新疆努爾加水庫周邊區域地震活動性特征

摘要：水庫庫區附近的地震活動性對水庫的安全運行有重要影響。為了進一步理解構造活躍區地震活動與水庫蓄水的關系，以新疆努爾加水庫為例，采用模版匹配濾波方法對2014—2018年庫區附近的地震事件進行了檢測，完備震級（MC）由檢測前的1.1降低至0.5，b值為0.86。利用雙差定位法對檢測事件中的1 064個事件進行了重定位，地震定位結果及波形相似性分析顯示，水庫蓄水后在庫區下游形成的兩個地震叢集分屬于不同的發震構造。受庫區東西兩側昌吉背斜和喀拉扎背斜的控制，兩叢集地震活動分別位于積累了大量形變的反沖斷層上盤和背斜生長行成的膝折帶中。地震活動在時間上還與蓄水水位的周期性變化相關。根據地震活動時空演化特征推斷，庫水沿著砂礫巖層向下滲流，改變了介質強度或斷層的摩擦阻力，促使構造應力的釋放，這是地震活動增加的主要物理機制。

關鍵詞：努爾加水庫；微震檢測；波形互相關；地震定位；地震活動性

中圖分類號：P315.72文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2024）04-0503-14

doi：10.20015/j.cnki.ISSN1000-0666.2024.0056

0引言

隨著水庫在世界各地興建，人們陸續在多個水庫庫區附近觀測到與蓄水過程相關的破壞性地震（Gupta，2002；McGarr et al，2002），地震學研究中采用水庫觸發地震來描述這類特殊的地震活動。全球范圍內已有超過150余例水庫觸發地震的報道，其中40余例位于中國大陸地區（蔣海昆等，2014）。國內水庫觸發地震的報道主要集中在黃河以南地區，以西南、華東、華南地區居多，分布于不同的地質構造帶。天山區域是我國構造活動強烈的地質構造帶之一（張培震等，2003；張國民等，2005），區域內常有6級以上破壞性地震活動。但在天山區域卻少有水庫誘發地震的報道，僅有的兩個案例是位于南天山的克孜爾水庫1993年M4.4地震、2005年M5.3地震和恰普其海2006年M4.6地震（蔣海昆等，2014）。對于北天山區域水庫蓄水對區域地震活動影響的研究相對較少。

2015年1月位于北天山北坡中段的努爾加水庫建成蓄水，這是一座兼具供水、防洪、灌溉三大功能的控制性水利樞紐工程，總設計庫容為6 844萬m3，控制流域面積近8 000萬m2，屬于Ⅲ等中型水庫（王永濤，2011）。水庫位于三屯河流域的中低山區，距上游三屯河水庫17 km，距下游西干渠首7.3 km。在運行的第二年（2016年）庫區附近出現一系列地震活動，引起關注。開展努爾加水庫地震活動性的觀測研究為我們提供了一個進一步討論在北天山區域水庫蓄水與庫區周邊地震活動關系的良好機會。

本文對努爾加水庫蓄水前后庫區周邊地震活動的時空演化特征進行分析，討論水庫蓄水對庫區周邊地震活動的影響。采用模版匹配濾波（Peng，Zhao，2009；Meng et al，2012）及基于波形互相關的地震定位技術（Yang et al，2009）來完善水庫蓄水前1年、后4年庫區周邊的地震目錄。通過分析努爾加水庫地震活動的時空演化特征，結合區域地質構造背景及水庫蓄水過程，討論努爾加水庫庫區周邊地震活動的發震機制以及水庫蓄水對庫區周邊地震活動的影響。

1努爾加水庫地質構造背景

天山是遠離板塊邊界的大陸內部山系，新生代以來受到強烈的擠壓和隆升等構造變形作用，形成了歐亞大陸內部再生造山帶（鄧起東等，1999；張培震等，2003；張國民等，2005）。北天山區域近水平沿NNE向的最大主壓應力，受到博格達山和博羅科努山堆積造成的擠壓隆升影響，以東經87°為界發生偏轉，偏轉角度約9°（李艷永等，2018）。在近南北向的強烈擠壓作用下，天山南、北山前地區發育了多個凹陷盆地（楊曉平等，2008）。在天山北麓發育了兩個不同類型的逆斷裂-褶皺構造，分別為烏魯木齊以西的北天山山前逆斷裂-背斜活動構造系和烏魯木齊以東的博格達逆沖推覆構造系（汪一鵬，沈軍，2000；陳立春，2011）。北天山主要構造及歷史地震如圖1a所示。

