基于重复微震研究小江断裂带的深部构造变形

李 乐 陈棋福 钮凤林 何家斌 付 虹

1）中国地震局地震预测研究所（地震预测重点实验室），北京100036

2）中国科学院地质与地球物理研究所，北京100029

3）中国石油大学（北京）油气资源与探测国家重点实验室，北京102249

4）Rice University，Houston，TX 77005，USA

5）云南省地震局，昆明650224

（作者电子信箱，李乐：lile＠seis.ac.cn）

小江断裂带是我国大陆地震活动最为强烈的地区之一。古地震和历史地震资料、综合断裂活动背景和地震活动性分析表明，位于川滇块体东边界的小江断裂带存在地震空区与潜在的强震危险。巴颜喀拉地块东边界发生2008年汶川8.0级巨震不到两年，其南边界的甘孜—玉树断裂带在2010年发生了玉树7.1级大地震，使与该地块相连的小江断裂带的强震危险性更受关注。断层滑动速率是评估未来地震危险性的重要依据，但获取孕震深处的滑动速率具有相当大的难度。地质考察和GPS等浅表观测虽能给出断层滑动速率，然而，这些观测结果对于分析断裂不同深度，尤其是深部孕震区构造应变累积活动信息是不够的。模型设定的不确定性及地表观测资料的局限性，限制了其反演推断，如对小江断裂带这种复杂构造的深部变形信息的精度，利用重复微震估算滑动速率在一定程度上可弥补这一不足。

利用数字地震学的方法与资料，识别出在同一断层位置重复发生破裂并具有高度相似波形记录的微震（简称重复微震），为直接获取断层在地表以下不同深度的滑动速率提供了新的途径。Nadeau和McEvilly（1999）利用发生在美国加州帕克菲尔德（Parkfield）区域内的圣安德烈斯（San Andreas）断层上的板缘重复微震，率先估算了地下不同深度的断层滑动速率，展示了滑动速率深浅差异的分布图像。作者在对唐山断裂带和龙门山断裂带的重复微震研究中，提出并应用了基于板内重复微震的地震矩和重复间隔简单估算滑动速率的方法。结果展示了龙门山断裂带不同深度的滑动速率，深部滑动速率明显高于浅表观测的结果，揭示出汶川巨震前孕震闭锁区构造活动的深浅差异，这种差异变化有助于了解汶川巨震的发生机理，同时也展示了利用重复微震探测深部构造活动进而分析强震危险性的重要性。

本研究利用云南数字地震台网1999—2011年的波形资料，通过辨识源于同一位置破裂的重复微震来估算小江断裂带不同段落、不同深度的断层滑动速率。针对研究区台站分布稀疏的客观情况，应用了在子采样条件下基于S－P相对到时差来约束地震相对位置的方法，在小江断裂带识别出29组重复微震，其复发间隔存在差异变化。重复微震的时空分布初步分析表明：准周期的重复微震在空间上相对独立，远离其他重复微震和背景地震；在重复微震集中分布的区域，位置相近的重复微震可能会相互作用而影响其复发间隔；在背景地震活跃阶段，相邻背景地震发生引起的应力变化可能缩短重复微震的复发间隔。利用重复微震的地震矩和重复间隔，估算出小江断裂带孕震深处3～12km 的滑动速率为1.6～10.1mm／a，显示不同破裂段的深部滑动速率存在明显差异。