报结果,震中位于新疆阿克苏地区乌什县(41.24°N,78.72°E),震级7.0级;震后13min发布正式速报结果,震中位于新疆阿克苏地区乌什县(41.26°N,78.63°E),震级7.1级,震源深度22km。震后20min中国地震台网中心完成震源机制解反演,矩震级为MW7.0。随后,美国地质调查局(USGS) 、德国波茨坦地学中心(GFZ)和欧洲地中海地震中心(EMSC)等国际地震机构也先后给出了本次地震的测定参数(表 1,统计截止时间为2024年1月24日14点),统计结果显示,此次地震各机构给出的震中位置与矩震级基本一致,均为MW7.0。

图 2 新疆乌什7.1级地震首报预警使用的台站分布

https://earthquake.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us7000lsze/executive

https://geofon.gfz-potsdam.de/old/eqinfo/event.php?id=gfz2024bntm

https://www.emsc-csem.org/Earthquake_information/earthquake.php?id=1609312

表 1 新疆乌什7.1级地震全球各地震学机构的矩震级测定结果
2 应急产品产出

中国地台网中心地震测震站网应急产品产出服务最早可追溯到2008年(邹立晔等,20182019),截至2024年1月已完成国内外大震应急产品产出500余次。随着应急产品产出工作的时效性与准确性的提高,中国地震台网中心已实现震后各类应急产品和图集产出和汇集工作的自动化(邓文泽等,2021梁皓等,2022徐泰然等,2022张建勇等,2022支明等,2022张雅茜等,2023Han et al,2024),包括震源参数、区域地震构造、历史地震、震源机制解、余震精定位、推测地震烈度分布、震源破裂过程等应急产品。新疆乌什7.1级地震发生后,中国地震台网中心联合地震系统多家单位,于震后23min自动产出第一版《2024年1月23日新疆阿克苏地区乌什县7.1级地震应急数据产品综合图集》,随后不断更新,并于1月23日16时更新为最终版本。各类应急产品为震后应急救援工作、地震趋势判定、孕震机理研究等提供了第一手数据资料。

2.1 历史地震和台站分布

本次地震震中50km范围内分布8个地震台站,100km范围内分布30个地震台站,200km范围内分布160个地震台站,距震中最近的台站为基本站PH002,震中距约为31km(图 3)。据历史地震统计,1970年以来震中50km范围内发生过6.0级以上地震1次,最大地震为本次地震;震中100km范围内发生过6.0级以上地震6次,最大地震也为本次地震。

图 3 1970—2024年1月新疆乌什7.1级地震震中周边区域历史地震和台站分布
2.2 震源机制解

中国地震台网中心主要采用2种震源机制解反演方法,分别为针对国内中强地震(4.0≤M<6.0)的近场全波形反演方法(Herrmann,2013)和针对全球强震(M≥6.0)的W-phase方法(Kanamori et al,2008)。本次地震的震源机制解采用W-phase方法,反演结果为:矩震级MW7.0,质心深度约19km;断层节面Ⅰ的走向、倾角和滑动角分别为113°、60°、131°,断层节面Ⅱ的走向、倾角和滑动角分别为233°、49°、41°(图 4)。初步判断该地震为一次逆冲型为主的事件。

图 4 新疆乌什7.1级地震震源机制解

由该区域内历史5级以上地震的震源机制解 (图 5)可见,该区域地震大多以逆冲型为主。本研究还收集了不同国际机构关于本次地震的震源机制解反演结果(表 2),除德国波茨坦地学中心(GFZ)外各机构反演得到的各节面差异较小(走向差异约为3°,倾角和滑动角差异约为5°),这些差异可能是由于各机构使用的方法和数据资料不完全相同造成的。综合图 4表 2,各机构震源机制解结果基本一致,即本次地震为一次逆冲型事件。

⑥ 数据来源于全球矩心矩张量数据中心(GCMT) https://www.globalcmt.org

图 5 历史震源机制解分布(数据源自GCMT)

表 2 新疆乌什7.1级地震震源机制解各机构产出结果
2.3 余震精定位

截至2024年1月25日7时50分,新疆乌什7.1级地震序列共记录到M≥1.0余震1108次(图 6(a)),其中5.0~5.9级地震6次,4.0~4.9级地震18次,3.0~3.9级地震105次。最大余震为1月24日4时38分新疆克孜勒苏州阿合奇县5.7级地震,距主震震中约22km,余震大体呈NEE向展布,分为两个地震丛集。为进一步研究断层的结构形态,本文沿地震展布方向绘制重定位结果的深度剖面图(图 6(b)6(c)),由图可见余震震源深度集中在8~18km之间,两个地震丛集间存在一个约10km宽的空区。

