2021年青?，敹郙S7.4地震震源區(qū)上地殼三維精細(xì)速度結(jié)構(gòu)

吳萍萍， 常利軍， 魯來(lái)玉， 郭慧麗， 呂苗苗， 丁志峰

中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京 100081

0 引言

2021年5月22日02時(shí)04分(北京時(shí)間)，青海省果洛州瑪多縣(北緯34.59°，東經(jīng)98.34°)發(fā)生7.4級(jí)地震.張喆和許力生(2021)提供瑪多7.4級(jí)震源機(jī)制結(jié)果為走滑性質(zhì)斷裂(界面I：走向281°，傾角88°，滑動(dòng)角1°；界面II：走向191°，傾角89°，滑動(dòng)角178°).中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心(鄧文澤等，2021)對(duì)震源破裂過(guò)程研究表明該地震破裂持續(xù)時(shí)間為45 s，主要能量在30 s釋放，破裂方式為雙側(cè)破裂.

華俊等(2021)通過(guò)InSAR資料發(fā)現(xiàn)此次地震斷層為近純左旋走滑，同震位移集中在15 km以內(nèi)，形成長(zhǎng)度大于160 km的地表斷裂，最大滑移量為6 m，位于瑪多地震震中以東約20 km處.李智敏等(2021)和潘家偉等(2021)通過(guò)野外考察發(fā)現(xiàn)，此次地震的地表破裂呈現(xiàn)明顯分段性，由西向東逐漸減弱，其中位于江錯(cuò)斷裂西段的鄂陵湖南段的地表破裂規(guī)模最大，而黃河鄉(xiāng)以東區(qū)域的地表破裂位移量小，明顯小于InSAR反演的斷層深部同震位移量(華俊等，2021).如何解釋深部的同震位移量與地表破裂特征認(rèn)識(shí)不同的現(xiàn)象，需要有高精度的地震定位結(jié)果和深部物性結(jié)構(gòu)信息作為支撐.

不同學(xué)者通過(guò)余震精定位和震源機(jī)制反演揭示了瑪多MS7.4發(fā)震斷裂的構(gòu)造形態(tài)和發(fā)震機(jī)制.王未來(lái)等(2021)根據(jù)固定臺(tái)和流動(dòng)臺(tái)對(duì)地震后8天的余震進(jìn)行重定位，初步揭示了發(fā)震斷裂為NWW向條帶狀分布，發(fā)震斷裂向深部近垂直延伸，在斷裂的西側(cè)和東側(cè)出現(xiàn)分支和馬尾狀分叉等特征.徐志國(guó)等(2021)經(jīng)余震精定位、震源機(jī)制反演揭示瑪多地震發(fā)震斷裂為陡立狀，區(qū)域水平應(yīng)力場(chǎng)為近EW向擠壓，破裂受到局部構(gòu)造影響，震源機(jī)制以左旋走滑為主，伴有擠壓型地震.尹欣欣等(2021)基于青海測(cè)震臺(tái)網(wǎng)對(duì)余震進(jìn)行重定位，結(jié)果顯示發(fā)震斷裂地震活動(dòng)性存在明顯的分段性.但受限于地震臺(tái)網(wǎng)在該區(qū)域布設(shè)少，距離瑪多地震震中100 km范圍內(nèi)只有一個(gè)固定地震臺(tái)，地震定位精度有限.已有的地震精定位結(jié)果雖然可以初步刻畫發(fā)震斷裂的幾何特征，但在很多問(wèn)題上依然存在爭(zhēng)議，例如斷裂西側(cè)是否存在分支斷裂活動(dòng)、余震主要分布深度、地震空區(qū)分布、斷裂的空間展布特征等.

為了探究青?，敹?.4級(jí)地震震源區(qū)深部物性結(jié)構(gòu)及其孕震環(huán)境，中國(guó)地震局地球物理研究所啟動(dòng)青?，敹?.4級(jí)地震科學(xué)考察項(xiàng)目，在瑪多地震震區(qū)及鄰區(qū)共布設(shè)150個(gè)短周期密集臺(tái)陣，這為本文提供了數(shù)據(jù)保障.郭慧麗等(2022)基于瑪多地震科考獲取的150臺(tái)密集地震臺(tái)陣數(shù)據(jù)，通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)、地震關(guān)聯(lián)、絕對(duì)定位和相對(duì)定位等流程(Waldhauser and Ellsworth, 2000, 2002; Meyer et al., 2018; Zhu and Beroza, 2019; Spoorthi et al., 2020)，獲取了精度更高的余震分布，精細(xì)地刻畫了發(fā)震斷裂的空間幾何形態(tài)，同時(shí)為本文的近震P波成像提供了高精度的地震目錄.