努爾加水庫地處北天山北麓中段，臨近構造活動較為活躍的天山地區。努爾加水庫庫區（86.98°～87.07°E，43.80°～43.87°N）位于上述兩構造系之間，昌吉背斜北翼與喀拉扎背斜交匯處（張子鳳，2014）。距離庫區10 km范圍內發育有兩條北傾的逆斷層（陳偉等，2010），分別為昌吉斷裂（圖1b，F1）和喀拉扎斷裂（圖1b，F2）。其南部為南準噶爾斷裂（圖1b），北天山區域歷史上記錄到的最大地震為瑪納斯7.7級地震（顧功敘，1984）和2016年12月8日的呼圖壁MS6.2地震（Gong et al，2019；Wang et al，2019），都被認為與此斷層相關。庫區基底基巖巖性由巨厚層狀的砂礫巖、礫巖組成，其中夾含礫泥質砂巖透鏡體，地層產狀傾向下游（270°～280°NE∠29°～30°）。

努爾加水庫的選址地三屯河是一條雨雪混合補給的山溪性中小型內陸河，發源于天山北坡中段的天格爾峰，跨越高、中、低山帶，出山口后進入平原灌溉區，最終消失于沙漠中（張婉君，2020）。三屯河徑流量年際變化平穩，多年平均年徑流量為3.55億m3，是北天山中段徑流量最大的河流，但是年內徑流分布極度不均勻，季節性和月徑流變化較大，來水量主要集中在6～9月，徑流量為2.77億m3，約占全年來水量的78%（陳俊仁，2017），致使庫區水位呈現大幅度的周期性年變化。

2庫區周邊地震活動檢測及定位水庫蓄水對周邊地震活動的影響通常集中在庫區附近約10 km內，因此，我們將研究區域限定為努爾加水庫庫區周邊10 km以內的范圍（圖1b中的黑色框）。

由中國地震臺網統一目錄（以下簡稱臺網目錄）可見，研究區域內水庫蓄水前（2011—2014年）庫區附近的地震活動并不強烈，2級以上地震平均約2.7次/年，而在蓄水后的第二年（2016年）共發生10次2級以上地震（圖2）。尤其是在三屯河汛期（4—10月）接連發生4次3級以上地震，其中最大地震事件發生在4月30日，震級為ML3.8，是2011年以來最大的地震事件（圖2）。其后，地震活動逐漸減弱，并在2018年逐步恢復至水庫蓄水之前的水平。因此，本文選取2014年1月至2018年12月的數據，期間臺網目錄共記錄到271次地震事件。

由于北天山區域地質構造復雜（鄧起東等，1999；楊曉平等，2008），庫區周邊固定地震臺站分布較為稀疏，距離庫區100 km以內僅有5個固定地震臺，這些因素可能會導致目錄構建過程中大量地震事件被遺漏、因臺網目錄，基于單事件法震源位置確定存在偏差等，進而影響地震活動性分析的可靠性。

收集庫區100 km以內的固定地震臺網（圖1b中黑色三角形）及“呼圖壁計劃”（Ji et al，2021；Zhang et al，2022）架設的流動地震臺網（圖1b中藍色三角形）觀測數據，采樣頻率均為100 Hz。流動地震臺網的觀測開始于2013年6月，在研究時窗內分階段先后布設了30個流動觀測臺站，有效彌補了地震觀測系統在庫區北側的缺失（圖1b）。

目前以波形互相關技術為基礎的模板匹配濾波技術是一種低信噪比下檢測遺漏地震事件的有效方法（Peng，Zhao，2009；Meng et al，2012）。該方法以震相清晰的地震事件作為模板，利用波形相關性，掃描連續波形數據，尋找與模板事件波形相似度高的一段連續波形，作為新檢測事件，實現對微弱地震事件的自動識別和檢測。其對具有相似發震機理且傳播路徑相近的地震事件具有很好的檢測效果，已經應用于地脈動檢測、余震序列變化以及確定發震構造等方面（Shelly et al，2007；Peng，Zhao，2009；Yang et al，2009；侯金欣，王寶善，2017）。

