近年來，四川盆地南緣（川南）中強地震頻次增多和地震活動性增強， 2021年9月16日四川省瀘州市瀘縣Ms6.0地震的發(fā)生再次引起國內(nèi)外學(xué)者對川南地區(qū)深部孕震環(huán)境和潛在地震危險性的密切關(guān)注。研究瀘縣震區(qū)深部物性狀態(tài)和動力環(huán)境對揭示其深部孕震背景和地震成因機制等都具有重要的科學(xué)意義。

中國地震局地球物理研究所吳萍萍副研究員等基于中國地震局成都青藏高原地震研究所地球動力學(xué)研究室在瀘縣Ms6.0震區(qū)布設(shè)的短周期密集地震觀測臺陣記錄到的連續(xù)波形數(shù)據(jù)，采用多種地震學(xué)方法對資料進行處理：利用HVSR和f-h轉(zhuǎn)換方法（Qin et al. , 2022）獲取了研究區(qū)的深部界面信息；利用聯(lián)合子臺陣聚束分析方法獲取高頻（1.0-3Hz）頻散數(shù)據(jù)，利用傳統(tǒng)雙臺法提取低頻（2.0s-6.0s）頻散數(shù)據(jù)，構(gòu)建了震區(qū)淺-深三維速度結(jié)構(gòu)；基于Rayleigh和Love波構(gòu)建了震區(qū)的徑向各向異性和方位各向異性模型。

研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)瀘縣震區(qū)淺層松散沉積層厚度約300~400m（圖1d和e）。HVSR方法揭示在0.8~1.6km存在一個強阻抗界面（圖1a），對比該區(qū)域的地層層序圖（圖1b和c），該界面可能是陸相沉積的底部。方位各向異性特征顯示在深度約4-5km處可能存在滑脫層（圖2c），這個現(xiàn)象與Lu et al. (2024)地震剖面展示的滑脫層深度相吻合。各向異性方位顯示在滑脫層之上表現(xiàn)為北西-南東向（圖4b），與地表GPS方向一致（圖4a），之下表現(xiàn)為北東-南西向（圖4c），與Ms6.0級地震的震源機制應(yīng)力主軸方向一致，這個現(xiàn)象預(yù)示著滑脫層可能是該區(qū)域的應(yīng)力解耦層。徑向各向異性結(jié)果顯示華鎣山斷裂下方表現(xiàn)為負值，而喻家寺向斜為正值（圖2c和圖3b2），暗示著震區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造帶的局部構(gòu)造活動的差異性。瀘縣主震及其余震位于高/低速分界帶、偏向高速區(qū)域（圖2b），深度主要分布于滑脫層之下。Vp/Vs（圖3b3）結(jié)果展示源區(qū)余震分布在向南西傾斜的高低值邊界區(qū)域，主要偏向低值區(qū)域。綜合本文和已有的研究成果資料，本文推測瀘縣Ms6.0地震可能發(fā)生在由基底向沉積蓋層延伸的先存西北-東南走向、南西傾斜的隱伏斷裂上，受工業(yè)活動和局部構(gòu)造應(yīng)力場的作用影響而形成。

該成果于2024年7月發(fā)表在國際主流地學(xué)期刊《Seismological Research Letter》（Pingping Wu, Huili Guo, Wei Xu, Tongwei Qin, Dahu Li; Laiyu Lu, Zhifeng Ding. 2024. High-Resolution Velocity and Seismic Anisotropy Structures of the 2021 Luxian Ms 6.0 Earthquake Zone in Sichuan Basin. Doi: 10.1785/0220240046.），研究由國家自然科學(xué)基金（42274078）和中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務(wù)費專項（DQJB22B19 和 DQJB22R29）共同資助。

圖1 研究區(qū)地下界面分布特征

(a) 為HVSR和f-h轉(zhuǎn)換方法獲取的強阻抗界面。彩色圓圈的位置表示地震臺站的位置，其大小和顏色代表相應(yīng)的強阻抗界面的深度。兩條紅線表示(d)和(e)中速度剖面的位置信息。(b) 研究區(qū)域的地層層序圖（Lu et al. 2024）。(c)不同深度余震分布的統(tǒng)計直方圖。“1st”、“2nd”和“3rd”的標注表示地震發(fā)生頻次峰值。(d)和(e)為L1A-L1A'和L1B-L2B'的淺層速度剖面。圖中的黑色虛線表示2.0 km/s等值線。J：侏羅紀；T3：下三疊紀；T1-2：上中三疊紀；P：二疊紀；S：志留紀；O：奧陶紀；?：寒武紀；Pt：基底。

圖2 穿過瀘縣Ms6.0地震震中的NW-SE剖面

(a)為三維地形圖和剖面的位置。在(b)中，背景為速度結(jié)構(gòu)，黑色線為根據(jù)Lu et al., (2024)地震反射地震序列?；尹c標記余震的分布。(c)各向異性剖面，背景彩圖為徑向各向異性，黑線表示方位各向異性。各向異性的方向以垂直向上為北方向，順時針旋轉(zhuǎn)90°為東方向。該剖面表明，淺層中的方位各向異性較深層弱，并且在4.0公里和5.0公里深度之間存在明顯的方位轉(zhuǎn)變，淺層的方位由西北-東南轉(zhuǎn)變?yōu)樯顚拥臇|北-西南。(d)展示了一個地震統(tǒng)計直方圖，以1.0公里間距進行統(tǒng)計。

圖3 穿過瀘縣Ms 6.0地震震中的NE-SW剖面

(a)顯示剖面“A–B–C–E–F”的位置。圖b1~b2分別展示與“A–B–C–E–F”相關(guān)的速度、各向異性和Vp/Vs剖面（Yang et al.2024）。從圖中發(fā)現(xiàn)，淺層中的方位各向異性較弱，深部各向異性強度較強，各向異性方位在4.0公里和5.0公里深度之間發(fā)生轉(zhuǎn)變。圖(c)是對(b)中黑框所示區(qū)域進行放大。黃色星星標記了瀘縣 Ms 6.0地震的震中，紅色沙灘球為瀘縣主震震源機制。

圖4 瀘縣地震帶的三維速度和方位各向異性圖

(a) 瀘縣地震帶的地質(zhì)圖，黑色符號表示地震站，紅色箭頭表示GPS數(shù)據(jù)（根據(jù)Zhao et al. (2015)進行插值至每個地震站所繪）。圖(b)和(c)為2.0公里和4.0公里深度處的速度，黑線表示方位各向異性。

【作者簡介】

吳萍萍，副研究員，主要從事地震和電磁單方法和聯(lián)合反演研究。Email：wupingping2010@163.com