【泸定地震科考】四川泸定6.8级地震震源区深部三维S波结构与强震趋势分析

爱彩人彩票“地震各向异性与深部构造研究团队”使用区域固定地震台站和ChinArray(I期)及川西地震台阵的流动地震台站连续波形数据,爱彩人彩票“地震各向异性与深部构造研究团队”王琼、高原和李莹等利用背景噪声成像方法(Yao et al., 2006; Zhang et al., 2018),采用多种台网/台阵资料融合的技术,获得了包括2022年9月5日泸定Ms 6.8地震震源区的区域S波速度结构。青藏东南缘的研究表明,强震往往容易发生在高、低速变化剧烈的过渡区域,而7级以上大地震更深入到高速体内(Wang and Gao, 2014)。本团队利用获得的S波速度结构,结合 2022年6月1日芦山Ms 6.1地震和2022年6月10日马尔康Ms 6.0地震,综合分析和讨论了泸定Ms 6.8地震的震源区深部结构和深部发震位置。

泸定Ms 6.8地震发生在鲜水河断裂带上,鲜水河断裂是川滇块体与松潘-甘孜块体的分界线,该断裂构造发育显著,震源区附近次级断裂呈复杂分布。S波速度成像结果显示,泸定Ms6.8地震发生在S波速度发生明显变化的过渡区域(图1和图2)。

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图1 不同深度的S波速度剖面

从左至右分别为10 km、16 km和20 km深度的横向速度剖面。红色五角星为2022年9月5日泸定Ms 6.8地震,玫瑰红色五角星分别为2022年6月1日芦山Ms 6.1地震和2022年6月10日马尔康Ms 6.0地震,白色圆圈为泸定Ms 6.8地震的余震。AA’、BB’和CC’分别为三条S波速度垂向剖面的示意位置。

从不同深度的水平速度切片(图1),可以清楚地看到,在10 km深度,泸定Ms 6.8地震震中北侧为S波相对高速的区域,南侧为S波相对低速的区域;在16-20 km深度,泸定Ms 6.8地震震中东北侧为S波相对高速的区域,西南侧为S波相对低速的区域。深部的高低速分界面泾渭分明,而西南侧相对较小的低速体,可能是这次泸定Ms 6.8地震发生的深部构造原因。

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图2 不同垂向剖面的S波速度

从上到下分别对应图1中左图(10 km)里的黄色虚线所示的剖面。其余含义同图1。

从垂向剖面可以看到明显的S波速度侧向不均匀(图2),从AA’和CC’两个剖面清晰显示,泸定Ms 6.8地震的震源上方为低速区,震源下方为相对高速的区域,地震发生在上方为低速、下方为相对高速的过渡区域;剖面CC’显示泸定Ms 6.8地震震源区上方的地表高程变化剧烈,对应了鲜水河断裂。

2022年6月份发生的芦山Ms 6.1地震和马尔康Ms 6.0地震,也发生在S波速度高、低变化的过渡区域。相比之下,泸定Ms 6.8地震同样发生在S波速度高、低变化的过渡区域,但泸定地震震源区附近的速度变化程度似乎更大,有更强烈的速度差异。对于泸定地震来说,横向与垂向都有明显的速度变化。

泸定Ms 6.8地震的余震主要沿着NW-SE走向的鲜水河断裂,从更大的地质构造框架上看,该地震就位于鲜水河断裂、安宁河断裂和龙门山断裂的交汇区(图1)。综合横向与垂向S波速度变化(图1和图2),泸定Ms 6.8地震发生在S波速度变化的过渡区,但略微更进入到相对高速的区域,与之前的研究认识一致(Wang and Gao, 2014)。此外,有一个值得关注的现象,泸定Ms 6.8地震的震源下方有一个低速区(图2),中下地壳的低速体在地震的发生中可能扮演了重要作用。

近场地震记录得到的上地壳S波分裂结果显示(陈安国等,2019),在鲜水河断裂、安宁河断裂和龙门山断裂的交汇区,区域快S波优势偏振方向主要为NE(近ENE)向和WNW(近EW)向,反映了交汇区构造与应力相互影响的复杂状态。根据高原等(2018)的分析,WNW(近EW)方向为该交汇区域的主压应力方向。虽然鲜水河断裂是泸定Ms 6.8地震的主控断裂,但龙门山断裂对这次泸定地震有重要影响。

2022年9月5日泸定Ms 6.8地震趋势分析,需要结合2022年6月1日芦山Ms 6.1地震和2022年6月10日马尔康Ms 6.0地震发生背景进行综合分析。对于后期6.5级以上地震可能发生的区域,建议后面密切关注下面两个区域:(1)[102.0ºE~102.5ºE, 28.0ºN~29.4ºN];(2)[103.5ºE~104.1ºE, 28.0ºN~29.3ºN]。此外,对于后期6.0级左右地震可能发生的区域,第3个区域也应关注,(3)[102.5ºE~103.5ºE, 29.6ºN~30.1ºN]。

综合本团队的研究和震前的研究结果,表明深部结构结合地震活动、应力和深部构造等多领域的研究,可帮助更准确地探明未来大地震的潜在震源区,可为提高地震预测水平和科学防震减灾助力。

 


主要参考文献

陈安国、高原、石玉涛,2019. 龙门山断裂带域上地壳各向异性及其变化.地球物理学报,62(8): 2959-2981.

高原、石玉涛、陈安国,2018.青藏东缘地震各向异性、应力及汶川地震影响.科学通报,63(19): 1934-1948.

钮凤林 等,2022.国家重点研发计划“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项“川滇地区多尺度高分辨率结构模型与变形特征及强震孕育发生背景研究” (2017YFC1500300),(项目结题)科技报告.

Wang Q, and Gao Y. 2014. Rayleigh wave phase velocity tomography and strong earthquake activity on the southeastern front of the Tibetan Plateau.  Science China: Earth Sciences. 57(10): 2532-2542.

Yao H, Van Der Hilst J R D, and De Hoop M V. 2006. Surface-wave array tomography in SE Tibet from ambient seismic noise and two-station analysis --Ⅰ. Phase velocity maps. Geophys. J. Int., 166, 2, 732-744.

Zhang Y, Yao H, Yang H, Cai H, Fang H, Xu J, Jin X, Chen H, Liang W, and Chen K.  (2018). 3-D crustal shear-wave velocity structure of the Taiwan Strait and Fujian, SE China, revealed by ambient noise tomography. J. Geophys. Res. Solid Earth, 123, 8016-8031.

 

(供稿:中国地震局泸定6.8级地震科学考察队)