相較于單事件定位，雙差定位方法（HypoDD）可以一定程度減小由于地殼復雜性而引起的誤差，隨后發展出的波形互相關技術可以被應用于震相的到時差的計算（Yang et al，2009），大大提高了到時差拾取精度，進而提高地震定位精度（黃媛等，2006；Waldhauser，Schaff，2008）?；诓ㄐ位ハ嚓P技術的雙差定位方法（Waldhauser，Ellsworth，2000），可以有效構建區域地震目錄，并且有助于地震學家更為詳盡地刻畫地震叢集發震構造、分析地震活動的時空演化特征、討論地震序列的成因（易桂喜等，2017）。這種方法一方面可以提高模板事件的定位精度，另一方面可以高效的確定檢測事件的空間分布（侯金欣，王寶善，2017）。

2.1模板事件的重定位

本文首先對2013—2018年研究區域內超過4個臺站（包含固定地震臺站和流動地震臺站）記錄的223個地震事件進行重定位。重定位所采用的速度模型為Sun等（2012）校正的適用于北天山區域的一維速度模型。

臺網目錄事件的重定位先利用Hypoinverse方法（Klein，2002）進行單個事件的絕對定位，初步確定震源位置，再利用雙差定位方法（Waldhauser，Ellsworth，2000）進行相對定位，獲得更為精確的定位結果。絕對定位采用人工拾取的2 709條P波和2 256條S波的到時數據；相對定位采用的事件對震相走時差則利用互相關技術提取獲得。走時差的計算遵循Yang等（2009）提出的方法：首先對波形記錄進行2～8 Hz的帶通濾波提高信噪比，然后截取時窗長度為2 s的P波（即人工拾取的P波到達前0.5 s，到達后1.5 s）和時窗長度為3 s的S波（即人工拾取的S波到達前1 s，到達后2 s）震相進行互相關計算。選取互相關系數最高的結果計算事件對震相走時差，對應的互相關系數則為該事件對對應震相走時差的權重系數。以0.4為閾值，互相關系數低于0.4的震相對則以人工標記到時計算震相走時差。最終，獲得了95 328個P波和 80 268個S波走時差。

利用雙差定位方法進一步確定了132個地震事件的震源位置，占實際參與定位的地震數目的56%，沒有進行雙差定位的事件則采用絕對定位的結果。走時殘差由重定位前2.059 s下降到定位后的0.469 s。根據重定位的位置重新測定了地震震級，震級的測定采用新的震級國家標準《地震震級的規定》（GB 17740—2017）所規定的地方性震級ML的測定方法（劉瑞豐等，2018）。

2.2地震事件的檢測及定位

為了克服流動臺站記錄質量變化對微震檢測造成的影響，使用來自5個觀測質量較好的固定臺站的連續數據。微震檢測的過程遵循Peng等（2009）的分析方法，采用Meng等（2012）改進的基于GPU加速的程序提高計算效率。具體步驟如下：

（1）對連續波形數據進行預處理：去波形尖滅、去均值、去線性趨勢，并進行2～8 Hz帶通濾波，提高信噪比。

（2）對重定位的臺網目錄進行篩選，選擇重定位與區域內且至少具有9個信噪比大于3的固定地震臺站信道清晰記錄的174個地震事件作為模板事件。

（3）計算每個模板和連續波形之間的滑動窗口互相關系數（cross-correlations，CC）：

式中：t₀和t₁分別是要用于計算CC值的信號窗口的起止時刻；X（t）和Y（t）分別是在t0和t1時間段內的模板事件波形和連續波形。計算過程中每次在連續波形上移動一個采樣點。分別設置CC值的計算的時間窗口為垂直分量的P波和兩個水平分量的S波到達之前1 s和之后3 s。

（4）根據模板事件震相到時計算不同臺站的CC值，然后取平均值。

（5）平均CC值大于0.35且大于CC值波列的絕對離散中位數15倍的波形被視為潛在檢測事件。為了盡量減少可能的重復檢測，我們只在 2 s的時間窗口內保留最大CC對值應的波形作為檢測事件（Meng et al，2012）。

