0 引言

据中国地震台网中心测定，2024年1月23日2时9分新疆乌什县发生M_S7.1地震(42.26°N，78.63°E)，震源深度22km，震中位于南天山西段的迈丹断裂。本次地震发生在2024年度全国地震重点危险区和新疆地震局划定的年度危险区内，年度预测正确。震前根据短临资料变化，新疆地震局向新疆维吾尔自治区政府上报震情专报，做了较好的短期预测。新疆维吾尔自治区政府采取了及时有效的工作措施，为有效减轻地震灾害损失发挥了重要作用。

本文将回顾7.1级地震前地震活动和地球物理观测异常，分析地震前异常的时间、空间特征，通过对2024年乌什7.1级地震的系统回顾和总结，优化新疆地区7级左右地震的预测指标，积累震例资料，为能够做出具有减灾实效的震前预报提供实践经验。

1 地震活动特征及背景异常

1900年以来，天山地震带(含境外)7级以上地震活动具有成组活动特征，3组平静期持续时间分别为29年、19年、31年(图 1)。1992年苏萨梅尔7.3级地震后，天山地震带7级地震平静31年，大震背景突出，2024年1月23日新疆乌什7.1级地震打破了该平静状态。

应力的高低与震级-频度关系中的b值成反比，根据低b值分布区域可以勾绘出活动断裂上可能存在的凹凸体(易桂喜等，2004)。基于天山地区2000—2023年M_S≥2.0地震(删除余震)，将研究区域进行0.1°×0.1°的网格化，以每个网格节点为圆心，以半径r=40km统计单元内的地震资料，进行b值空间扫描。结果显示，震前乌什附近地区b值存在异常，是强震发生的危险区域，乌什7.1级地震发生在低b值区，反映震前震源区有较高的应力积累水平(图 2)。

震源机制一致性参数是衡量地震震源释放应力场与区域应力场一致性程度的定量指标(陈颙，1978；Michael et al，1990；刁桂苓等，2004)。利用天山地震带2003—2023年M_S≥3.5地震的震源机制解资料，采用应力张量反演方法(李金等，2015)，计算震源机制一致性参数(Misfit)，并绘制应力张量方差(variance)的空间分布图。结果显示，乌什—阿图什地区应力张量方差低值，震源机制存在较好的一致性(图 3)，2024年1月23日乌什7.1级地震发生在异常区域内。

乌什7.1级地震发生在天山地震带长期平静的状态下，b值和震源机制一致性结果反映出震前震源区处于高应力积累水平，震前乌什附近区域大震背景突出。此次乌什7.1级地震位于中国大陆长期地震重点危险区内。

2 中短期阶段异常特征 2.1 地震活动主要异常特征

2024年乌什7.1级地震发生前，新疆地区先后出现地震平静、围空、带状分布、4级地震空间集中活动、地震高频等地震活动异常，这些异常在震前2年至震前2个月先后出现，异常预测区域主要集中在新疆南天山西段，预测的震级水平多为6~7级。乌什7.1级地震前，测震学科在年度会商时提出6~7级地震预测意见，震前1个月在周、月震情会商中提出6级左右地震预测意见，核心依据如下：

(1) 新疆地区6级地震平静。2020年6月于田6.4级地震后，新疆地区6级地震出现了948天的平静，2023年1月沙雅6.1级地震打破了该平静状态。自1900年以来，新疆地区6级地震平静时间平均间隔400天，平均值加1倍均方差为840天，2024年乌什7.1级地震发生在平静打破后12个月。

(2) 新疆地区5级地震平静。乌什7.1级地震前新疆地区5级地震平静显著。2023年2月27日温宿5.1级地震后，新疆地区5级地震平静254天，被11月8日阿图什5.4级地震打破。统计资料显示(孟令媛等，2020；聂晓红等，2020)，平静打破后1年新疆地区发生6级以上地震的可能性较大(13/17)，优势发震区域为南天山西段，平静打破具有短期预测意义。新疆地区5级地震平静打破后76天发生乌什7.1级地震，震中位于南天山西段地区。

(3) 西昆仑—天山带5级地震围空和条带。地震空区和地震条带是7级以上强震的重要异常判据。2021年9月至2022年12月，新疆5级地震主要分布在天山地震带和西昆仑地震带，形成了地震围空和地震条带相交的图像(图 4)，乌什7.1级地震位于围空边缘、条带北端。

