自2014年以來，四川盆地南部威遠(yuǎn)和長寧地區(qū)的地震活動急劇增加。地球所張瑞青研究員團(tuán)隊收集了2019 年1 月至 2020 年 10 月期間四川和云南省區(qū)域固定臺站和流動臺網(wǎng)（圖1）記錄的近震初至走時數(shù)據(jù)。同時，還利用地球所近期在威遠(yuǎn)地區(qū)布設(shè)的 40 個寬頻帶流動臺站記錄的波形資料，采用PhasePApy方法拾取了P波初至走時。本研究共獲得44,759個地震事件的走時數(shù)據(jù)，其中P波和S波絕對到時數(shù)據(jù)分別為509,134和364,823條，相對到時數(shù)據(jù)分別為2,242,149條和1,771,072條。利用這些走時數(shù)據(jù)，采用雙差走時層析成像方法，對威遠(yuǎn)和長寧地區(qū)的地震進(jìn)行了重定位，并獲取了地殼淺部高分辨率的Vp、Vs和Vp/Vs模型。

圖1? 川南地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造背景和地震臺站分布圖（左）及威遠(yuǎn)-長寧地區(qū)臺站分布放大圖（右）白色和紅色三角形分別表示區(qū)域固定臺站和流動臺網(wǎng)，藍(lán)色三角形表示中國地震局地球物理研究所在威遠(yuǎn)地區(qū)布設(shè)的密集流動臺站。

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重定位結(jié)果顯示，威遠(yuǎn)和長寧地區(qū)的中小地震主要叢集在水力壓裂井和鹽礦開采井附近，與已知地表斷層無明顯關(guān)聯(lián)（圖2）。同時，多數(shù)地震震源深度較淺，集中在2~8 km深度，但一些中強(qiáng)地震震源深度較深，暗示其發(fā)震斷層可能已延伸至結(jié)晶基底底部。另外，根據(jù)威遠(yuǎn)地區(qū)M 3.0以上地震的空間分布，可識別出三條地震帶（圖3），一條位于威遠(yuǎn)東部，與資中斷裂走向基本相同；另兩條位于墨林場斷裂附近，分別為近 N-S 走向和沿 NE-SW 展布。

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圖2? 威遠(yuǎn)（左圖）和長寧地區(qū)（右圖）重定位后震中分布圖

M<5.0級地震用圓點表示；M≥5.0級地震用五角星表示。根據(jù)中國衛(wèi)星資源識別的一些水力壓裂鉆井平臺位置用紅色正方形表示。

圖3 威遠(yuǎn)地區(qū)2015年以來M＞3.0地震時空分布圖

顏色表示年份。藍(lán)色陰影區(qū)表示地震空區(qū)，灰色陰影區(qū)域表示識別出的三條地震活動帶。

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成像結(jié)果表明（圖4和5），威遠(yuǎn)和長寧地區(qū)地震活動與地殼介質(zhì)結(jié)構(gòu)存在一定的相關(guān)性，即地震多發(fā)生在低 Vp/Vs 異常區(qū)（圖6）。較低的Vp/Vs反映了震源區(qū)存在大量具有較大縱橫比的含氣裂縫。震源區(qū)高Vp/Vs的缺失可能指示研究區(qū)地震的觸發(fā)機(jī)制不能單一由流體壓力擴(kuò)散效應(yīng)來解釋，還需要有其他機(jī)制參與其中。

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圖4 威遠(yuǎn)地區(qū)沿AA’和BB’測線的Vp、Vs和 Vp/Vs結(jié)構(gòu)垂直剖面圖（剖面位置見正文圖4）

圖5 長寧地區(qū)沿EE’和LL’測線的Vp、Vs和 Vp/Vs結(jié)構(gòu)垂直剖面圖（剖面位置見正文圖6）

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圖6 威遠(yuǎn)（上圖）和長寧頁巖氣開采區(qū)（中圖）、以及長寧鹽礦開采區(qū)（下圖）地震震源區(qū)的Vp、Vs和Vp/Vs值分布圖

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研究成果于2023年發(fā)表在Tectonophysics期刊（Chen, C., Zhang, R*., Qiang, Z. 2023. High-precision seismic relocation and three- dimensional shallow crustal structure in southern Sichuan basin. Tectonophysics. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.229933）。研究由國家重點研發(fā)計劃（2020YFA0710600）、 國家自然科學(xué)基金（41874073）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)專項（DQJB19A0113， DQJB22X10）聯(lián)合資助。

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作者簡介：

第一作者：陳成鋒，男，博士研究生，主要從事地震體波層析成像研究。

通訊作者：張瑞青，研究員，主要從事地球深部結(jié)構(gòu)探測研究。Email: zrq@cea-igp.ac.cn