作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2022/9/16 14:00:23
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海原断裂带蠕滑区域的花状构造特征获揭示

 

在国家自然科学基金和中科院青促会等项目的资助下,中国科学院广州地球化学研究所邓阳凡及其合作者,利用密集地震台阵揭示了海原断裂带的精细结构。相关研究发表于Journal of Geophysical Research: Solid Earth。

全球已证实的蠕滑区主要分布于板块边缘的活动断裂带与俯冲带,是板块运动的一种表现形式。海原断裂带是中国大陆两个具有蠕滑现象的区域之一,且沿该断裂带发生了多次7级以上大地震,但其蠕滑的驱动机制、蠕滑与地震的关系、以及蠕滑区断裂带精细结构尚不清楚。

为了研究海原断裂带蠕滑区域的地震特性和驱动机制,邓阳凡及其合作者于2020年以长时间连续地震记录为基础,利用波形互相关技术确证了该地区存在重复地震,而重定位的结果显示地震主要发生于大地测量学所观测到蠕滑速率的最大值附近;根据板内大地震的愈合周期,认为蠕滑可能是大震的震后长期愈合所致。

为了研究蠕滑区域的精细结构,邓阳凡团队在该地区布设了110台短周期地震仪,最小台间距可达6m。通过与美国麻省理工学院裘鸿瑞博士、美国佐治亚理工学院教授彭志刚、天津大学教授刘静合作,详细剖析了该地区的精细结构。其研究成果如下:

一是,通过分析远震到时延迟,发现在地表断裂带下方存在宽约1km的低速区,且断裂带北侧地震波速低于南侧;二是,通过结合基于机器学习的地震到时拾取程序EQTransformer,基于非线性算法的绝对到时地震定位程序NonLinLoc,以及基于聚类算法和波形互相关的相对到时地震定位程序GrowClust,最终获得了该地区1个月内的小/近震目录;三是,基于小/近震的波形振幅,发现在断裂带附近宽约200m的区域内具有较高的振幅能量,根据断层围陷波的特点,认为该宽度区域对应于断层核心损伤带的范围;四是,为了获得更精细的断层损伤带空间结构特征,该研究挑选了具有明显围陷波的波形进行了数值模拟,认为该损伤带呈现为自上部宽约150m至下部宽约50m,深度约4km的空间几何形态,总体呈从上往下逐步变窄的花状构造特征。

根据断裂带南北两盘的速度差异,该研究讨论了海原地震具有超剪切破裂的可能性;通过与其他断层破裂区的对比,发现蠕滑区的损伤带与破裂区并无差异,本研究对此给出了两种解释:一是损伤带与断层行为(蠕滑 或 破裂)可能没有关系;二是海原断裂带的蠕滑只是短时间的响应,该区可能曾被大地震穿透,进而产生了类似破裂区的损伤带特征。

该研究工作对认识板内断裂带行为,和进一步开展强地面运动预测、断层破裂模拟等工作具有重要意义。本研究还认为,有必要加强对重点断裂带的不同区段(蠕滑区和破裂区)以及不同断裂带精细结构的对比研究。

相关论文信息:https://doi.org/10.1029/2022JB024468

 
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