图 6 乌什7.1级地震余震分布(中国地震局地球物理研究所房立华提供) (a)余震序列精定位;(b)AA′深度剖面余震分布;(c)BB′深度剖面余震分布
2.4 震源破裂过程

中国地震台网中心采用迭代反褶积和叠加IDS(Iterative Deconvolution and Stacking)方法(郑绪君等,2018Zhang et al,2014戴丹青等,2023),使用近场强震动台站三分量加速度数据反演本次地震的破裂过程(图 7)。结果显示,整个地震能量释放较为集中,主震破裂过程持续时间约15s,主要能量约在震后8s释放,破裂长度约32km,其最大滑移量为2.3m,位于破裂初始点NE方向19km。

图 7 新疆乌什7.1级地震震源破裂过程 (a)滑动量分布在地面的投影;(b)震源时间函数;(c)断层面上静态滑动量分布
2.5 地震动强度分布

中国地震台网中心自主研发的烈度速报系统通过实时接收并处理分析台站波形数据,利用震源参数和实测地震仪器烈度,结合区域构造快速判断地震破裂断层方向和破裂分布,同时对烈度衰减关系进行修正,快速评估地震烈度分布,产出地震烈度速报结果。新疆乌什7.1级地震后,烈度速报系统在震后6min内产出仪器地震烈度图(图 8),并在震后2h内持续更新,根据台站实测数据,结合该区域地震动衰减经验模型、余震分布、震源机制等结果对推测地震烈度进行修正,得到推测地震烈度分布图(图 9)和峰值加速度分布图(图 10)。

图 8 新疆乌什7.1级地震仪器烈度分布

图 9 新疆乌什7.1级地震推测烈度分布

图 10 新疆乌什7.1级地震峰值加速度分布

地震发生后2h内,中国地震台网中心烈度速报系统共处理1436个符合要求的台站数据,地震仪器烈度达到Ⅶ度及以上的台站共15个,仪器烈度最高的台站为位于苏木塔什乡的一般站P0002,震中距为56km,仪器烈度达到8.8度(图 8)。根据图 9得出本次地震推测烈度最高达Ⅷ度,涉及乌什县、阿合奇县,面积约4614km2;Ⅶ度区涉及阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜州,面积约20454km2;Ⅵ度区以上面积约126776km2。由图 10可知,台站峰值加速度达到200cm/s2以上的台站共8个,峰值加速度最大的台站为P0002,峰值加速度为558.5cm/s2。根据GB50011—2010《建筑抗震设计规范》要求(中华人民共和国住房和城乡建设部等,2010),乌什县的抗震设防烈度为Ⅷ度,设计基本地震加速度值为200cm/s2;阿合奇县的抗震设防烈度为Ⅶ度,设计基本地震加速度值为100cm/s2。综合收集到的台站数据发现,震中附近多个台站峰值加速度高于该区域建筑抗震设计标准,表明此次地震很大可能会造成震中附近房屋损坏和道路破坏,但由于该区域人口稀疏,不会造成大规模的人口伤亡。

3 结语

2024年1月23日新疆乌什7.1级地震发生后,中国地震台网中心快速、准确地进行了主震和余震的参数测定,并联合地震系统多家单位利用各类地震数据和多种科学方法,完成了震后应急产品产出和汇集工作,为震情分析、震后应急救援等工作提供资料和参考依据。

综合各类应急产品并结合区域地震构造、震源机制解等结果,判断本次地震为一次发生在青藏高原西缘的逆冲型地震事件,真实破裂面为NE-SW向(走向113°,倾角60°,滑动角131°)。余震大体呈NEE向展布,震源深度集中在8~18km之间。本次地震主震破裂过程持续时间约15s,主要能量约在震后8s释放,最大位移量为2.3m,破裂长度约32km。烈度速报结果显示,此次地震极震区推测烈度达Ⅷ度,涉及乌什县、阿合奇县,面积约4614km2。根据烈度计台站数据记录,多个台站峰值加速度高于该区域建筑抗震设防标准,此次地震存在造成震中附近部分房屋损坏、道路破坏的可能,经对比,与实际震害调查结果相吻合。

致谢: 中国地震台网中心预警速报部应急产品产出服务工作组、中国地震局地质研究所、中国地震局地球物理研究所为本文提供了丰富的数据产品、应急图件和资料,在此一并表示感谢。
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