（6）檢測事件的發震時刻由其模板事件的震相走時確定；檢測事件的震級由其所對應的模板事件的水平分量的S波到時前2 s到后2 s內最大振幅的比值，計算兩個水平分量的振幅比的平均值來確定（Meng et al，2012）。

從2014年1月1日到2018年12月31日，研究區總共檢測到2 649個地震事件（圖3），近10倍于中國地震臺網目錄中記錄的相同區域和時間段的271個事件。為了確定地震因素的完整性，使用ZMAP（Wiemer，Wyss，2000；Wiemer，2001）進行Gutenberg-Richter關系的擬合。微震檢測將臺網目錄的完備震級（MC）由檢測前的1.1降低至0.5，檢測目錄的b值為0.86（圖4）。

在利用模板匹配濾波進行遺漏事件檢測的基礎上，利用基于波形互相關的雙差定位方法（Yang et al，2009）可以實現對檢測事件的地震定位（侯金欣，王寶善，2017）。檢測事件定位過程中，首先設置檢測事件的初始位置為其對應的模板的位置。事件對的P波及S波的走時差通過波形互相關獲得，并采用與臺網目錄精定位過程中使用的相同的P波及S波時窗窗長及互相關閾值。為了保證定位結果的準確性及穩定性，定位過程中加入流動臺數據以加強約束，并且只選擇震相數據豐富且具有強關聯性的地震對進行定位。將最小震相數目設置為8，這使得我們失去了許多未能得到強關聯性的地震。

最終，2 649個檢測事件中的1 064個事件被重新定位，占所有參與定位事件的40%，其中826個檢測事件被定位于研究區域內（圖5a）。走時殘差從定位前的2.059 s減少到定位后的0.234 s。水平和垂直定位的平均偏差估計分別為0.184 km和0.205 km。

3討論

3.1努爾加水庫周邊地震活動空間分布特征

研究區域地震震源深度整體呈現西淺東深的分布特征（圖5a）。以三屯河為界，河流西側的地震活動主要分布在3 km以上的淺部地層中，由剖面L4可以看出此處的地震活動沿著傾向NNE、傾角約30°的北傾節面延伸至地下約3 km深處（圖5e）。

（紅色實線表示剖面L1-L4的位置，紅色虛線框表示剖面投影范圍）圖5檢測目錄地震空間分布特征

Fig.5The spatial distribution of detected catalogue河流東側的地震活動則可以庫區為界，劃分為上游和下游兩個叢集。位于庫區上游的地震活動主要分布在約4 km深度（圖5a）；位于庫區下游的地震活動則表現出由西北向東南深度逐漸變深的特征。由剖面L2和L3可看出，位于庫區下游的地震活動主要沿著傾向SE、傾角約60°的節面分布（圖5c和5d），延伸至地下9 km深處。

根據震中空間分布特征，將努爾加水庫周邊地震活動劃分為A、B和C三個叢集（圖6）。結合地震活動的發震時刻，水庫蓄水前地震活動主要分布在河流東岸庫區上游約1 km的叢集C中（圖6中黑色圓形）。蓄水后的地震活動主要集中在庫區下游約5 km范圍內（圖6中紅色圓形）河流東西兩側的叢集A和B中。蓄水后的地震深度優勢分布在3 km以上（圖6，紅色柱狀圖）。相較于蓄水前的地震叢集（圖6，黑柱狀圖），蓄水后的地震叢集具有更淺的震源深度優勢分布。

水庫蓄水后在庫區下游出現的兩個地震叢集（叢集A和叢集B）表現出截然不同的空間分布特征。兩叢集分別沿著NEE和SE傾向的兩個節面分布（圖5），分屬于不同的發震構造。發震構造和傳播路徑相似的地震在同一臺站記錄中具有相似的波形（Shelly et al，2007；Peng，Zhao，2009），表現為高互相關系數。分別在叢集A和B中選取了兩個地震事件作為模板事件，并選擇位于研究區域南邊對兩叢集地震活動具有相近傳播路徑的硫磺溝臺（LHG）作為記錄臺站，分別統計兩模板事件在研究區域地震記錄中P波互相關系數（圖7c，灰色時窗為互相關系數計算時窗，包含人工拾取的P波到達前0.5 s至到達后1.5 s）大于0.9的地震事件震中分布（圖7a中藍色圓和紅色圓）。結果表明，與模板事件具有較高波形相似性（即具有較高P波互相關系數）的地震事件位于其所對應的叢集中，而位于不同叢集的地震事件P波波形相似性較低（圖7c）。

