川滇地区为我国长期以来的地震重点监视区之一，程海断裂带是该区域的重要活动断裂带，大尺度上受到了青藏高原东向挤出作用的影响，小震震群活动频繁，地震危险性增强。历史上该区域曾多次发生大地震，例如1515年永胜7.5级地震，2001年永胜6.0级地震等。开展程海断裂带结构探测是理解地震孕育和发生过程的基础，也是该地区地震灾害评价、城市地下空间利用的重要支撑。
图1本文研究区所在位置及跨程海断裂带布设的密集线性台阵情况
黑色三角形为密集测线分布，紫色三角形为Yang et al.（2020）在宾川盆地南侧布设的密集测线，黑线为断裂带分布。F1-1为期纳断裂，F1-2为金江断裂，F2-1为河曲-上营断裂，F2-2为河曲-宾居断裂，F2-3为宾川断裂（下同）。
为获取程海断裂带的精细结构，中国地震局地球物理研究所马晓娜副研究员、杨微研究员、徐善辉副研究员、张云鹏副研究员、王伟涛研究员、刘春禹助理研究员及香港中文大学宋君豪博士于2020年10-11月在断裂带附近布设了2条密集测线（图1），开展了为期1个月的观测。利用连续数据的垂直分量计算互相关函数并提取了短周期面波频散信号，然后利用面波直接反演方法开展了背景噪声成像研究，获得了浅层剪切波速度结构（图2）。然后，利用三分量地震记录开展HVSR方法研究，对2条测线的峰值频率和沉积层厚度进行了分析（图3）。
图2期纳测线下方的剪切波速度结构（a）、HVSR曲线（b）及沉积层厚度情况（c）
图3片角测线下方的剪切波速度结构（a）、HVSR曲线（b）及沉积层厚度情况（c）
研究结果表明：（1）2条密集测线下方都存在明显的低速区，其中期纳测线下方低速区的宽度和深度分别约为2.0 km和0.7 km，速度差异为25%–38%，片角测线下方低速区的宽度和深度分别约为~3.3 km和~0.9 km，速度差异为30%–50%。（2）结合断裂活动性、地震分布以及低速区的几何特征等，认为该低速区是与程海断裂左旋和正断持续作用、流体动力学以及沉积源有关，而不是地震活动造成的地震破碎带。
本研究所获得的程海断裂带期纳段和片角段的浅层精细结构可为这两个人口聚集区的发震机制、灾害评价和城市地下空间利用等研究提供支撑。本研究利用基于跨断层布设的密集线性台阵观测获得的连续数据开展背景噪声成像和HVSR分析，是一种低成本、绿色环保的综合探测方式，可为研究断裂带浅部精细结构提供技术参考，尤其是在城市地区具有广泛的应用前景。
研究成果于2024年5月发表在国际主流地学期刊《Tectonophysics》。本研究受国家自然科学基金（42204053）和中国地震局地球物理研究所基本科研业务专项（DQJB23R30）项目共同资助。
参考文献：Xiaona Ma, Wei Yang, Shanhui Xu, Yunpeng Zhang, Weitao Wang, Junhao Song, Chunyu Liu, Shallow characteristics of Chenghai Fault Zone, Yunnan, China, from ambient noise tomography and horizontal-to-vertical spectral ratio with two dense linear arrays, Tectonophysics, 881, 2024, https://doi.org/10.1016/j.tecto.2024.230351.
Yang, H., Y. Duan, J. Song, X. Jiang, X. Tian, W. Yang, W. T. Wang, and J. Yang (2020). Fine structure of the Chenghai fault zone, Yunnan, China, constrained from teleseismic travel time and ambient noise tomography, J. Geophys. Res. 125, e2020JB019565, doi: 10.1029/2020JB019565.
【作者简介】
第一作者：马晓娜，女，博士，副研究员，主要从事波形反演成像方法、背景噪声成像、密集台阵和主动源等研究。Email:xiaopangma@cea-igp.ac.cn
通讯作者：杨微，男，中国地震局地球物理研究所研究员，主要从事人工震源探测、断裂带精细结构及变化监测研究等。Email:weiyang05@163.com