本文基于中國(guó)地震局地球物理所青?，敹?.4級(jí)地震科學(xué)考察項(xiàng)目獲取的地震數(shù)據(jù)資料，結(jié)合郭慧麗等(2022)精定位后的地震目錄，進(jìn)一步挑選地震事件和P波走時(shí)數(shù)據(jù)，采用雙差走時(shí)成像法(tomoDD)(Zhang and Thurber, 2003; Zhang et al., 2004)，得到瑪多地震震源區(qū)上地殼三維精細(xì)的P波速度結(jié)構(gòu).然后根據(jù)本文獲取的三維速度結(jié)構(gòu)對(duì)郭慧麗等(2022)提供的地震事件進(jìn)行重定位，分析地震活動(dòng)的空間分布特征.最后結(jié)合研究區(qū)已有的地質(zhì)地球物理資料，探討研究區(qū)深部速度結(jié)構(gòu)與地震活動(dòng)性之間的關(guān)系，研究成果可為探究青?，敹?.4級(jí)地震深部孕震環(huán)境及其動(dòng)力學(xué)過(guò)程提供更為精細(xì)的深部地球物理學(xué)依據(jù).

1 構(gòu)造背景

在印度板塊和歐亞板塊的持續(xù)擠壓作用下，青藏高原巖石圈強(qiáng)烈變形，地殼垂向增厚，深部物質(zhì)發(fā)生流動(dòng)和遷移(李秋生等，2020；袁道陽(yáng)等，2020).巴顏喀拉塊體位于青藏高原東北部，屬于青藏高原內(nèi)部地震活動(dòng)性強(qiáng)烈的次級(jí)塊體，塊體東西向(EW)展布約為2000 km、南北向(SN)展布約為200 km(馬玉虎和馬輝青，2013)，北邊界受控于巨型左旋走滑的東昆侖斷裂，南邊界為甘孜—玉樹(shù)—鮮水河斷裂，東部由龍門山斷裂控制，塊體邊界斷裂活動(dòng)性強(qiáng)，是地震發(fā)生頻度最高、強(qiáng)度最大的構(gòu)造活動(dòng)區(qū)域(圖1).近20年來(lái)，巴顏喀拉塊體邊界發(fā)生了一系列強(qiáng)震，例如2001年昆侖山口8.1級(jí)地震、2008年汶川8.0級(jí)地震、2011年玉樹(shù)7.1級(jí)地震、2013年蘆山7.0級(jí)地震、2017年九寨溝7.0級(jí)地震(圖1).

圖1 區(qū)域構(gòu)造背景圖紅色五角星表示瑪多MS7.4地震震中；黃色五角星為近20年來(lái)發(fā)生在巴顏喀拉塊體周邊M>7的地震；黃色圓表示1970年以來(lái)MS6.0～6.9地震；白色圓為1970年以來(lái)MS5.0～5.9地震. 白框表示本文研究區(qū)域.Fig.1 Regional tectonic background mapThe red star denotes the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake. The yellow stars denote the M>7 earthquakes that occurred around the Bayan Har Block in the past 20 years. The yellow circles denote the MS6.0～6.9 earthquakes since 1970. The white circles denote the MS5.0～5.9 earthquakes since 1970. The white box denotes the study region of the paper.

除了塊體邊界大型活動(dòng)斷裂之外，在塊體內(nèi)部也發(fā)育一系列活動(dòng)斷裂(圖2)，在研究區(qū)包括有NW走向的瑪多—甘德斷裂(F1)、江錯(cuò)斷裂(F2)、甘德南緣斷裂(F3)、達(dá)日斷裂(F4).這些斷裂晚第四紀(jì)以來(lái)活動(dòng)特征顯著，但滑動(dòng)速率明顯低于北邊界的東昆侖斷裂和南邊界的甘孜—玉樹(shù)—鮮水河斷裂(徐錫偉等，2007；熊仁偉，2010).