為了進一步討論A、B兩叢集中地震事件的波形相似性，統計兩叢集中任意1級以上事件對的P波互相關系數（圖8），統計結果顯示叢集內的事件對比叢集之間的事件對具有更高的互相關系數。P波波形互相關分析進一步表明，庫區下游兩叢集的地震活動具有不同的發震構造。

3.2研究區域地震震源分布特征及區域斷層

位于庫區西北方向的叢集A位于昌吉背斜的北翼，沿著傾向NNE、傾角約30°的節面延伸至地下3 km。沿著昌吉背斜走向將地震定位結果投影至地震勘探測線Line 1（圖9a）。剖面顯示叢集A的地震活動主要集中在由南準噶爾斷裂和反沖斷層形成的楔形構造活動軸面區域。

楔形構造廣泛分布于準噶爾盆地南緣和北天山山前沖斷構造中，是其構造位移消減的主要方式之一（Qiu et al，2019）。楔形體端點限制的活動軸面之內發生褶皺變形，即反沖斷層的下盤發生褶皺變形，其向前陸方向位移分量致使上盤地層抬升（李本亮等，2012）。反沖斷層上盤被抬升的過程中在對應地層中積累了大量形變，形成局部應力集中，地震活動常常出現在這類地質構造中（Thomas et al，2017；Kandula et al，2022）。

與叢集A不同，位于庫區東北方向的叢集B發生于喀拉扎背斜之上，其地震活動主要沿傾向東南、傾角約60°的節面分布。節面走向與喀拉扎斷層相近，傾向相反。將地震定位結果沿喀拉扎背斜的走向投至地震勘探測線Line 2（圖9b），盡管節面與已有的斷層解譯并不完全相符，但其產狀與區域內存在的高傾角斷層的構造特征相一致。

喀拉扎背斜內部存在多組臺階狀逆斷層楔形構造，地層多次重疊抬升（陳立春，2011；李本亮等，2012），其主要受到由北向南反向沖斷的喀拉扎斷層控制（管樹巍等，2006）。地震反射剖面顯示喀拉扎斷層為上陡下緩的向西北大角度傾斜的鏟狀斷層，其在地下10 km產狀趨于水平（李本亮等，2012）。背斜生長的過程中，在其北翼行成膝折帶，膝折帶樞紐和翼間腳恒定（陳杰等，2005），在淺部（≤10 km）發育有向東南傾斜的大傾角斷層（李本亮等，2012）。

3.3地震活動時間演化特征及其與水庫蓄水的相關性努爾加水庫的庫水水位主要受三屯河徑流量變化的影響。三屯河是一條徑流量年際變化平穩、但是年內徑流季節性變化顯著的內陸河（陳俊仁，2017；張婉君，2020），這使得努爾加水庫蓄水水位呈現出較為穩定的年變化特征，即水庫的蓄水水位隨著徑流量開始增大逐漸上升，并在徑流量逐漸減弱時達到峰值，其后逐漸下降直至新一輪汛期的開始。因此，河流徑流量可以一定程度反映水庫蓄水水位的年變化特征。收集三屯河1977—2019年間平均徑流量作為徑流量季節性變化的數據，將其與區域地震活動的月頻次進行對比（圖10a）。

在努爾加水庫蓄水之前，區域內地震活動通常不會超過一個月，且主要集中在庫區上游的叢集C中（圖10b，灰色）。水庫蓄水后，庫區周邊區域地震活動主要集中在下游的兩個叢集中，并由深度較淺的叢集A開始（2015年），隨后出現在深度較深的叢集B中（2016年）（圖10b）。兩叢集內的地震活動序列持續時長顯著增加，超過2個月。

