广州地化所在海原断裂带的蠕滑区域发现重复地震

内容来源：中国科学院

重复地震是指发生在同一断层块上由于反复加载和破坏而产生的一系列地震事件。全球已有观测的重复地震主要分布于板块边缘的活动断裂带与俯冲带（图1），是板块运动的一种表现形式。由于重复地震能够用于估算断层滑动速率，监测地下介质的属性变化和分析大震孕震过程等，相关的研究受到广泛关注。近年来也有越来越多的研究发现板内重复地震的存在，比如在2008年汶川8级地震所在的龙门山断裂带。

海原断裂带是青藏高原东北缘一条重要的活动断裂，其主要表现为左旋走滑特征。沿着海原断裂带发生了几次大的地震，包括1920年海原8级地震，1927年古浪8级地震，1990年景泰6.2级地震，2016年门源6.4级地震。其中1920年海原地震与1927年古浪地震之间的区域由于没有大的地震而被称为著名的“天祝地震空区”。大地测量学发现在海原断裂带老虎山段存在浅层蠕滑现象，但是蠕滑的驱动机制和深度，以及与地震的关系尚不清楚。

中国科学院广州地球化学研究所地球内部结构及动力学学科组特任研究员邓阳凡与美国佐治亚理工学院教授彭志刚、天津大学教授刘静合作，利用2009年至2018年该地区发生的两万多次小地震事件波形，通过互相关获得了青藏高原东北缘的重复地震分布。如果选择互相关系数CC≥0.90，他们发现了9.7%的地震为重复地震，选择CC≥0.92则有4.6%的地震为重复地震，选择CC≥0.95则有0.6%的地震为重复地震。在海原断裂带老虎山段,采用各种不同互相关系数，都能检测到重复地震的出现，而且重复地震主要发生于大地测地学所观测到的蠕滑区域的最大值附近（图2）。重定位的重复地震普遍深于4km，与浅部蠕滑相对应，研究人员推断这些重复地震位于浅层蠕滑区和深层闭锁区之间的过渡带，且重复地震能够被浅层蠕滑所驱动。

该研究也发现在古浪地震余震区有不少重复地震。该区至今仍有较强的地震活动性，因此也被称为“古浪地震窗”，推测可能与该地区地震波速度较低，岩石强度较弱有关。该区位于1927年古浪地震震后的长期弛愈区域。重定位后的地震主要落在两条南北向的条带上，表明可能存在两条隐伏的断层。

对比全球其他板内大震的余震持续时间，本次研究推测海原断裂带附近的重复地震有可能与1920年海原地震和1927年古浪地震的震后长期弛愈过程有关。未来在该区域会开展更多的地球物理精细结构反演和地表断层观测等相关研究，进一步了解重复地震、断层蠕滑和大地震周期的关系。

此外，本次研究也发现该地区有大量与采矿爆破有关的重复事件，它们具有与自然地震不同的波形，并且发震时间、发震震级、地表地形都有明显特征。

该研究受到中科院战略性先导科技专项（B类）、中科院青年创新促进会、广州地化所涂光炽优秀青年人才和地震动力学国家重点实验室的资助，相关研究发表在地球科学主流期刊Journal of geophysical research: solid earth上。 

图1 全球发现重复地震的主要分布区域 (Uchida and Bürgmann, 2019)

　　图2 (a) 青藏高原东北缘主要断裂分布，M>3.5级地震的震源机制及GPS速率。蓝色方框标出了海原断裂的老虎山段。(b)海原断裂带老虎山段的地震及重复地震分布。蓝色方框标出了大地测量学所观测到的蠕滑区域。(c)大地测量学估计的沿着断层走向的平均蠕滑速度 (Jolivet et al., 2013)，0点位置为(b)中的黑色方框位置。(d) 沿着断层走向随时间变化的地震及重复地震分布。