圖2 研究區(qū)地震活動(dòng)分布圖黃色震源機(jī)制為徐志國(guó)等(2021)的結(jié)果，粉色震源機(jī)制為呂苗苗等(2022)的結(jié)果. 黑色震源機(jī)制為瑪多7.4級(jí)地震震源機(jī)制(張喆和許力生，2021).黑色點(diǎn)為郭慧麗等(2022)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)和hypoDD精定位后的地震分布圖；黃色紅邊的五角星為瑪多7.4級(jí)地震；藍(lán)色線為地表破裂(Ren et al., 2022)；紅色線為活動(dòng)斷裂.F1：瑪多—甘德斷裂；F2：江錯(cuò)斷裂；F：甘德南緣斷裂：F4達(dá)日斷裂.ELH：鄂陵湖；ELHND：鄂陵湖南段；YMTDQ：野馬灘大橋；HHX：黃河鄉(xiāng).Fig.2 Seismic activity map of the study regionThe yellow focal mechanisms are the results of Xu et al. (2021). The pink focal mechanisms are calculated by Lü et al. (2022). The black focal mechanism represents the mechanism of the Madoi MS7.4 earthquake (Zhang and Xu, 2021). The black dots are the earthquake distribution through machine learning and hypoDD location by Guo et al. (2022). The yellow star with red edge denotes the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake. The blue lines denote the surface rupture (Ren et al., 2022). The red lines denote the active faults. F1, Madoi-Gande fault; F2, Jiangcuo fault; F3, South Gande fault; F4, Dari fault. ELH, E′ling Lake; ELHND: South E′ling Lake; YMTDQ, Yematan Bridge; HHX, Huanghe Township.

此次瑪多7.4級(jí)地震的發(fā)震斷裂為江錯(cuò)斷裂(王未來(lái)等，2021)，屬于巴顏喀拉塊體內(nèi)部斷裂，斷裂整體走向?yàn)镹WW，傾向NE為主，表現(xiàn)為左旋走滑性質(zhì)(潘家偉等，2021；王未來(lái)等，2021；尹欣欣等，2021；郭慧麗等，2022).震源機(jī)制結(jié)果(徐志國(guó)等，2021；呂苗苗等，2022)表明瑪多地震余震區(qū)域的發(fā)震機(jī)制多為走滑型地震，在局部區(qū)域存在擠壓型地震，例如瑪多地震震區(qū)附近、野馬灘大橋(YMTDQ)西側(cè)區(qū)域(圖2)，可能是受到局部應(yīng)力場(chǎng)的作用形成的新的震源機(jī)制.構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)顯示研究區(qū)的最大水平主壓應(yīng)力軸方向?yàn)镹EE向(徐志國(guó)等，2021)，與區(qū)域整體背景應(yīng)力場(chǎng)一致.

2 數(shù)據(jù)和方法

2.1 臺(tái)站分布

研究區(qū)位于海拔4200 m以上的高原，大部分都是無(wú)人區(qū)，臺(tái)站布設(shè)難度大.經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)野外勘查，地震科考組分別沿著兩條近南北向公路線性布設(shè)和沿著江錯(cuò)斷裂橫向面上布設(shè)(圖3，黑色三角形)，跨江錯(cuò)斷裂(F2)臺(tái)站點(diǎn)間距為0.5～1 km，兩條NE向測(cè)線兩端的臺(tái)間距為1～2 km，沿著斷裂布設(shè)的臺(tái)間距為3～5 km.采集時(shí)間為6月3日至7月5日一個(gè)月連續(xù)觀測(cè).

圖3 瑪多地震科學(xué)考察臺(tái)站分布圖藍(lán)色線為地表破裂(Ren et al., 2022)；黑色線為研究區(qū)內(nèi)活動(dòng)斷裂；黑色三角形為地震臺(tái)站分布；黃色紅邊的五角星為瑪多MS7.4震中；紅色線為圖14和圖15速度剖面所在位置.F1：瑪多—甘德斷裂；F2：江錯(cuò)斷裂；F3：甘德南緣斷裂：F4達(dá)日斷裂.ELH：鄂陵湖；ELHND：鄂陵湖南段；YMTDQ：野馬灘大橋；HHX：黃河鄉(xiāng).Fig.3 The distribution map of the Madoi earthquake scientific investigation stationsThe blue lines denote the surface rupture (Ren et al., 2022). The black lines denote the active faults in the study region. The black triangles are the distribution of the seismic stations. The yellow star with red edge denotes the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake. The red lines are the location of the velocity profiles in Fig.14 and Fig.15. F1, Madoi-Gande fault; F2, Jiangcuo fault; F3, South Gande fault; F4, Dari fault. ELH, E′ling Lake; ELHND: South E′ling Lake; YMTDQ, Yematan Bridge; HHX, Huanghe Township.