(4) 4级地震空间集中活动。2023年2月23日塔吉克斯坦7.2级地震后，新疆4级以上地震在新疆库车—乌恰地区形成集中区(图 5)。历史震例显示，若新疆及周边7级地震后4级地震形成集中活动区域，其后1年集中区及附近地区发生6级以上地震比例为14/21，优势发震时间为集中区形成后的7个月内。2024年乌什7.1级地震发生在4级地震集中区形成后的5个月内。

(5) 新疆4级以上震群活跃。2022年10月以来，新疆及邻区4级以上震群年频次达到8次，且集中分布于南天山西段和西昆仑地区。1970年以来，类似异常出现过7次，其中在1年内新疆及邻区发生7级以上地震的有5次。乌什7.1级地震发生在4级以上震群活跃时段。

(6) 新疆地区3级地震高频。2022年6月起，新疆地区3级以上地震频度持续高值(图 6)。历史震例显示，2006年以来3级以上地震5个月累积频度超过60次，且高频持续3个月以上，则异常转折后1年内新疆地区发生6.5级以上地震的比例为7/10，优势区域为南天山西段—西昆仑和天山中段地区。2024年乌什7.1级地震发生在高频过程中。

(7) 新疆地区M_L4.0地震高频。2023年10月24—31日，新疆地区发生7次M_L4.0以上地震，出现高频异常。统计显示，1970年以来新疆地区M_L4.0以上地震共出现10次周频次达7次的高频异常，其后南天山西段及附近地区在3个月内有6级左右地震对应的占7次。该异常为乌什7.1级地震前的短期预测依据。

(8) 阿富汗6.4级中源地震影响。2024年1月11日阿富汗发生6.4级中源地震，震源深度220km(图 7)。统计显示，1970年以来该地区发生42组6级以上中源地震，其中18组地震后6个月内新疆地区发生5.5级以上地震(18/42)，6级以上地震有11组。此次6.4级中源地震后12天，新疆地区发生乌什7.1级地震。

乌什7.1级地震前地震活动异常较为显著，长、中、短期异常均有较好的预测效果，中、短期阶段强度预测依据主要有新疆地区6级地震平静、5级地震平静、5级地震围空和条带、4级震群活跃、3级和4级以上地震高频等，预测强度为6~7级，短期阶段新疆地区5级地震平静打破，预测强度6级以上，M_L4.0地震高频、阿富汗6.4级中源地震对应震级6级左右，由于中源地震震级偏小，地震窗口等大震短临指标未出现异常，测震学科短临预测震级偏低。历史震例显示，测震学科异常是新疆地区地震强度预测的重要依据(王琼等，2013；聂晓红等，2014；宋治平等，2020)。

2.2 地球物理观测异常

乌什7.1级地震震中500km范围内有46个定点地球物理观测台站以及流动重力、流动GNSS、流动地磁等观测点。震前洞体应变、地倾斜、电磁、岩石地温、温泉氢气、重力场等观测资料出现中、短期异常变化。乌什7.1级地震前，电磁学科在新疆地震局年度会商中提出6~7级地震预测意见，震前1个月在周例会、月震情会商中提出6~7级地震预测意见；形变、流体学科在年度会商、周例会、月会商中均提出6级左右地震预测意见。震前电磁学科对时、空、强预测准确，形变学科在地点上预测准确、震级偏低，流体学科在南天山西段观测点少，地点判定难度较大。核心依据如下：

(1) 乌什洞体应变NS分量。2022年5月12日之后乌什洞体应变NS分量出现压缩变化，乌什7.1级地震前异常幅度达到3.4×10^-6，为正常年变幅度的13倍(图 8)，为巨幅中期异常，预测强度6~7级。异常过程中发生乌什7.1级地震，震中距49km，该异常反映震源区附近NS向挤压作用显著。

(2) 乌什垂直摆倾斜EW分量。2023年10月8—10日乌什垂直摆倾斜EW分量加速E倾0.17″，11—14日转为快速W倾，15日以后速率恢复正常(图 9)，为短期异常，异常结束后100天发生乌什7.1级地震，震中距49km。

