四川长宁地区地震活动特征和成因研究
流体注入引发的地震活动是当今地学领域的一个研究热点。位于四川盆地西南缘的长宁地区近年来地震活动频繁，2018年底以来相继发生了多次5级以上地震活动。该地区地震活动与盐矿、页岩气开采注水之间的联系引起了广泛的关注。确定长宁地区地震活动的成因和机理对于分析地震危险性、减轻地震灾害、保障资源开采等具有重要意义。本文使用2015年至2019年长宁及周围地区86个地震台站记录的数据资料，从震源区的三维速度结构、地震时空迁移特征、地震活动性以及地震震源参数等方面对长宁地区的地震活动进行了研究，结合地质构造背景、工业注水情况和已有的研究结果，综合分析长宁地区地震活动的成因和机理。 首先使用波速比模型一致性约束的双差层析成像方法对长宁地区的三维VP、VS和VP/VS结构以及震源位置进行了联合反演。长宁地区的地壳速度结构呈现出明显的不均匀性。长宁-双河背斜地区的地震活动主要沿着背斜的轴向分布，震源深度自东南向西北逐渐加深，集中在一个显著的高速、低波速比异常体内。建武向斜页岩气开采区的地震主要集中在低速异常体的边缘，对应着相对较低的波速比区域。长宁MS6.0、兴文MS5.7和珙县MS5.3等3次5级以上地震均位于地下介质发生剧烈变化的区域，反映了地壳结构对该地区地震的发生起着控制作用。 在联合反演得到的地震震源位置的基础上，使用结合波形互相关技术的双差定位方法对2018年12月至2019年7月期间的地震进行了精定位。结果显示长宁地区的地震活动是由多条不同走向的地震条带组成，且震源深度总体较浅，反映了长宁地区的地震活动与先存小规模断层被重新激活有关。选择精定位后的地震作为模板，使用匹配定位方法对2018年12月至2019年7月期间长宁地区的地震活动进行了微震检测与定位，检测到8倍于台网地震目录的事件数量。根据检测到的地震目录分析发现，在临近兴文MS5.7地震发生时，其震中附近地震活动的频度和强度均明显增强。根据前震活动的时空迁移特征可以推测兴文MS5.7地震的发生与水力压裂有关。在长宁MS6.0地震发生之前，长宁-双河背斜地区的地震活动主要集中在主震的东南侧，临近主震发生之时，未出现明显增强的前震活动。 基于经过微震检测完善后的地震目录，利用ETAS模型分析了长宁地区的地震活动特征，并计算分析了该地区地震b值的时空分布特征。从2018年12月至长宁MS6.0地震发生之前，长宁-双河背斜地区的背景地震活动比较稳定，而建武向斜地区的背景地震活动出现了明显波动，分别体现了盐矿长期注水和页岩气开采短期注水对地震活动的影响。建武向斜地区余震激发能力较弱且衰减较快。而长宁-双河背斜地区余震激发能力相对较强，衰减也较慢。长宁地区地震的b值在空间分布上存在明显的差异，较大震级的地震主要集中在低b值区。 使用谱比法计算得到了长宁地区442个ML1.3~4.7地震的应力降等震源参数，分析了震源参数之间的相互关系及应力降的时空分布特征。长宁地区地震的应力降位于0.02~7.26MPa范围内，超过90%的地震应力降小于2MPa。应力降总体呈现随震级增大而增大的趋势，但与震源深度的关系并不明显。长宁MS6.0地震发生之前，震源区地震的应力降总体处于较低水平，主震发生之后，短期内余震的应力降较高，随后快速衰减。这些高应力降地震在空间上主要集中于长宁余震区的西北段，也是余震强度较大、发生了几次MSgt;5强余震的位置。建武向斜页岩气开采区地震的应力降总体略低于长宁-双河背斜地区，但是差异并不显著。 综合分析认为研究区内长宁-双河背斜东南侧地区近年来持续活跃的地震活动与盐矿注水密切相关，长期的注水活动促进了长宁MS6.0地震的发生。而长宁-双河背斜西北侧地区受盐矿长期注水的影响较小，该区域的发震环境、地震活动特征与天然地震更为接近。建武向斜地区的地震活动包括兴文MS5.7和珙县MS5.3地震与页岩气水力压裂活动有关。此外，研究区内的地震活动还受地质构造背景以及区域应力条件的控制。长宁地区近年来频繁的地震活动是地质构造背景、区域应力场和工业注水共同作用的结果。
长宁地区;地震活动;地质构造;工业注水
中国地震局地球物理研宄所
博士
固体地球物理学
赵翠萍
2021
中文
P315.1
2023-04-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）