2.2 P波走時(shí)數(shù)據(jù)

本文的P波走時(shí)數(shù)據(jù)是基于郭慧麗等(2022)機(jī)器學(xué)習(xí)獲取的體波震相走時(shí)和hypoDD精定位后的地震目錄進(jìn)一步篩選獲取的，考慮到P波震相走時(shí)比S波震相走時(shí)的拾取精度更高，為確保成像結(jié)果的可靠性，本文只采用P波走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行速度結(jié)構(gòu)成像，獲取研究區(qū)上地殼速度結(jié)構(gòu).

瑪多MS7.4地震的余震主要沿著江錯(cuò)斷裂(圖2中F2)分布，地震活動(dòng)性強(qiáng).地震科考布設(shè)的地震臺(tái)站主要沿著發(fā)震斷裂附近密集布設(shè).為了確保近震P波走時(shí)成像結(jié)果的可靠性和穩(wěn)定性，本文采用以下方式對(duì)地震分布和P波走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，具體步驟如下：

第一步：考慮到地震方位對(duì)體波成像結(jié)果的影響，本文將地震發(fā)生密集區(qū)進(jìn)行抽稀，確保地震在研究區(qū)的分布更為均勻.本文對(duì)研究區(qū)進(jìn)行5 km×5 km的網(wǎng)格剖分，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)網(wǎng)格的地震個(gè)數(shù).圖4a、b為基于郭慧麗等(2022)hypoDD精定位地震分布統(tǒng)計(jì)結(jié)果，地震事件總數(shù)為35697個(gè)(hypoDD，gap=280°)，其中圖4a為地震事件沿江錯(cuò)斷裂每隔5 km地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖，圖4b為地震事件在水平5 km×5 km網(wǎng)格地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布圖.從圖中可以發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生頻次最高在瑪多震區(qū)以東約20 km左右.為了使地震事件較為均勻地分布在研究區(qū)，本文對(duì)地震密集區(qū)的篩選方法有：

(1)當(dāng)網(wǎng)格中地震數(shù)大于3000個(gè)時(shí)，保留接收有P波到時(shí)數(shù)據(jù)90個(gè)以上的地震事件；

(2)當(dāng)網(wǎng)格中地震數(shù)介于1000和3000個(gè)之間時(shí)，保留接收有P波到時(shí)數(shù)據(jù)60個(gè)以上的地震事件；

(3)當(dāng)網(wǎng)格中地震數(shù)介于400和1000個(gè)之間時(shí)，保留接收有P波到時(shí)數(shù)據(jù)40個(gè)以上的地震事件；

(4)當(dāng)網(wǎng)格中地震數(shù)介于200和400個(gè)之間時(shí)，保留接收有P波到時(shí)數(shù)據(jù)30個(gè)以上的地震事件；

(5)當(dāng)網(wǎng)格中地震數(shù)小于200個(gè)時(shí)，全部保留.

按照上述方法進(jìn)行地震事件挑選，圖4c、d為經(jīng)過(guò)挑選之后的地震事件沿江錯(cuò)斷裂每隔5 km地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖和地震事件在水平5 km×5 km網(wǎng)格地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布圖.從圖4d中可以發(fā)現(xiàn)地震沿著江錯(cuò)斷裂較為均勻的分布，統(tǒng)計(jì)柱狀圖(圖4c)也顯示沿著江錯(cuò)斷裂上每一段地震事件數(shù)量基本在同一個(gè)量級(jí)上.經(jīng)此步驟挑選后的地震數(shù)為7949個(gè)(此處每個(gè)網(wǎng)格地震數(shù)閾值選擇是根據(jù)挑選后的地震分布情況來(lái)確定的).

