四川盆地長期被認(rèn)為是地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的“克拉通”塊體，然而，自2015年以來川南地區(qū)地震活動(dòng)顯著增強(qiáng)，短期內(nèi)先后發(fā)生興文Ms5.7和長寧Ms6.0兩次中強(qiáng)震，引發(fā)了廣泛關(guān)注。此前，由于對(duì)該區(qū)淺部地殼結(jié)構(gòu)及流體運(yùn)移特征缺乏系統(tǒng)認(rèn)識(shí)，地震的孕震環(huán)境與觸發(fā)機(jī)制一直模糊不清。為揭示水力壓裂對(duì)淺部地殼結(jié)構(gòu)速度場的影響，本研究將開展區(qū)域三維走時(shí)層析成像反演，旨在厘清速度結(jié)構(gòu)異常、流體遷移通道與地震活動(dòng)的關(guān)系，為認(rèn)識(shí)水力壓裂下地震的成因機(jī)制提供地球物理證據(jù)與結(jié)構(gòu)約束。

中國地震局地球物理研究所李昱博士與張風(fēng)雪研究員等基于研究區(qū)內(nèi)布設(shè)的密集寬頻帶流動(dòng)地震臺(tái)陣，拾取高質(zhì)量P、S波初動(dòng)到時(shí)，利用地震走時(shí)層析成像方法反演獲得該區(qū)域淺層地殼的三維P、S波速度結(jié)構(gòu)（圖1、圖2）。結(jié)果顯示：速度結(jié)構(gòu)的空間分布與地層巖性的年代特征具有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系；水力壓裂帶附近出現(xiàn)局部速度異常，其空間范圍與壓力變化具有一定關(guān)聯(lián)。此外，興文震區(qū)（Ms5.7）與長寧震區(qū)（Ms6.0）之間存在一條連續(xù)的P波低速異常帶，暗示深部可能存在流體遷移通道。雖然該項(xiàng)研究并未完全排除其它孕震機(jī)制（例如斷裂滑動(dòng)、構(gòu)造應(yīng)力累積等），但結(jié)果偏向支持如下一種假設(shè)：流體沿該低速通道從興文震區(qū)遷移至長寧區(qū)域，可能觸發(fā)或促進(jìn)了長寧地區(qū)地震的發(fā)生。

圖1 不同深度的P波速度結(jié)構(gòu)

圖2 P波和S波速度結(jié)構(gòu)的垂直切片

研究成果2025年發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《Science China Earth Sciences》（Li, Y., Zhang, F., Wu, J. et al., 2025. Velocity structure and its origin in the Changning hydraulic fracturing zone, Sichuan, China: Implications for the Changning earthquake. Sci. China Earth Sci. 68, 3200–3215. https://doi.org/10.1007/s11430-024-1673-y）。研究受科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2020YFA0710600）和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（U23A2029）共同資助。

【作者簡介】

第一作者：李昱，博士研究生。主要從事淺層速度結(jié)構(gòu)反演研究。Email: liyu11230@163.com

通訊作者：張風(fēng)雪，博導(dǎo)，研究員。主要從事地球深部結(jié)構(gòu)探測的技術(shù)方法與應(yīng)用研究。Email: zhangfengxue336@163.com