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中国科大揭示潮汐力对断层破碎带内地震波速变化的显著影响

2025-04-07 18:00:33
来源:智能MOTOVIS

近(jìn)日(rì),中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)技(jì)术(shù)大(dà)学(xué)地(de)球(qiú)和(hé)空(kōng)间(jiān)科(kē)学(xué)学(xué)院(yuàn)姚(yáo)华(huá)建(jiàn)教(jiào)授(shòu)团(tuán)队(duì),通(tōng)过(guò)对(duì)青(qīng)藏(cáng)高(gāo)原(yuán)东(dōng)南(nán)缘(yuán)安(ān)宁(níng)河(hé)断(duàn)裂(liè)带(dài)区(qū)域的(de)地(de)震(zhèn)波(bō)速(sù)的(de)时(shí)间(jiān)变(biàn)化(huà)进(jìn)行(xíng)监(jiān)测(cè),发(fā)现(xiàn)潮(cháo)汐(xī)力(lì)对(duì)断(duàn)层(céng)破(pò)碎(suì)带(dài)的(de)地(de)震波速变化具有显著影响。相(xiāng)关成果以“Pronounced temporal velocity variations within the fault fracture zone in response to Earth tide modes”为题,在国际知名期刊《国家科学评论》(National Science Review)2025年第4期正式发表。

中国科大揭示潮汐力对断层破碎带内地震波速变化的显著影响

地震学研究长期关注断裂带内的应力状态,因其直接关系到地震的孕育、发生与演化过程。通过监测断裂带的应力状态,科学家们希望揭示(shì)潜(qián)在(zài)的(de)地(de)震前兆,为防震减灾提供观测和理论依据。由于目前直接测量断裂带内的实际应力具有挑战性,地震波速变化作为一个重要的地震学参数,能够反映断裂带应力状态的变化,因此波速时变监测成为(wèi)一(yī)种(zhǒng)重(zhòng)要(yào)的(de)介(jiè)质(zhì)变(biàn)化(huà)监(jiān)测(cè)手(shǒu)段(duàn)。此(cǐ)外(wài),潮(cháo)汐(xī)力(lì)作(zuò)为(wèi)影(yǐng)响(xiǎng)介(jiè)质(zhì)应(yīng)力(lì)状(zhuàng)态(tài)的(de)重(zhòng)要(yào)因(yīn)素(sù),目(mù)前(qián)尚(shàng)没(méi)有(yǒu)潮(cháo)汐(xī)力(lì)如(rú)何(hé)影(yǐng)响(xiǎng)断(duàn)裂(liè)带(dài)内(nèi)地(de)震(zhèn)波(bō)速(sù)随(suí)时(shí)间(jiān)变(biàn)化(huà)的(de)高(gāo)分(fēn)辨(biàn)观(guān)测(cè)。

研(yán)究(jiū)团(tuán)队(duì)利(lì)用(yòng)布(bù)设(shè)于(yú)青(qīng)藏(cáng)高(gāo)原(yuán)东(dōng)南(nán)缘(yuán)安(ān)宁(níng)河(hé)断(duàn)裂(liè)带(dài)的(de)密(mì)集地(de)震(zhèn)台(tái)阵(zhèn)采集的(de)连(lián)续(xù)噪(zào)声(shēng)数据,并通过(guò)地(de)震(zhèn)干(gàn)涉技术计算了安宁河断裂带区域地下介质的地震波速度变化。结果显示,波速变化具有明显的日周期和半日周期特征,且在断层破碎带内这种周期性变化更为显著。此外,在去除环境因素后,断层破碎带内还呈现显著的月周期变化。研究人员将波速变化结果与理(lǐ)论(lùn)潮汐(xī)应(yīng)变(biàn)进(jìn)行(xíng)比(bǐ)较,发现二者在日周期、半日周期和月周期成分上均表现出良好的相关性,这表明这种周期性变化主要受潮汐力影响

通过远震体波波形数据标准谱比法的分析结果显示,由于放大效应,断层破碎带区域的振幅(fú)谱(pǔ)比(bǐ)值(zhí)显(xiǎn)著(zhe)高(gāo)于(yú)其(qí)他(tā)区(qū)域,表(biǎo)明(míng)该(gāi)区(qū)域介(jiè)质(zhì)破(pò)碎(suì)程(chéng)度(dù)更(gèng)高(gāo)(图(tú)1B)。潮(cháo)汐(xī)力(lì)通(tōng)过(guò)引(yǐn)起(qǐ)地(de)下(xià)介(jiè)质(zhì)中(zhōng)微(wēi)小(xiǎo)裂(liè)隙(xì)的(de)周(zhōu)期(qī)性(xìng)张(zhāng)开(kāi)与(yǔ)闭(bì)合(hé),进(jìn)而(ér)影(yǐng)响(xiǎng)地(de)震(zhèn)波(bō)速(sù)变(biàn)化(huà)。通(tōng)常(cháng)情(qíng)况(kuàng)下(xià),当(dāng)裂(liè)隙(xì)张(zhāng)开(kāi)时(shí)波(bō)速(sù)降(jiàng)低(dī),裂(liè)隙(xì)闭(bì)合(hé)时(shí)波(bō)速(sù)升(shēng)高(gāo)。由(yóu)于断层破碎带内介质破碎程度更高,微小裂隙更为发育,因此该区域对潮汐力的响应更为敏感,导致观测到的波速变化更为显著

本研究采用基于连续背景噪声的监测方法,成功捕捉到潮汐力对断层破碎带结构的显著影响,揭示了潮汐力在没有地震发(fā)生(shēng)时(shí)期(qī)对(duì)断(duàn)裂(liè)带(dài)内(nèi)部(bù)应(yīng)力(lì)场(chǎng)的(de)扰(rǎo)动(dòng)作(zuò)用(yòng),为(wèi)构(gòu)建(jiàn)活(huó)动(dòng)断(duàn)裂(liè)带(dài)时(shí)变(biàn)地(de)球(qiú)物(wù)理(lǐ)综(zōng)合(hé)观(guān)测(cè)系(xì)统(tǒng)提(tí)供(gōng)了重要手段,对研究断裂带地震活动性变化和地震孕育发生机理具有重要的科学意义。

论文第一作者为中国科学技术大学地球和空间(jiān)科(kē)学(xué)学(xué)院(yuàn)博(bó)士(shì)生(shēng)孙(sūn)腾(téng)辉(huī),通(tōng)讯(xùn)作(zuò)者(zhě)中(zhōng)国(guó)科(kē)学(xué)技(jì)术(shù)大(dà)学(xué)姚(yáo)华(huá)建(jiàn)教(jiào)授(shòu),香(xiāng)港(gǎng)中(zhōng)文大(dà)学(xué)杨(yáng)宏(hóng)峰(fēng)教(jiào)授(shòu)是(shì)论(lùn)文的(de)主要(yào)合(hé)作(zuò)者(zhě)之(zhī)一。该工作得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、地震预测重点实验室专项基金以及科技创新2030―“量子通信与量子计算机”重大项目的支持。