程海斷裂帶在滇西北斷陷帶內(nèi)最為復(fù)雜且歷史上在南北兩端皆發(fā)生過M≥7.0的大震活動(dòng)（例如1515年永勝73/4和1625年彌渡7級(jí)地震），對(duì)程海斷裂帶及附近區(qū)域地層進(jìn)行精細(xì)結(jié)構(gòu)探測(cè)是理解地震孕育和發(fā)生過程的基礎(chǔ)。噪聲成像、接收函數(shù)和頻譜比等方法對(duì)斷裂帶絕對(duì)深度約束較差，甲烷震源綠色環(huán)保且對(duì)激發(fā)環(huán)境要求簡(jiǎn)單，結(jié)合密集臺(tái)陣觀測(cè)適宜在復(fù)雜斷裂帶不同位置處開展無損探測(cè)。

為獲取程海斷裂帶兩側(cè)介質(zhì)速度差異、斷裂帶內(nèi)破碎低速帶及附近盆地的精細(xì)結(jié)構(gòu)，中國地震局地球物理研究所張?jiān)迄i助理研究員、楊微研究員、王偉濤研究員、馬曉娜副研究員及香港中文大學(xué)楊宏峰教授于2020年10-11月在斷裂帶附近布設(shè)了2條密集測(cè)線，并沿測(cè)線激發(fā)了8炮甲烷震源（圖1）。根據(jù)兩條密集臺(tái)陣上記錄的611條甲烷震源初至P波走時(shí)信息，利用simul2000反演獲取了斷裂帶不同位置處的高分辨率淺地表速度結(jié)構(gòu)（圖2），并與氣槍震源和遠(yuǎn)震P波延時(shí)分析結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比（圖3）。

圖1 程海斷裂帶密集臺(tái)陣及甲烷震源分布

（a）中青色圓點(diǎn)和粉色五角星分別為1970年以來M>4和M>6的地震分布；綠色和紫色圓點(diǎn)為臺(tái)陣布設(shè)期間M>5的遠(yuǎn)震事件位置。（b)、(c)、(d)中藍(lán)色和紅色五角星分別為賓川氣槍信號(hào)發(fā)射臺(tái)和甲烷震源位置；黑色三角形為密集測(cè)線分布，紫色三角形為Yang et al.（2020）在賓川盆地南側(cè)布設(shè)的密集測(cè)線。黑線為斷裂帶分布；F1為周城-清水?dāng)嗔眩?/span>F2-1為期納斷裂，F2-2為金江斷裂，F3-1為上滄-魚棚斷裂，F3-2為河曲-上營(yíng)斷裂，F3-3為河曲-賓居斷裂，F3-4為賓川斷裂。

圖2 期納（Line1、分辨率為0.3 km × 0.3 km × 0.25 km）和片角（Line2、分辨率為0.5 km × 0.5 km × 0.25 km）測(cè)線下方的P波速度結(jié)構(gòu)和檢測(cè)板測(cè)試結(jié)果

圖3 賓川氣槍震源和遠(yuǎn)震（圖1中紫色圓點(diǎn)）P波延時(shí)分析

研究結(jié)果表明：（1）程海斷裂帶下方淺層速度結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，斷裂帶兩側(cè)存在明顯的速度差異。在期納和片角測(cè)線下方，低速區(qū)內(nèi)外速度差可達(dá)20%-50%。（2）期納和片角測(cè)線下方低速異常的寬度分別為～2.0 km和～5.0 km，深度均可達(dá)500 m，與第四紀(jì)沉積具有非常好的一致性。（3）淺地表構(gòu)造地貌的分布主要受控于區(qū)域斷裂帶活動(dòng)，是在區(qū)域近東西向伸展和微地塊順時(shí)旋轉(zhuǎn)的共同作用下形成的。

本研究結(jié)合甲烷震源和超密集測(cè)線觀測(cè)，利用記錄到的體波走時(shí)信息反演獲得了程海斷裂帶不同位置處的淺地表高精度速度結(jié)構(gòu)，精細(xì)刻畫了城市盆地幾何特征、埋藏深度和沿?cái)嗔褞ё呦虻淖兓卣鳎瑥浹a(bǔ)了被動(dòng)源數(shù)目有限和傳統(tǒng)方法對(duì)絕對(duì)深度約束較差的問題。本研究同時(shí)也為后續(xù)利用甲烷震源和密集臺(tái)陣觀測(cè)在超大城市群開展結(jié)構(gòu)探測(cè)奠定了基礎(chǔ)，對(duì)研究區(qū)域構(gòu)造特征、發(fā)震機(jī)制和進(jìn)行地震風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等都具有重要意義，具有重要的實(shí)用和推廣價(jià)值。

研究成果于2023年6月發(fā)表在國際主流地學(xué)期刊《Seismological Research Letters》（Zhang, Y., H. Yang, W. Yang, W. Wang, and X. Ma (2023). Along-Strike Variation in the Shallow Velocity Structure beneath the Chenghai Fault Zone, Yunnan, China, Constrained from Methane Sources and Dense Arrays, Seismol. Res. Lett., 1–18, doi: 10.1785/0220230034.）。本研究由中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（DQJB19B32和 DQJB22R31）及國家自然科學(xué)基金（42104045、41974069和42204053）等項(xiàng)目共同資助。

【作者簡(jiǎn)介】

第一作者：張?jiān)迄i，女，博士，助理研究員，主要從事密集臺(tái)陣、主動(dòng)源、體波層析成像和地震重定位等方面的研究。Email:zhangyp@cea-igp.ac.cn