圖4 地震事件統(tǒng)計(jì)分布圖(a)和(b)為郭慧麗等(2022)hypoDD精定位后沿江錯(cuò)斷裂每隔5 km地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖和水平5 km×5 km網(wǎng)格地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布圖； (c)和(d)為本文用于體波成像地震事件沿江錯(cuò)斷裂每隔5 km地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)柱狀圖和水平5 km×5 km網(wǎng)格地震數(shù)量統(tǒng)計(jì)分布圖. (a)和(c)的坐標(biāo)0點(diǎn)為瑪多7.4級(jí)地震在江錯(cuò)斷裂的投影.Fig.4 Statistical distribution map of the earthquakes(a) and (b) are the statistical histogram of the earthquakes at intervals of 5 km along Jiangcuo fault and the statistical distribution of the earthquakes in the horizontal 5 km×5 km grids after the precise location of hypoDD by Guo et al. (2022). (c) and (d) are the statistical histogram of the earthquakes at intervals of 5 km along Jiangcuo fault and the statistical distribution of the earthquakes in the horizontal 5 km×5 km grids used for body wave tomography in this paper. The coordinate 0 of (a) and (c) is the projection of the Madoi MS7.4 earthquake on the Jiangcuo fault.

第二步：根據(jù)挑選出來(lái)的地震目錄，并按照震中距對(duì)每個(gè)事件的波形數(shù)據(jù)進(jìn)行排列(例如圖5a)，人工核對(duì)該事件是否為真實(shí)地震事件，對(duì)于機(jī)器學(xué)習(xí)誤拾或地震事件信噪比低的數(shù)據(jù)直接將該事件剔除，共剔除1000多個(gè)事件.圖5為隨機(jī)抽取的地震事件波形圖，圖5a為該地震事件所有接收地震臺(tái)按照震中距排列的波形圖，圖中紅色線為每個(gè)臺(tái)站機(jī)器學(xué)習(xí)獲取的P波走時(shí)數(shù)據(jù)，圖5b為地震震中和接收地震臺(tái)站的分布圖.圖5c為圖5a中的局部波形放大，紅色線為機(jī)器學(xué)習(xí)拾取的P波走時(shí).

圖5 地震事件波形圖地震事件信息：2021-06-06 18∶04∶03.68，緯度34.7022°，經(jīng)度98.0464°，深度7.23 km.(a) 該地震事件按照震中距排列的地震波形圖； (b) 地震震中和接收臺(tái)站位置分布圖； (c) 為(a)圖中的局部波形放大.Fig.5 Seismic event waveform diagramSeismic event information: 2021-06-06 18∶04∶03.68, latitude 34.7022°, longitude 98.0464°, depth 7.23 km. (a) The seismic waveform of the seismic event arranged according to the epicentral distance. (b) The locations of the earthquake epicenter and the receivers. (c) Local waveform amplification in Fig.(a).

第三步：畫出所有P波走時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)距曲線，設(shè)定閾值(黑色斜線)，將閾值之外的數(shù)據(jù)刪除，最終選擇用于反演的地震數(shù)據(jù)有6811個(gè)事件，絕對(duì)P波走時(shí)數(shù)據(jù)為473469個(gè).雙差走時(shí)構(gòu)建參數(shù)為震中距小于100 km、相鄰地震間距小于6 km、每個(gè)地震至少有8個(gè)臺(tái)站接收，最后獲得雙差走時(shí)數(shù)據(jù)為1123808個(gè).圖6為本文最終采用的P波走時(shí)數(shù)據(jù).

圖6 P波走時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)距曲線圖Fig.6 Time-distance curve of the P wave traveltime data

2.3 成像方法

近震體波成像方法在地殼可以有更好的射線分布和交叉，相比遠(yuǎn)震體波成像方法可以提供更為精細(xì)的區(qū)域上地殼結(jié)構(gòu).傳統(tǒng)的近震體波走時(shí)成像往往是利用絕對(duì)走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，而基于雙差走時(shí)(同一個(gè)臺(tái)站接收到兩個(gè)位置相近的地震的走時(shí)差的差)(Zhang and Thurber, 2003; Zhang et al., 2004)的成像方法，結(jié)合了絕對(duì)走時(shí)成像的優(yōu)勢(shì)和雙差到時(shí)成像對(duì)源區(qū)速度結(jié)構(gòu)更為靈敏的特點(diǎn)，在揭示上地殼及震源區(qū)精細(xì)結(jié)構(gòu)上有著廣泛應(yīng)用.

