威遠—榮縣地區(qū)屬于歷史弱震區(qū)。然而，自2015年以來，該地區(qū)的地震活動顯著增強，且大部分地震的震源深度不超過5 km，與研究區(qū)內的頁巖氣埋深相當。由此就引發(fā)了這樣的科學問題和思考：這些地震到底與該區(qū)的頁巖氣開采活動有沒有關系？如果有關系，它們的孕育和發(fā)生機制是什么？最大能導致多大震級的地震？要解決這些科學問題，就首先要搞清楚該區(qū)域的地下構造（如斷層）和結構（如大裂縫）的分布狀況，從而為該區(qū)域地震發(fā)生機制和地震危險性評價提供基礎資料。MT是探測地球深部結構的一種重要的地球物理方法。它對巖體電導率反映非常敏感，尤其對于具有低阻高導特征的流體或熔融區(qū)域。在開采區(qū)，由于水力壓裂作業(yè)，會導致舊裂隙的開裂和新裂隙的產生，且這些裂隙中可能充滿了流體，因此MT可以發(fā)揮重要的作用。

中國地震局地球物理研究所郭穎星等人在頁巖氣開采區(qū)，利用跨威遠背斜的布設在開采區(qū)北部的2條EW向展布、長度約90 km以及1條NW-SE向展布、長度約100 km的MT測線的數據，采用帶地形的二維非線性共軛梯度反演方法，獲得了測線的電阻率分布（圖1），據此分析了開采區(qū)的電性結構特征，推斷了主要斷裂帶的位置和形態(tài)，探討地震活動的成因。主要結果如下：

（1）開采區(qū)約5 km以淺區(qū)域的電阻率較低（10-30 Wm），且存在著電阻率很低（<5 Wm）的多個孤立的局部區(qū)域。在5 km以深，西/西北部為高阻區(qū)，且由西向東、由北向南存在變薄的趨勢，東/東南部為低阻區(qū)，電性結構比較均勻；

（2）剖面電阻率結果揭示出了3條剖面經過的區(qū)域內的主要斷層——牛頸垇斷層、長山鎮(zhèn)斷層、長巖斷層和大興場斷層的深部形態(tài)和延伸狀況，除長山鎮(zhèn)斷層的下端埋深可能超過了20 km外，其他斷層向下延伸可能不超過5 km深度；

（3）地震主要集中在10 km深度范圍內的高阻和低阻的過渡區(qū)，且沒有集中在斷層附近且沿著斷層面呈線性分布，表明開采區(qū)內斷層不是地震活動的主控因素。

圖1  3條剖面的電阻率結構、主要斷裂位置和地震分布

研究首次獲得了威遠—榮縣頁巖氣開采區(qū)的電性結構特征以及威遠—榮縣頁巖氣開采區(qū)內的主要斷層——牛頸垇斷層、長山鎮(zhèn)斷層、長巖斷層和大興場斷層的深部形態(tài)和延伸狀況，為威遠—榮縣頁巖氣開采區(qū)的地震發(fā)生機制和地震危險性評價提供了基礎資料。

研究成果于2022年發(fā)表在學術期刊《地球物理學報》上（郭穎星，朱濤*. 2022. 四川威遠—榮縣工業(yè)開采區(qū)地殼電性結構研究. 地球物理學報，65（9）：3451-3463，doi：10.6038/cjg2022P0615）。研究受中國地震局地球物理研究所中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務費專項（DQJB19A0122）項目資助。

【作者簡介】

第一作者：郭穎星，博士，副研究員，主要從事巖石、礦物電學性質及地球動力學數值模擬研究．Email:guoyingxing2008@126.com.

通信作者：朱濤，研究員，主要從事地幔動力學模擬，以及電阻率層析成像方法和應用研究. Email: zhutao@cea-igp.ac.cn