四川泸县6.0级地震震区高精度速度和各向异性模型研究

百科   2024-08-23 16:09   北京  

      近年来,四川盆地南缘(川南)中强地震频次增多和地震活动性增强,2021916日四川省泸州市泸县6.0级地震的发生再次引起国内外学者对川南地区深部孕震环境和潜在地震危险性的密切关注。研究泸县震区深部物性状态和动力环境对揭示其深部孕震背景和地震成因机制等都具有重要的科学意义。

中国地震局地球物理研究所吴萍萍副研究员等基于中国地震局成都青藏高原地震研究所地球动力学研究室在泸县6.0震区布设的短周期密集地震观测台阵记录到的连续波形数据,采用多种地震学方法对资料进行处理:利用HVSRf-h转换方法(Qin et al. ,2022)获取了研究区的深部界面信息;利用联合子台阵聚束分析方法获取高频(1.0-3Hz)频散数据,利用传统双台法提取低频(2.0s-6.0s)频散数据,构建了震区浅-深三维速度结构;基于RayleighLove波构建了震区的径向各向异性和方位各向异性模型。

 研究结果发现泸县震区浅层松散沉积层厚度约300~400m(图1de)。HVSR方法揭示在0.8~1.6km存在一个强阻抗界面(图1a),对比该区域的地层层序图(图1bc),该界面可能是陆相沉积的底部。方位各向异性特征显示在深度约4-5km处可能存在滑脱层(图2c),这个现象与Lu et al. (2024)地震剖面展示的滑脱层深度相吻合。各向异性方位显示在滑脱层之上表现为北西-南东向(图4b),与地表GPS方向一致(图4a),之下表现为北东-南西向(图4c),与6.0地震的震源机制应力主轴方向一致,这个现象预示着滑脱层可能是该区域的应力解耦层。径向各向异性结果显示华蓥山断裂下方表现为负值,而喻家寺向斜为正值(图2c和图3b2),暗示着震区内不同构造带的局部构造活动的差异性。泸县主震及其余震位于高/低速分界带、偏向高速区域(图2b),深度主要分布于滑脱层之下。Vp/Vs(图3b3)结果展示源区余震分布在向南西倾斜的高低值边界区域,主要偏向低值区域。综合本文和已有的研究成果资料,本文推测泸县6.0地震可能发生在由基底向沉积盖层延伸的先存西北-东南走向、南西倾斜的隐伏断裂上,受工业活动和局部构造应力场的作用影响而形成。

 该成果于2024年7月发表在国际主流地学期刊《Seismological Research Letter》(Pingping Wu, Huili Guo, Wei Xu, Tongwei Qin, Dahu Li; Laiyu Lu, Zhifeng Ding. 2024. High-Resolution Velocity and Seismic Anisotropy Structures of the 2021 Luxian Ms 6.0 Earthquake Zone in Sichuan Basin. Doi: 10.1785/0220240046.),研究由国家自然科学基金(42274078)和中国地震局地球物理研究所基本科研业务费专项(DQJB22B19和DQJB22R29)共同资助。


图1研究区地下界面分布特征

(a)为HVSR和f-h转换方法获取的强阻抗界面。彩色圆圈的位置表示地震台站的位置,其大小和颜色代表相应的强阻抗界面的深度。两条红线表示(d)和(e)中速度剖面的位置信息。(b)研究区域的地层层序图(Lu et al. 2024)。(c)不同深度余震分布的统计直方图。“1st”、“2nd”和“3rd”的标注表示地震发生频次峰值。(d)和(e)为L1A-L1A'和L1B-L2B'的浅层速度剖面。图中的黑色虚线表示2.0 km/s等值线。J:侏罗纪;T3:下三叠纪;T1-2:上中三叠纪;P:二叠纪;S:志留纪;O:奥陶纪;Ɛ:寒武纪;Pt:基底。


图2穿过泸县6.0级地震震中的NW-SE剖面

(a)为三维地形图和剖面的位置。在(b)中,背景为速度结构,黑色线为根据Lu et al., (2024)地震反射地震序列。灰点标记余震的分布。(c)各向异性剖面,背景彩图为径向各向异性,黑线表示方位各向异性。各向异性的方向以垂直向上为北方向,顺时针旋转90°为东方向。该剖面表明,浅层中的方位各向异性较深层弱,并且在4.0公里和5.0公里深度之间存在明显的方位转变,浅层的方位由西北-东南转变为深层的东北-西南。(d)展示了一个地震统计直方图,以1.0公里间距进行统计。

图3穿过泸县6.0级地震震中的NE-SW剖面

(a)显示剖面“A–B–C–E–F”的位置。图b1~b2分别展示与“A–B–C–E–F”相关的速度、各向异性和Vp/Vs剖面(Yang et al.2024)。从图中发现,浅层中的方位各向异性较弱,深部各向异性强度较强,各向异性方位在4.0公里和5.0公里深度之间发生转变。图(c)是对(b)中黑框所示区域进行放大。黄色星星标记了泸县6.0级地震的震中,红色沙滩球为泸县主震震源机制。

图4泸县地震带的三维速度和方位各向异性图

(a)泸县地震带的地质图,黑色符号表示地震站,红色箭头表示GPS数据(根据Zhao et al. (2015)进行插值至每个地震站所绘)。图(b)和(c)为2.0公里和4.0公里深度处的速度,黑线表示方位各向异性。



【作者简介】

吴萍萍,副研究员,主要从事地震和电磁单方法和联合反演研究。Emailwupingping2010@163.com


中国地震局地球物理研究所
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