GJI:基于深度學習的青藏高原東北緣地震目錄構建
高精度地震目錄對刻畫斷層精細結構、分析余震時空演化及研究地震成核機制至關重要。密集臺陣既能監(jiān)測微弱事件、提升目錄完整性,也帶來了海量數(shù)據(jù)處理挑戰(zhàn),亟需新興技術予以應對。
中國地震局地球物理研究所司政亞博士聯(lián)合王偉濤研究員團隊,整合676個ChinArray-II流動臺站與172個固定臺站的連續(xù)波形(圖1),利用深度學習方法拾取P/S震相到時。經(jīng)震相關聯(lián)、事件識別及絕對/相對定位,最終構建“中國地震科學探測臺陣二期區(qū)域地震數(shù)據(jù)庫”(ChinArray-II Regional Earthquake Database, CARED-II),時段覆蓋2013年8月—2016年6月。得益于更密集的臺網(wǎng)和高精度震相拾取技術,CARED-II絕對定位目錄包含156,057個事件,相對定位目錄包含118,059個事件(圖2),約為固定臺站人工編目(15,967個事件)的10倍。
新的微震目錄清晰顯示,祁連造山帶地震活動沿多條活動斷層帶呈顯著帶狀分布,斷層在深部向西南傾斜,與地質(zhì)結論一致。在臺網(wǎng)稀疏的阿拉善地區(qū),CARED-II揭示該區(qū)微震活躍,發(fā)現(xiàn)多條固定臺網(wǎng)遺漏的弧形微震叢,證實隱伏斷裂的存在并揭示其連通性。此外,CARED-II在秦嶺山脈發(fā)現(xiàn)一條淺層線性地震帶(圖3):事件沿漢坪公路展布,與路面走向偏差<500 m,且多發(fā)生在白天;波形分析表明其屬非天然地震。綜合時空分布與波形特征,推測該地震帶由道路施工所致;事件與公路極小的空間偏差進一步驗證了目錄的高定位精度。
本研究構建的高精度微震目錄CARED-II對活動斷層的刻畫能力顯著優(yōu)于人工目錄,地震叢集性增強,尤其在固定臺站稀疏區(qū)揭示以往未被發(fā)現(xiàn)的斷層活動跡象,為研究現(xiàn)今地震活動性、未知斷層探測及大地構造分析提供重要基礎。
圖1 研究區(qū)構造背景和地震臺站分布圖。
圖2 固定臺網(wǎng)(a)和CARED-II 絕對定位(b)地震分布圖。
圖3 CARED-II目錄中一個主要由非天然地震事件組成的事件叢集區(qū)示例。(a)經(jīng)HypoDD重定位后,該區(qū)域的地震事件分布圖。(b) 記錄到的一次非天然地震事件的波形示例。(c) 該地震帶發(fā)震時刻(北京時間)的分布圖,及其對應的發(fā)震時刻頻率直方圖見圖(d)。(e) 該地震帶事件震級分布直方圖。
相關研究成果已于2025年發(fā)表在國際期刊《Geophysical Journal International》(Zhengya Si, Weitao Wang*,Lu Li, Shijun Zhong, Zemin Liu, Ziye Yu, Yunpeng Zhang. Earthquake catalog in northeastern Tibetan plateau from the large aperture ChinArray-II through deep learning approach. Geophysical Journal International. 244,1-12.doi: 10.1093/gji/ggaf292。CARED-II 的絕對定位和相對定位目錄現(xiàn)可通過地震科學國際數(shù)據(jù)中心開放獲?。―OI:10.11998/IESDC)。下載地址為: http://www.esdc.ac.cn/article/182。本研究受國家自然科學基金項目(42474093)、中國地震局地球物理研究所基本科研業(yè)務專項(DQJB24R34 和 DQJB23X16)、國家自然科學基金項目(42204065和U2239206)共同資助。
【作者簡介】
第一作者:司政亞,中國地震局地球物理研究所在讀博士研究生、北京市地震局工程師,主要從事地震監(jiān)測技術、人工智能方面研究。
通訊作者:王偉濤,研究員,中國地震局地球物理研究所地球物理先導技術研究室主任。主要開展地震學研究,包括人工智能算法、密集臺陣、主動源的交叉融合分析。



