本研究通過反演241,561條縱波和209,363條橫波高質(zhì)量的地震走時(shí)數(shù)據(jù),獲得了鮮水河、安寧河斷裂帶的P波、S波以及泊松比的三維結(jié)構(gòu)模型,并結(jié)合相位分析與Schuster測試討論了該斷裂帶上地震事件的觸發(fā)與其深部構(gòu)造以及固體潮所產(chǎn)生的應(yīng)力變化三者之間的關(guān)系.結(jié)果表明,鮮水河—安寧河斷裂帶26.5°N、28°N、29.5°N以及31.5°N四個(gè)位置附近存在低速、高泊松比異常,可能暗示著深部流體（包括部分熔融物質(zhì)）的上涌.這些大范圍分布的流體提高了孕震層的孔隙流體壓力,削弱了斷層面之間摩擦力,在鮮水河—安寧河斷裂帶形成了一些具有高度地震活動(dòng)性的區(qū)域.此外,相位分析與Schuster測試的結(jié)果表明,鮮水河—安寧河斷裂帶附近的地震觸發(fā)與固體潮剪切應(yīng)力的變化密切相關(guān).綜合分析的結(jié)果表明,固體潮與構(gòu)造應(yīng)力對地震觸發(fā)可能存在某種"合"的關(guān)系.在分布著大量流體的區(qū)域,地震事件可能對固體潮更加敏感. 

