2022年9月5日四川省泸定县发生了M6.8级破坏性强震,其震中距离2008年Mw7.9级汶川地震约201公里,且震后观测到丰富的不同于走滑型主震的强正断层型余震。该M6.8主震破裂过程及其强余震精细发震断层结构尚未被充分研究。为理解此次主震的破裂过程及正断层型余震的成因,进而为研究区域未来地震灾害评估提供帮助,中国科学院地质与地球物理研究所赵旭副研究员、肖卓伟博士后、王巍特聘研究员、李娟研究员、中国地震局地球物理研究所赵明副研究员和陈石研究员、四川省地震局唐淋高工, 利用基于深度学习地震检测模型DiTingPicker和震源参数波形反演等技术,详细地分析了近场密集的宽频带、短周期以及强震台(图1)观测波形资料,获得了此次序列精细发震断层结构和复杂破裂过程特征。
图1 研究区地质构造背景和2022年M6.8泸定地震序列分布。(a)主要活动断裂和历史地震分布。红色五角星表示主震震中。红色虚线矩形为研究区范围。(b)使用台站分布。蓝色和黑色三角形分别表示宽频带/短周期和强震台。(c)2022年9月5日至20日重定位后不同震级余震随时间分布
研究采用的DiTingPicker算法由约500万条国内外地震波形(其中含约270万条国内地震波形)训练所得,适用于国内近震检测及初至P、S波震相自动拾取。研究对主震前后共415天连续地震波形进行扫描,并结合多步精定位方法,重建了包含7388个地震事件的高质量地震目录,揭示了此次序列前后多个未辨识的断层,获得了主震和余震发震断层复杂深部几何特征(图2)。研究通过区域波形反演进一步约束了主震破裂过程(图3)和余震震源机制及深度,并揭示了主震以西贡嘎山附近的16个余震震源机制解的差异(图2m)。其中,11个余震较深(5~11 km),以走滑型地震为主。而另外5个余震较浅(4~6 km),为正断层型错动为主地震,推测同浅部贡嘎山的垂直运动有关。
图2 余震重新定位后位置和震源机制解时空分布。(a)2022年9月5日至20日余震分布。红色五角星为M6.8主震。色标表示距主震发震时间间隔。紫红色粗线为已标识活动断层。不同颜色震源球表示2023年1月25日M5.6余震以及其它8个强余震震源机制。(b~k)沿不同方向垂直剖面余震分布。投影宽度为两侧各1 km。 蓝色粗线表示余震发震断层面倾角方向。(m、n) 43个ML ≥ 2.8 余震震源机制。不同震源球颜色示意其质心深度
图3 M6.8主震同震滑动位移分布。(a)滑动位移在地表上的投影。红色五角星和不同颜色圆点分别表示主震和余震震中。 左下角小图为地震矩率随时间变化。 (b)同震滑动位移沿走向和深度方向的分布。不同颜色代表滑动量大小,白色箭头表示断层上盘相对下盘的滑动方向。黑色等值线表示破裂传播时间
综合地震活动空间展布、地震空区、主震破裂高滑动量分布以及历史地震资料,研究推测此次泸定M6.8强震破裂可能并不完全。另考虑到1786年M7.8地震破裂区范围(图1)和M6.8主震对周边主要断层库仑应力加载作用,推断磨西北部地区未来存在M6+地震的风险较高。
研究成果发表于国际学术期刊GRL(赵旭、肖卓伟、王巍、李娟*、赵明、陈石、唐淋. Fine Seismogenic Fault Structures and Complex Rupture Characteristics of the 2022 M6.8 Luding, Sichuan Earthquake Sequence Revealed by Deep Learning and Waveform Modeling [J]. Geophysical Research Letters, 2023, 50: e2023GL102976. DOI: 10.1029/2023GL102976)。研究受所重点部署项目(IGGCAS-201904),国家自然科学基金项目(41974062、42230111)和国家重点研发计划(2022YFF0503101)等资助。