根據(jù)Zhang和Thurber(2003)雙差成像原理，可將絕對(duì)走時(shí)差、雙差走時(shí)和正則化項(xiàng)組合成大型線性方差組，即：

(1)

A為絕對(duì)走時(shí)差對(duì)地震四要素(發(fā)震時(shí)間和震源位置)的偏導(dǎo)數(shù)矩陣，C為絕對(duì)走時(shí)差對(duì)模型物性的靈敏度矩陣(偏導(dǎo)數(shù)矩陣或核函數(shù)矩陣)，QDD為雙差算子(用于構(gòu)建一個(gè)臺(tái)站接收到兩個(gè)位置相近的地震的走時(shí)差的配對(duì)矩陣)，Wm為模型光滑矩陣(正則化項(xiàng))，ΔT為理論絕對(duì)到時(shí)與實(shí)際到時(shí)的走時(shí)差(絕對(duì)到時(shí)差).ΔX為待求解的地震四要素的擾動(dòng)矩陣，ΔU為待求解介質(zhì)慢度的擾動(dòng)矩陣.α、β和η分別為絕對(duì)走時(shí)差、雙差走時(shí)和正則化項(xiàng)的權(quán)重因子.采用阻尼最小二乘法(Least Square QR-factorization，LSQR)求解線性方程組即可獲得地震重定位結(jié)果和三維速度結(jié)構(gòu).

3 反演參數(shù)選擇和反演結(jié)果

3.1 反演參數(shù)選擇

反演參數(shù)的選擇主要有幾個(gè)方面：反演網(wǎng)格剖分、反演初始模型、模型光滑因子、最小二乘的阻尼因子、反演迭代次數(shù)等.在網(wǎng)格剖分上，綜合考慮瑪多區(qū)域臺(tái)陣和地震分布情況，經(jīng)多套網(wǎng)格測(cè)試，本文最終選擇研究目標(biāo)區(qū)內(nèi)水平方向網(wǎng)格為等間距0.1°×0.1°，深度20 km以內(nèi)網(wǎng)格間距為2.0 km，邊界網(wǎng)格為采用不等間距劃分，圖7a和圖7b分別為采用的水平和深度網(wǎng)格剖分.

圖7 三維反演網(wǎng)格剖分和初始一維P波速度模型(a) 水平網(wǎng)格剖分； (b) 深度網(wǎng)格剖分； (c) 初始一維P波速度模型.“十”字為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn).Fig.7 The meshing grid for 3-D inversion and the initial 1-D P-wave velocity model(a) Horizontal grid division diagram; (b) Depth grid division diagram; (c) The initial 1-D P-wave velocity model. The crosses are the grid nodes.

一維初始模型是根據(jù)郭慧麗等(2022)進(jìn)行地震關(guān)聯(lián)(Rapid Earthquake Association and Location, REAL)(Zhang et al., 2019)和余震精定位的一維模型插值到反演深度網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上獲取的，圖7c為本文采用的初始模型.

最小二乘的阻尼因子和模型光滑因子是通過(guò)設(shè)計(jì)多個(gè)參數(shù)并綜合L-curve分析方法確定，最小二乘的阻尼因子選擇30～600范圍內(nèi)13個(gè)參數(shù)，模型光滑因子選擇10～280范圍內(nèi)10個(gè)參數(shù)，通過(guò)計(jì)算每個(gè)參數(shù)的反演后的歸一化數(shù)據(jù)擬合差(Normalized Weighted Residual Norm)和歸一化的模型項(xiàng)值(Normalized Solution Norm)，最終確定最小二乘阻尼因子為180和模型光滑因子為80.圖8a和圖8b分別為最小二乘阻尼因子選擇和模型光滑因子選擇的L-curve分析曲線.

圖8 利用L-curve曲線法分析最小二乘阻尼因子(a)、模型光滑因子(b)黑色箭頭表示選定的因子.Fig.8 The L-curve method for analyzing the least squares damping factor (a), model smoothing factor (b)The black arrows indicate the selected factors.