【文章來源】：地球物理學(xué)報(bào). 2020,63(03)北大核心

【文章頁數(shù)】：16 頁

【部分圖文】：

反演前后P波、S波走時(shí)殘差的對比

為了深入探討斷層面上的流體分布與地震觸發(fā)的機(jī)制，我們從ISC bulletin收集了1900年1月1日至2018年12月31日之間發(fā)生在XAF剖面附近的地震事件數(shù)據(jù)，其中每個(gè)事件的震級都大于等于2.0．此外，我們還將本研究中用于反演的、經(jīng)過震源重新定位的地震事件加入其中．最后，我們總共找到1000余個(gè)震源至剖面之間的距離小于等于20km的地震事件（圖8）．根據(jù)圖8給出的結(jié)果，XAF剖面上的地震震源位置的分布與高速度和高泊松比異常的分布高度契合，說明該剖面上的流體侵入可能與地震觸發(fā)之間有較為強(qiáng)烈的聯(lián)系．一般來講，流體影響地震觸發(fā)的機(jī)制主要有兩種：其一，“弱化”作用，即流體侵入具有一定裂縫密度或孔隙度的巖石并將其力學(xué)強(qiáng)度降低，地震因力學(xué)強(qiáng)度下降的巖石更容易破裂而觸發(fā)（Wang and Kao,2019;Wang et al.,2019）．在這種情況下，震源區(qū)域通常會(huì)表現(xiàn)出較高的P波速度異常、較低的S波低速異常以及高泊松比異常．這是因?yàn)椋环矫�，具有一定脆性的巖石往往表現(xiàn)出較高的速度異常（Brace and Kohlstedt,1980;Meissner and Strehlau,1982;Sibson,1982;Umeda et al.,1996）．但另一方面，其孔隙或裂縫中存在著一定的流體，對S波具有明顯的衰減作用，進(jìn)而表現(xiàn)出較低的S波速度異常．其二，“潤滑”作用，即流體侵入斷層進(jìn)而減小斷層面上的摩擦力，使斷層面更容易發(fā)生滑動(dòng)而觸發(fā)地震（Wang et al.,2019;Wang and Kao,2019）．在這種情況下，相比于上述第一種情況下通常所表現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)特征，震源位置更可能位于高、低速度異常體的分界線上，或者大范圍高速、高泊松比異常的區(qū)域內(nèi)．而由圖8給出的結(jié)果來看，震源普遍集中在上地殼中大范圍的高速、高泊松比異常區(qū)域．據(jù)此推斷，在上述兩種流體運(yùn)移觸發(fā)地震的機(jī)制中，基于流體侵入引起的脆性形變的可能性更高．從地震的空間分布上看，多數(shù)地震位于28°N以北的區(qū)域，且發(fā)生在康納德面以上的淺層地震較多．不僅如此，歷史上發(fā)生在XAF剖面上的5起6.0級及6.0級以上地震事件，其中四起都發(fā)生在XAF的北段．相同的是，這些強(qiáng)震事件的震源都位于高泊松比異常區(qū)域內(nèi)或附近．從構(gòu)造上看，位于XAF北段的鮮水河斷裂是松潘—甘孜地塊與川滇地塊的分界線，其南北兩側(cè)的地表運(yùn)動(dòng)速度差異較大，具有很強(qiáng)的剪切作用力．如前文所述，該區(qū)域恰好分布著大范圍的低速、高泊松比異常，可能代表來自地幔的流體比較富集，提高了該區(qū)域的流體應(yīng)力．我們認(rèn)為，這種橫向大范圍分布的流體與構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及地震觸發(fā)之間可能具有非常強(qiáng)烈的相互影響，而這種相互的影響很可能是觸發(fā)地震的關(guān)鍵因素之一．一方面，頻發(fā)的、橫向分布的地震事件很可能提高了斷層面之間的橫向滲透率，讓更多的流體發(fā)生橫向的滲入斷層面．另一方面，不斷積累流體大幅度削減了斷層面之間的摩擦力，增加了巖石的庫倫應(yīng)力，使斷層更容易發(fā)生滑動(dòng)，進(jìn)而觸發(fā)更多的地震．此外，我們從圖8的結(jié)果中我們還能看到，在29°N—30°N之間存在著一個(gè)地震事件較為集中的區(qū)域（圖8中白色矩形區(qū)域）．該區(qū)域的范圍雖然較狹窄，但其速度與泊松比結(jié)構(gòu)特征卻比較復(fù)雜，其中包括（1）低速、低泊松比異常；（2）高速與低速體的分界以及高泊松比的異常，以及（3）高速、高泊松比異常．從速度、及泊松比結(jié)構(gòu)方面推測，對于上述三種異常情況而言，流體對地震觸發(fā)的貢獻(xiàn)方式不同．對于前兩種情況，流體主要體現(xiàn)的是潤滑作用．而對于最后一種情況而言，流體主要體現(xiàn)的是弱化作用．從構(gòu)造方面看，該區(qū)域是松潘—甘孜塊體、川滇塊體與揚(yáng)子板塊三者的交界處，同時(shí)也位于松潘—甘孜塊體與四川前陸盆地發(fā)生傾斜碰撞的區(qū)域附近．除了較強(qiáng)的剪切作用力外，該區(qū)域斷層面之間還可能分布著松潘—甘孜塊體與四川前陸盆地發(fā)生傾斜碰撞所產(chǎn)生的分力．該區(qū)域內(nèi)地震事件的頻發(fā)，可以解釋為上述作用力與流體分布綜合作用的結(jié)果（Wang et al.,2009,2019;Wang and Kao,2019).

地球的固體潮是指固體地球受到外部天體的引力作用而發(fā)生的周期性形變現(xiàn)象．雖然固體潮對大地應(yīng)力場的改變幅度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于構(gòu)造過程產(chǎn)生的應(yīng)力變化（Melchior,1983;Wilcock,2001），但前者的變化周期性效應(yīng)卻遠(yuǎn)大于后者（Wilcock,2001）．這種較為頻繁的應(yīng)力變化很可能成為觸發(fā)地震的另一關(guān)鍵因素（Aki,1956;Lockner and Beeler,1999）．為了研究固體潮與地震觸發(fā)之間的關(guān)系，我們必須首先獲得固體潮的實(shí)際數(shù)據(jù)或理論模型．在本研究中，我們選擇建立固體潮理論模型．根據(jù)牛頓萬有引力定律，對于地球上質(zhì)量為m的某質(zhì)點(diǎn)，來自外部天體的引力場可以表示為其中，W稱為“起潮位”或“引潮位”，G是引力常數(shù)，M是外部天體的質(zhì)量，d是外部天體到質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)心距．假設(shè)該質(zhì)點(diǎn)的坐標(biāo)為P(r，θ，λ），起潮位可以寫成Legendre多項(xiàng)式的形式為

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：2998715