(3) 喀什地磁拟合差值。喀什地磁Z分量拟合差值2023年2月出现低值异常。将拟合差值低于2倍均方差且持续时间超过1个月作为异常标准，其后1年台站周边300km范围内发生6级以上地震的对应率为90%。异常过程中发生乌什7.1级地震，震后异常持续。

(4) 地磁垂直强度极化。2023年3月27日，新疆、青海、西藏交界地区出现地磁垂直强度极化异常(图 10)，异常面积约为296×104km²。震例显示(艾萨·伊斯马伊力等，2023)，异常区2024年3月27日之前存在发生6~7级地震的可能。乌什7.1级地震与目标地震“时空强”吻合，震后异常取消。

(5) 地磁逐日比。2023年11月27日，新疆南天山西段乌什、喀什地磁逐日比异常，2023年12月19日新疆南部地区地磁逐日比异常(图 10)。震例分析认为(艾萨·伊斯马伊力等，2021)，阈值线附近存在发生6级左右地震的可能，优势对应期2个月。其后2个月内异常区域内发生乌什7.1级地震。

(6) 电离层扰动。张衡一号电磁卫星观测数据显示，2024年1月8—12日氧离子浓度(NO⁺)和电子密度(Ne)在南天山西段出现高值异常(图 11)，乌什7.1级地震发生预测区边缘。新疆及周边6级震例显示，2020年伽师6.4级、2021年塔吉克斯坦6.1级和6.4级地震前均出现过类似变化，为短临前兆异常。

(7) 格达良岩石地温。乌什7.1级地震前1个月，格达良33m、43.1m基岩温度再次出现大幅波动变化(图 12)。历史震例显示，2020年伽师6.4级地震前，西克尔台观测到清晰的异常变化(陈顺云等，2021)，该异常幅度大，且具有短临预测意义。乌什7.1级地震距离观测点219km，震后异常结束。

(8) 扎尔干特井流量。扎尔干特井为哈萨克斯坦交换资料，数据为日测值。2024年1月8日流量测值快速上升(图 13)，1月23日发生乌什7.1级地震，震中距为360km，该异常为短临异常。

(9) 阿克陶木吉乡温泉氢气。阿克陶木吉乡气体观测为中国地震局预测研究所架设的观测项目，观测起始时间为2022年5月17日，主要测项为氢气。2024年1月7—22日出现超阈值现象(图 14)，最高值达到18.389ppm，随后发生乌什7.1级地震，震中距570km。震前因网络故障，未能及时获取数据，异常为震后总结。

地球物理观测在乌什7.1级地震前中、短期异常较为显著，时空强三要素预测准确。乌什洞体应变、乌什垂直摆、乌什地磁逐日比、流动地磁、垂直强度极化等异常交汇于乌什附近地区，对地点预测具有明显的指示意义(图 10)，这些异常大多在短临阶段出现，存在向震中逼近的过程；乌什洞体应变、岩石地温、地磁垂直强度极化、喀什地磁拟合差值等异常预测震级为6~7级，其余大多数异常预测震级为6级左右。震情研判过程中，地球物理观测异常是新疆地区地震地点和时间预测的重要依据，乌什7.1级地震前电磁学科对震级的短期预测更为准确，提出了6~7级地震的预测意见。

3 异常特征及预测处置过程

乌什7.1级地震前，新疆地区长期、中期到短期异常配套性较好，长期存在天山地震带7级地震平静、b值、震源机制一致性、乌什洞体应变等异常，反映乌什附近地区可能处于高应力积累水平状态。

根据新疆5级地震平静、4级震群、3级地震高频、塔里木盆地显著地震、5级地震条带和空区等地震活动异常以及乌什洞体应变、柯坪地电阻率、喀什地磁、岩石地温、流动地磁、流动重力、GNSS等地球物理观测异常，2024年度新疆和全国地震趋势会商会判定南天山西段6~7级地震重点危险区。2023年度阿合奇—皮山6~7级地震危险区并未包含乌什地区，危险区以西80km处发生2023年2月塔吉克斯坦7.2级地震，部分异常对应取消，10月之前南天山西段异常变化并不突出，10月之后异常在乌什附近地区最为集中，5级地震条带向北迁移至乌什地区、流动重力向东迁移至乌什附近，新增乌什流动地磁异常，乌什洞体应变巨幅压缩异常持续。10月新疆地震局年度会商将上一年度危险区向北收缩、向东扩展，确定了乌什—阿克陶6~7级地震危险区，11月新疆构造片区会商维持这一结论，12月全国年度会商将上一年度危险区向东扩展至乌什，增加了乌什县。