2015年1月水庫開始蓄水，9個月后隨著蓄水后的首個汛期結束，地震在庫區下游的叢集A中開始活動。蓄水后的第二年（2016年），叢集A的地震活動隨著三屯河在3月汛期的開始而開始，并持續至9月汛期結束而結束（圖10a中，藍色柱狀圖），圖中三屯河徑流量為碾盤莊水文站多年紀錄平均結果。與之相類似，叢集B的地震活動開始于蓄水后第二年（2016年9月），并在之后的蓄水周期中叢集B的地震活動與三屯河汛期在時間上相一致。兩個叢集表現出相似的年變化演化特征，即首次活動的年份中地震都開始于8月前后，并在9月達到峰值，而在次年，叢集內的地震活動自4月便開始活躍并在5—7月達到峰值（圖10）。這種年變化特征持續至2018年，庫區周邊地震活動隨即逐漸減弱。

在汛期即將結束時，三屯河徑流量逐漸減少，此時對應的水庫蓄水水位接近當年的蓄水峰值。水庫下游兩叢集地震活動的首次活躍都出現這一時段（8—9月）。在叢集首次活動開始后的第二年，水庫蓄水水位隨著徑流量的增加而上升，地震活動也隨之逐漸增加并持續至徑流量減少，直至汛期結束。地震活動頻次隨水庫蓄水水位變化的特征在龍灘水庫（華衛等，2012）、漫灣水庫（李永莉等，2004）以及小灣水庫（姜金鐘等，2016）等水庫觸發地震的研究中得到證實。蓄水水位（庫容）的變化與庫區周邊地震活動的相關性是判斷水庫觸發地震的重要參數之一。努爾加水庫蓄水后，地震活動頻次與水庫蓄水水位（庫容）具有很好的相關性，表明庫區的地震活動與水庫蓄水緊密相關，庫區周邊存在水庫觸發地震的現象。

地震數目和震級通常遵循古登堡-里克特關系：logN=a-bM，其中b值被認為與地熱梯度、區域應力狀態等有關。水庫觸發地震序列的b值往往大于該區的背景b值，如中國新豐江水庫（M6.1）（秦嘉政等，2009）、贊比亞-津巴布韋邊界的卡里巴（Kariba）水庫（M6.1）（Gough，Gough，1970；Gupta，2002）、希臘克里馬斯塔（Kremasta）水庫（M6.2）（Gupta et al，1972；Gupta，2002）和印度科伊納（Koyna）水庫（M6.3）（Gupta，1983，2002）。研究區域地震序列b值的大小是判斷水庫觸發地震的重要標準之一。根據地震目錄估計的b值為0.86，其增幅顯然不及以主要由人類工業活動為主的誘發地震活動觀測到的變化，但仍略高于北天山的背景b值統計結果（0.71）（蘇乃秦等，2001）。

努爾加水庫蓄水后，庫區周邊區域地震序列持續增長且與水庫蓄水水位變化相關，蓄水后地震序列b值高于該區域背景值，表明努爾加水庫庫區周邊的地震活動受到水庫蓄水的影響，影響范圍主要集中在庫區下游5 km內沿河分布的兩個地震叢集中。

3.4庫區周邊地震活動主要物理機制

努爾加水庫地處北天山區域，最大主壓應力近水平，庫區附近以逆沖斷層為主。由于缺少水位數據，難以對水位升降導致的庫倫應力變化進行定量的估計，但是水庫蓄水形成的地面載荷加載很難形成促進地下深處斷運動的附加水平拉力（陳颙，2009），載荷更多起到穩定作用（Gough，Gough，1970；Beck，1976）。努爾加水庫為中型水庫，其蓄水量較小，蓄水引起的載荷變化也相對較弱。因此，載荷作用不應是努爾加水庫蓄水對周邊地震活動影響的主要因素。

努爾加水庫下游的兩個地震叢集發生于水庫蓄水之后，其空間分布分別受到不同的地質構造控制。沿著地層傾角測算蓄水位置至兩叢集的發震位置的距離。叢集的地震活動是由深度較淺的、距離更近的叢集A先開始，并在2016年之后逐漸由近至遠、由淺至深地向叢集B遷移（圖10c）。壩址庫盤區域出露的基巖地層為砂礫巖、礫巖，壩址屬于弱透水—接近中等透水巖體，滲透率在幾到幾百×10-3μm2（郭召杰等，2007），并且在地層抬升過程中還會進一步發育裂隙和微裂隙，這些都會成為庫水向下滲流的通道。庫水沿著地層向地下滲流，流體的滲入會改變巖層中不連續面上的有效正應力（Gupta，1983，2002；易立新等，2003），并對構造破碎帶起到潤滑作用，降低斷層和巖體不間斷面的強度和摩擦系數（Talwani，1997），促使構造應力釋放，促使地震發生，地震活動通常表現出遷移特征（Gupta，2002；周斌等，2010）。