3.2 三維靈敏度核函數(shù)分布

圖9為本文采用數(shù)據(jù)在研究區(qū)內(nèi)三維帶權(quán)重的靈敏度分布圖.三維靈敏度核函數(shù)的計(jì)算方式為，將反演線性方程組中每個(gè)網(wǎng)格的所有數(shù)據(jù)的帶權(quán)重靈敏度值求和，即公式(1)中αC和βQDDC這兩個(gè)帶權(quán)重的大型矩陣每列相加得到每個(gè)網(wǎng)格物性的靈敏度值，值越大間接說(shuō)明反演獲取該網(wǎng)格的物性值越可靠.從圖中可以發(fā)現(xiàn)，在深度2～8 km范圍的靈敏度值最大.在每個(gè)深度上，江錯(cuò)斷裂F2周邊的靈敏度值最高，而在偏離江錯(cuò)斷裂區(qū)域的靈敏度值明顯降低.根據(jù)靈敏度分布情況可以推斷出，深度范圍在2～8 km江錯(cuò)斷裂周邊反演結(jié)果的可靠性較高.

圖9 不同深度三維靈敏度分布圖紅色三角形為臺(tái)陣分布位置；黃色五角星為瑪多MS7.4地震震中.Fig.9 The 3-D sensitivity maps at depthsThe red triangles are the distribution of the seismic stations. The yellow star denotes the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake.

3.3 棋盤測(cè)試結(jié)果

采用棋盤測(cè)試方法檢驗(yàn)本文選取的地震分布和P波走時(shí)數(shù)據(jù)在空間上的分辨能力.在圖7a和圖7b網(wǎng)格剖分基礎(chǔ)上，基于初始速度模型(圖7c)，每隔一個(gè)網(wǎng)格加入4%的正負(fù)相間的速度異常，作為理論模型.通過(guò)理論模型合成體波走時(shí)數(shù)據(jù)，并加上5%的隨機(jī)誤差，形成反演數(shù)據(jù).反演網(wǎng)格(圖7a、b)和初始模型(圖7c)選擇與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演選擇一樣，圖10為不同深度的棋盤測(cè)試反演結(jié)果.從圖中可以發(fā)現(xiàn)，沿著江錯(cuò)斷裂(F2)及其周邊區(qū)域棋盤測(cè)試結(jié)果恢復(fù)比較好，尤其是在深度2 km、4 km、6 km正負(fù)異常的恢復(fù)能力較好，而在淺層0 km左右由于淺部體波射線交叉少，分辨能力明顯下降.在深度8 km和10 km沿著江錯(cuò)斷裂(F2)的異?；謴?fù)比較好，離斷裂越遠(yuǎn)的區(qū)域，棋盤測(cè)試的恢復(fù)能力明顯減弱.經(jīng)過(guò)棋盤測(cè)試，可知本文采用的數(shù)據(jù)對(duì)江錯(cuò)斷裂附近的速度結(jié)構(gòu)有較好的分辨能力，棋盤測(cè)試結(jié)果與三維靈敏度分布的結(jié)果基本吻合，間接說(shuō)明反演獲取的三維速度結(jié)構(gòu)可以很好的揭示江錯(cuò)斷裂周邊的上地殼深部物性結(jié)構(gòu).

圖10 不同深度的棋盤測(cè)試結(jié)果Fig.10 The checkboard test results at depths

3.4 地震重定位結(jié)果

考慮到更完備的地震目錄更有助于探討研究區(qū)內(nèi)地震活動(dòng)性與深部物性結(jié)構(gòu)的關(guān)系，本文將反演獲取的三維速度結(jié)構(gòu)模型對(duì)郭慧麗等(2022)獲取的35697個(gè)地震進(jìn)行重新定位.圖11為基于本文獲取的三維速度模型重定位后的地震分布圖.圖12為重定位后地震空間分布統(tǒng)計(jì)圖.圖13為郭慧麗等(2022)地震定位結(jié)果與本文重定位結(jié)果沿著經(jīng)度、緯度、深度的偏差統(tǒng)計(jì)圖.從圖13中可以看出重定位的結(jié)果與郭慧麗等(2022)基于hypoDD雙差精定位結(jié)果偏差基本在2 km以內(nèi)，整體往北、往東偏差約1 km左右，深度偏淺約0～1 km.

