川滇地区公共速度模型2.0版揭示四川泸定6.8级地震深部孕震环境

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高分辨率的公共速度模型可以为震后孕震背景分析提供有力支撑。2019年底,中国地震科学实验场发布了由中国科学技术大学姚华建团队构建的川滇地区公共速度模型1.0版,取得了较好应用效果。为进一步提升模型分辨率,中国地震局地球物理研究所王伟涛团队利用人工智能方法,对中国地震科学台阵探测I期、II期、川西台阵等多个密集台阵上的体波走时进行了拾取和质量控制(图1)。结合密集台阵台站间噪声互相关得到的面波频散,中国地震局地球物理研究所王伟涛团队和中国科学技术大学姚华建团队合作,融合多个台阵的数据(图2),通过体波面波走时联合反演方法构建了川滇地区公共速度模型2.0版。新数据的加入以及方法改善提高了模型的分辨率,测试结果表明上地壳的横向分辨率可达20千米,中下地壳的横向分辨率可达30-50千米,相对于1.0版本50-75千米横向分辨率有较大提升。

2022年四川泸定6.8级地震发生之后,双方合作研究团队基于川滇地区公共速度模型2.0版获取了主震震源区的深部速度图像(图3)。结果显示,地震发生于高低速异常体交界的区域,震中(位于鲜水河断裂带上)以西的川西高原下方存在显著的中地壳低速异常体,但震中以东区域存在显著高速异常。通常认为,地壳内的地震波高速体与脆性地壳有关,可承载更大的地震应变能,而低速体对应的韧性蠕变将有助于脆性的上地壳岩石中弹性应变能的积累,从而导致强震的发生。四川泸定6.8级地震与以往发生的大陆强震类似,都发生在高低速转换的边界带上。

利用人工智能技术以及先进成像技术,对密集台阵数据进行深入挖掘,可以构建更高分辨率的速度模型,帮助认识更为精细的地壳结构。相关模型不仅可服务于强震孕震背景分析,也可以更好地服务地震定位、灾害评估等地震学研究,有力地支撑防震减灾工作。(中国地震局四川泸定6.8级地震科学考察队)

川滇地区公共速度模型2.0版揭示四川泸定6.8级地震深部孕震环境

 

图1 密集台阵震相识别可获取更多的走时数据

a)2012年11月14日云南地区一个3级地震及可清晰识别震相的固定台站分布。b)可清晰识别该地震震相的密集台站和固定台站分布。c)和d)为对应台站垂直分量经1-10 Hz滤波后波形。

川滇地区公共速度模型2.0版揭示四川泸定6.8级地震深部孕震环境

 

图2 用于构建川滇地区公共速度模型2.0版本的固定及密集流动台站体波走时数据

a)地震及台站分布,其中黑色、紫色、蓝色和红色三角形分别为固定台站、川西台阵、中国地震科学台阵探测I期台阵、II期台阵(部分);b)筛选后的体波走时-震中距曲线,其中不同颜色表示不同台阵所记录的体波走时数据。

川滇地区公共速度模型2.0版揭示四川泸定6.8级地震深部孕震环境

 

 

图3 川滇地区公共速度模型2.0揭示的2022年泸定6.8级地震的深部速度结构

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

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