国家重点研发计划项目《地震构造主动源监测技术系统研究》积极做好震后科技支撑


  2021521日云南漾濞6.4级地震和522日青海玛多7.4级地震发生之后,中国地震局地球物理研究所牵头的国家重点研发计划《地震构造主动源监测技术系统研究》项目团队积极开展震后的地震应急科技支撑工作。该项目是从背景构造和局部结构两个尺度、静态结构和动态变化两个角度分析地下介质的结构和变化与强震孕育的关系。在地震发生之后,项目组利用已有的结果和技术手段对地震分析监测进行了服务支撑。
  青海玛多7.4级地震

根据项目研究内容,利用青藏高原东北缘71个固定台站与418个流动台站所记录到的天然地震事件资料,项目组成员采用双差层析成像方法对近震走时数据进行反演,获得了青藏高原东北缘高分辨率的三维PS波速度结构。在玛多7.4级地震发生之后,项目组成员绘制了穿过该地震震中的速度结构剖面,服务地震孕育背景的分析。结果表明,玛多7.4级地震分布在昆仑断裂带以南松潘-甘孜地块内,该地震震源区均处于PS波低速层边界。震源区下方的壳内低速层可能处于部分熔融或易于蠕变的状态,脆性的上地壳更容易积累应变能,从而导致地震的发生(图 1)。

图 1青海玛多地震震源区速度结构背景(中国地震局地球物理研究所 李永华、石磊供图)

  项目组成员建立了青海玛多地震的三维有限元模型(图 2),以GPS为约束,模拟分析了玛多地震的同震位移、破裂面的库伦应力变化及其对周边断层的影响。研究结果显示:玛多地震引起的同震位移较大,范围较广,西宁甘肃多地有很强的震感,最大的位移为约22cm图 3);甘孜-玉树-风火山断裂带的东部库伦应力较大,龙门山断裂带和鲜水河断裂带及东昆仑断裂带的东部影响不大(图 4)。

2青海玛多地震震区周边三维模型(中国地震局地球物理研究所祝爱玉供图)


图 3 青海玛多地震同震位移(中国地震局地球物理研究所祝爱玉供图)

图4 青海玛多地震周边断层上的库伦应力变化(中国地震局地球物理研究所祝爱玉供图)


  
云南漾濞6.4级地震
  在云南漾濞6.4级地震发生之后,项目组成员紧急奔赴中国地震地震科学实验场云南宾川主动源实验场地,与云南大理实验场工作人员共同开展主动源的加密激发,开展震后的密集观测(图 5)。利用气枪主动源在水下主动激发地震波(图 6),可以产生高度重复的人工震源信号(图 7),从而利用该信号对地下介质的变化进行深入的分析,作为研究地震物理过程的重要依据。
 5云南6.4级漾濞震后开展加密激发(中国地震局地球物理研究所 杨微供图)

图 6 云南宾川气枪主动源激发场景(中国地震局地球物理研究所 杨微供图)

图7震后开展的宾川主动源加密激发的20次激发波形示例,高度相似的波形可用于波速变化的监测(新疆维吾尔自治区地震局 苏金波供图)


同时,项目组成员通过建立云南漾濞6.4级地震周边研究区的三维有限元模型(图 8),以GPS速率为边界约束,模拟计算得到云南漾濞地震的同震位移、主震破裂面的库伦应力变化和周边主要断层的库伦应力变化。初步模拟结果显示:同震位移最大值为0.1cm;大部分的余震分布在库伦应力为正的区域,未来余震的方向可能为东南向和西边的正的库伦应力变化区域(图 9);在维西-巍山断裂的北部、红河断裂带中部、永胜-宾川断裂的南部区域库仑应力变化为正,但变化相对不大,量级在0.001MPa


图 8 云南漾濞6.4级地震震区三维模型(中国地震局地球物理研究所祝爱玉供图)



 9 云南漾濞6.4级地震主破裂面库伦应力变化(中国地震局地球物理研究所祝爱玉供图)

  鉴于两次强震距离项目主动源监测区域较远,项目利用已有的深部构造结果为玛多地震的孕育背景分析提供了基础数据,并将主动源技术手段应用于云南漾濞地震的震后监测之中,为相关地震的分析研究提供了科技支撑。