川滇地區公共速度模型2.0版揭示四川瀘定6.8級地震深部孕震環境

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高分辨率的公共速度模型可以為震后孕震背景分析提供有力支撐。2019年底,中國地震科學實驗場發布了由中國科學技術大學姚華建團隊構建的川滇地區公共速度模型1.0版,取得了較好應用效果。為進一步提升模型分辨率,中國地震局地球物理研究所王偉濤團隊利用人工智能方法,對中國地震科學臺陣探測I期、II期、川西臺陣等多個密集臺陣上的體波走時進行了拾取和質量控制(圖1)。結合密集臺陣臺站間噪聲互相關得到的面波頻散,中國地震局地球物理研究所王偉濤團隊和中國科學技術大學姚華建團隊合作,融合多個臺陣的數據(圖2),通過體波面波走時聯合反演方法構建了川滇地區公共速度模型2.0版。新數據的加入以及方法改善提高了模型的分辨率,測試結果表明上地殼的橫向分辨率可達20千米,中下地殼的橫向分辨率可達30-50千米,相對于1.0版本50-75千米橫向分辨率有較大提升。

2022年四川瀘定6.8級地震發生之后,雙方合作研究團隊基于川滇地區公共速度模型2.0版獲取了主震震源區的深部速度圖像(圖3)。結果顯示,地震發生于高低速異常體交界的區域,震中(位于鮮水河斷裂帶上)以西的川西高原下方存在顯著的中地殼低速異常體,但震中以東區域存在顯著高速異常。通常認為,地殼內的地震波高速體與脆性地殼有關,可承載更大的地震應變能,而低速體對應的韌性蠕變將有助于脆性的上地殼巖石中彈性應變能的積累,從而導致強震的發生。四川瀘定6.8級地震與以往發生的大陸強震類似,都發生在高低速轉換的邊界帶上。

利用人工智能技術以及先進成像技術,對密集臺陣數據進行深入挖掘,可以構建更高分辨率的速度模型,幫助認識更為精細的地殼結構。相關模型不僅可服務于強震孕震背景分析,也可以更好地服務地震定位、災害評估等地震學研究,有力地支撐防震減災工作。(中國地震局四川瀘定6.8級地震科學考察隊)

川滇地區公共速度模型2.0版揭示四川瀘定6.8級地震深部孕震環境

 

圖1 密集臺陣震相識別可獲取更多的走時數據

a)2012年11月14日云南地區一個3級地震及可清晰識別震相的固定臺站分布。b)可清晰識別該地震震相的密集臺站和固定臺站分布。c)和d)為對應臺站垂直分量經1-10 Hz濾波后波形。

川滇地區公共速度模型2.0版揭示四川瀘定6.8級地震深部孕震環境

 

圖2 用于構建川滇地區公共速度模型2.0版本的固定及密集流動臺站體波走時數據

a)地震及臺站分布,其中黑色、紫色、藍色和紅色三角形分別為固定臺站、川西臺陣、中國地震科學臺陣探測I期臺陣、II期臺陣(部分);b)篩選后的體波走時-震中距曲線,其中不同顏色表示不同臺陣所記錄的體波走時數據。

川滇地區公共速度模型2.0版揭示四川瀘定6.8級地震深部孕震環境

 

 

圖3 川滇地區公共速度模型2.0揭示的2022年瀘定6.8級地震的深部速度結構

a)和b)15公里深度的Vp和Vs速度分布。c)和d)沿AA’跨震源區的垂直速度剖面,瀘定6.8級地震(五星)發生在高低速交接的位置。

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