短临阶段出现新疆5级地震平静打破、4级地震高频、2级地震高频、中源显著地震、乌什垂直摆倾斜、地磁逐日比(2项)、地磁垂直强度极化、岩石地温、扎尔干特井流量等异常变化，为短期预测的重要依据，异常在乌什附近最为集中，存在逐渐向震中逼近的过程(图 10)。

2023年12月19日，中国地震台网中心、中国地震局预测研究所和新疆地震局召开专题会商，依据短期异常变化，提出南天山西段近期存在发生6级左右地震的预测意见。新疆地震局向新疆维吾尔自治区政府上报震情专报，提出新疆1~3个月发生6级左右地震的紧迫性进一步增强，概率最大的区域为乌什等8个县市。2023年12月20日，新疆维吾尔自治区领导对预测意见进行了批示。12月25日，新疆维吾尔自治区召开重点地区地震灾害防范应对工作视频会议，通报了全疆震情形势，着重强调要关注阿克苏地区乌什县等地，阿克苏地区、克孜勒苏柯尔克孜自治州两地均作了工作汇报。会后，新疆地震局领导带队赴南疆各地州开展指导服务。各重点地区党委政府第一时间部署落实，深入基层调研地震灾害防范应对准备工作，完善各行业地震应急预案修订，指导地县两级人民政府加大桌面演练、“双盲”演练、实战演练频次，全面树立应对大震巨灾临战思维。同时，加大物资前置储备，推动物资下沉基层到多灾易灾或交通不变偏远的乡镇(街道)、村(社区)，提升基层物资保障能力，确保灾后第一时间救助到位。

2024年1月23日，在南天山西段重点危险区内发生乌什7.1级地震，短临预测准确。震后应急救援力量第一时间赶赴灾区，科学高效开展人员搜救、卫生医疗、转移安置等工作。此次地震的应对工作具有“震前防范准备认真充分，震后应对处置有效迅速”的特点。

4 结论与讨论

(1) 乌什7.1级地震发生在2024年度全国地震重点危险区和新疆地震局划定的年度危险区内部，年度预测正确。震前b值、震源机制一致性参数和乌什洞体应变NS分量巨幅压缩变化反映震源区附近处于较高的应力状态，5级地震平静、5级地震围空和条带、4级以上地震震群、3级地震增强、盆地显著地震、乌什洞体应变、喀什地磁、地磁垂直强度极化、流动重力、流动地磁等异常为强度和地点的主要判定依据。

(2) 短期阶段，地震活动状态随时间由“平静”向“增强”转变，5级平静打破、4级地震高频、2级地震高频、中源显著地震对时间和强度具有预测意义。地球物理观测出现乌什垂直摆倾斜、喀什和乌什地磁逐日比、地磁低点位移(震后总结)、岩石地温、温泉氢气(震后总结)、扎尔干特井流量等显著变化，在震中附近地区形成异常叠加区，对地点和时间具有明显预测意义。整体来看，短临阶段对地点、时间预测准确，对震级预测偏低。

(3) 根据短临资料变化，2023年12月19日新疆地震局向新疆维吾尔自治区政府上报震情专报，新疆维吾尔自治区各级政府采取了及时有效的工作措施，为有效减轻地震灾害损失发挥了重要作用。乌什7.1级地震的预报工作受到新疆维吾尔自治区政府和中国地震局的联合表彰。

(4) 随着经济、社会发展，政府和社会层面对地震预报提出了更高要求，希望对地震三要素的预报更加精准。实际上，1970年以来乌什7.1级地震300km范围内无7级震例，1985年乌恰7.1级地震距离此次地震340km，时间间隔近40年，乌什7.1级震中附近的观测站点主要集中在200km以外地区，监测台网相对稀疏，资料积累和总结经验少，震中区域强度判定比较困难。震前未出现地震窗等大震短临预测指标，由于数据传输等原因，震后才发现木吉乡氢气、地磁低点位移等短临异常，导致当时短临报大震的信心不足。在今后的新疆地区震情研判中，需要考虑多种因素及异常综合演化特征，结合区域预测指标，争取做出更为精准的短临预测。