值得注意的是，蓄水后兩個地震叢集集中出現于抬升的斷層和背斜生長形成的膝折帶中，流體滲入引起本不活躍的背斜傾覆端的地震活動性增加。水庫的建成是否會引起兩個背斜下伏構造相連，使地區潛在發震震級大幅提升，仍需要進一步研究。在地質構造背景復雜，構造活動強烈的區域興建水庫需要進行更為詳盡的地震地質調查及地震安全性評估。

4結論

本文采用微震檢測及定位方法獲得了較為完備且具有更高精度的努爾加水庫庫區周邊地震目錄，結合相關地質和水文地質資料，分析了庫區周邊地震活動和水庫蓄水之間的關系，得出以下結論：

（1）努爾加水庫蓄水后，區域地震活動的模式發生改變，地震活動頻次及地震序列持續時間都顯著增加，并與水庫蓄水水位的變化相關。蓄水后的地震活動由淺至深，先后發生于庫區下游的兩叢集中，并分別受到昌吉背斜和喀拉扎背斜的控制，空間上表現出與區域構造相一致的特征，發震位置與壩址庫盤區域出露的基巖地層具有一定程度的水文地質連通性，存在庫水滲流的通道。

（2）水庫蓄水后，庫水沿著砂礫巖層向下滲流，改變了介質強度或斷層的摩擦阻力，促使構造應力的釋放，這是地震活動增加的主要物理機制。

（3）盡管觀測到的較為顯著的水庫誘發地震活動出現在本不活躍的背斜傾覆端，但研究區域內沒有出現更大范圍的斷層活化現象。水庫誘發的地震主要集中在庫區下游5 km范圍內，并隨著蓄水進入第三個周期后逐漸減弱。在之后的水庫蓄水過程中是否還會誘發地震，是否會引起兩個背斜下伏構造相連，進而導致庫區潛在發震震級增大，仍需要更多的觀測資料，并開展進一步研究。

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Seismicity in the Region around the Nurga Reservoir in Xinjiang

ZHANG Bo1，6，WANG Baoshan1，2，3，LI Lu1，WEI Bin4，SU Jinbo1，5，4

（1.Institute of Geophysics，China Earthquake Administration，Beijing 100081，China）

（2.School of Earth and Space Sciences，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，Anhui，China）

（3.Mengcheng National Geophysical Observatory，University of Science and Technology of China，Hefei 230026，Anhui，China）

（4.Earthquake Agency of Xinjiang Uygur Autonomous Region，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

（5.Urumqi Institute of Central Asia Earthquake，China Earthquake Administration，Urumqi 830011，Xinjiang，China）

（6.School of Earth Sciences，Institute of Disaster Prevention，Sanhe 065201，Hebei，China）

Abstract

Reservoirs located in the area with active tectonics are threatened by both tectonic earthquakes and reservoir-triggered earthquakes.To further understand the relationship between the reservoir impoundment and the seismicity in the active tectonic zone，we detected the earthquake events around the Nurga Reservoir from 2014 to 2018 using the matched filter technique（MFT）and the double-difference location（hypoDD）method.As a result，the minimum magnitude of completeness（MC）dropped from 1.1 to 0.5，while b-value was 0.86.More than 2 600 events were detected and 1 064 of them were relocated.Two earthquake clusters occurred within 5 km in the lower reaches of the Nurga Reservoir area after the Reservoirs impoundment.They were generated by different seismogenic structures controlled by the Changji anticline and the Kalazha anticline respectively.The seismicity in this area correlated well with the periodic changes of the Reservoirs water level.The water flows along the glutenite layer to the earthquake source area，causing the tectonic stress release.This is the main reason for the seismicity in the reservoir area.

Keywords：the Nurga Reservoir；micro-earthquake detection；waveform cross-correlation；earthquake location；seismicity