SCEC：中国地震科学实验场三维速度模型（CSES-VM1.0）及其构造意义
中国地震科学实验场位于青藏高原、华南块体和印度板块的交汇地带，地质构造复杂，地壳变形强烈，是我国大陆强震最活跃的地区之一。高分辨率的壳幔三维速度结构是认识强震孕育环境、壳幔变形机制和深部动力学过程的重要基础。吴建平研究员等人通过接收函数与面波频散联合反演方法构建了高垂向分辨率三维初始速度模型，采用双差层析成像方法获得了中国地震科学实验场横向分辨率0.25°×0.25°的三维P波和S波速度结构（CSES-VM1.0，图1）。与已有的走时层析成像研究不同，本研究的初始速度模型和待反演的扰动速度模型采用了两种网格间距，可以较好地描述具有不同过渡带性质的速度界面和浅层低速结构，揭示了一些以往区域尺度成像结果中难以分辨的小尺度速度异常。人工地震爆破的走时观测数据检验表明，与已有的速度模型相比，基于新模型计算的P波理论走时误差更小（图2）。
图1不同深度的P波和S波速度分布图。各子图中的灰线为活动断裂，（c）图中紫色实线为康定杂岩的分布边界。
图2不同速模型的理论走时与人工爆破观测走时的比较图
（a）为绝对走时差分布图，纵坐标为震相数量；（b）为相对走时差；（c）人工地震观测布设的炮点（*号）和台站位置（黑点）。
基于新的速度模型，给出了2022年芦山6.1级地震和泸定6.8级地震震源区的速度结构（图3）。发现2022年芦山6.1级地震和2013年芦山7.0级地震均发生在青藏高原与四川盆地相接触的西北倾向软弱带内。2013年芦山7.0级地震北西倾向的主破裂面向上终止于其上方的低速沉积层底部附近。芦山6.1级地震东南倾向的断裂面在深部始于软弱带内，浅部终止于局部高速异常体底部。泸定6.8级地震震源区的速度结构剖面揭示，地震的破裂范围主要受该地区的花岗岩体所控制，深部受基性岩的限制,西北侧浅部存在的力学强度较高的中基性岩阻止了地震进一步向西北方向破裂。
图3 2022年芦山地震和泸定地震震源区附近的壳幔速度结构
（a-c）分别为横跨芦山地震的速度剖面（AA’），红色五角星和黑点分别为2013年芦山7.0级地震的主震和余震，黄色五角星和紫色点分别为2022年芦山6.1级地震的主震和余震；（d）沿2022年泸定6.8级地震余震带走向的P波速度剖面；（e）剖面位置。
研究发现，扬子板块西缘存在一系列不连续分布的高速异常带（图1），它们大多分布在新元古代杂岩体出露区以及峨眉山火成岩省的超基性岩分布区附近。不同深度的高速异常揭示了新元古代杂岩体和峨眉山火成岩省基性/超基性岩的空间分布形态。龙门山断裂带、安宁河断裂带附近的高速异常体在很大程度上控制了断裂带的分布形态，甚至影响了大地震的破裂过程。
图4滇西地区中上地壳速度分布图
(a) - (c)为P波速度, (d)和(e)为S波速度；紫色实心圆为有历史记录以来发生的6.0级以上地震，黑点为1970年以来发生的3.5级以上的地震；(f)为构造简图。
在实验场的西南地区，新模型清晰地揭示出临沧花岗岩带、思茅盆地中轴断裂带隆起区以及哀牢山杂岩带附近的高速异常带及其深部形态（图4）。与已有模型相比，新模型展现出更高的空间分辨率能力，这一模型将为该地区的地震构造、壳幔变形和地质演化研究，以及高精度地震定位和强地面运动模拟等提供重要基础。
研究成果2024年6月发表于知名学术期刊Science China Earth Sciences。论文链接如下：
Wu J, Cai Y, Wang W, Wang W, Wang C, Fang L, Liu Y, Liu J. 2024. Three dimensional velocity model and its tectonic implications at China Seismic Experimental Site, eastern margin of the Tibetan Plateau.https://doi.org/10.1007/s11430-023-1293-4.
吴建平,蔡妍,王薇,王未来,王长在,房立华,刘雅宁,刘靖. 2024.青藏高原东缘中国地震科学实验场三维速度模型及其构造意义.中国科学:地球科学, 54, doi:10.1360/SSTe-2023-0182.
本研究由国家重点研发计划项目（2022YFF0800601）、国家自然科学基金项目（U2039204）和基本科研业务费专项项目（DQJB21Z03）共同资助。
【作者简介】
吴建平，中国地震局地球物理研究所研究员，主要从事地震学和地球内部物理学等方面的研究。