圖11 基于本文的三維速度結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震重定位的地震分布圖黑色點(diǎn)為本文重定位結(jié)果；紅色五角星為瑪多7.4級(jí)地震；藍(lán)色線為地表破裂(Ren et al., 2022)；紅色線為活動(dòng)斷裂.F1：瑪多—甘德斷裂；F2：江錯(cuò)斷裂；F3：甘德南緣斷裂：F4達(dá)日斷裂.ELH：鄂陵湖；ELHND：鄂陵湖南段；YMTDQ：野馬灘大橋；HHX：黃河鄉(xiāng).Fig.11 The distribution of the relocated earthquakes based on the 3-D velocity model in the paperThe black dots are the relocated earthquakes. The red star denotes the epicenter of the Madoi MS7.4 earthquake. The blue lines denote the surface rupture (Ren et al., 2022). The red lines denote the active faults. F1, Madoi-Gande fault; F2, Jiangcuo fault; F3, South Gande fault; F4, Dari fault. ELH, E′ling Lake; ELHND: South E′ling Lake; YMTDQ, Yematan Bridge; HHX, Huanghe Township.

圖12a為沿著江錯(cuò)斷裂每隔4 km地震發(fā)生頻次統(tǒng)計(jì)圖，從圖中可以發(fā)現(xiàn)地震發(fā)生頻次出現(xiàn)3個(gè)峰值，分別位于鄂陵湖南段、野馬灘大橋附近和黃河鄉(xiāng)以東約20 km處，其中野馬灘大橋地震頻次峰值最小，黃河鄉(xiāng)以東約20 km處地震發(fā)生頻次最高.

圖12b為區(qū)域內(nèi)所有重定位地震數(shù)量隨深度變化統(tǒng)計(jì)圖，圖中發(fā)現(xiàn)地震主要集中在8～12 km范圍，在15 km以下地震發(fā)生頻次明顯減弱.為了統(tǒng)計(jì)沿著江錯(cuò)斷裂不同段的地震分布特征，沿江錯(cuò)斷裂每隔約20 km統(tǒng)計(jì)地震數(shù)量隨深度變化，圖12c、d、e、f和g為統(tǒng)計(jì)結(jié)果，從統(tǒng)計(jì)結(jié)果不難看出黃河鄉(xiāng)(HHX)以東區(qū)域的地震發(fā)生深度主要集中在10 km左右(圖12f和g)，在野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段(圖12d和e)地震主要發(fā)生在深度10 km以內(nèi)，發(fā)震深度變淺.在鄂陵湖南段(圖12c)發(fā)震深度變深，地震頻次最高集中在深度10 km左右.

圖12 重定位后地震隨空間分布的統(tǒng)計(jì)圖(a) 沿著江錯(cuò)斷裂每隔4 km統(tǒng)計(jì)地震發(fā)生個(gè)數(shù)，坐標(biāo)0為瑪多地震在江錯(cuò)斷裂上的投影，x軸坐標(biāo)表示該剖面上距離瑪多地震震中位置的距離，圖中紅色曲線為地震統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)； (b) 區(qū)域內(nèi)所有重定位地震隨深度變化統(tǒng)計(jì)圖； (c、d、e、f、g)為沿江錯(cuò)斷裂每隔約20 km地震數(shù)量隨深度變化統(tǒng)計(jì)圖.“Dis”為地震統(tǒng)計(jì)區(qū)域與0點(diǎn)位置的距離.Fig.12 Spatial distribution characteristics of the relocated earthquake sequences(a) Histogram of events each 4 km projected along Jiangcuo fault, coordinate 0 is the projection of the Madoi earthquake on Jiangcuo fault. The x-axis represents the distance on the profile from the epicenter of the Madoi earthquake. The red line denotes the statistical curve of earthquakes. (b) Histogram of depths of all relocated events within the study area. (c, d, e, f, g) Histogram of depths of earthquakes every 20 km along Jiangcuo fault. “Dis” is the distance between the seismic statistical area and the coordinate 0.

圖13 郭慧麗等(2022)地震定位結(jié)果與本文重定位結(jié)果沿經(jīng)度(a)、緯度(b)和深度(c)的偏差統(tǒng)計(jì)圖Fig.13 Statistical diagram of deviation between the earthquake locations of Guo et al. (2022) and relocations of the paper along longitude (a), latitude (b) and depth (c)

3.5 三維速度結(jié)構(gòu)

圖14展示了反演前后走時(shí)數(shù)據(jù)殘差統(tǒng)計(jì).紅色柱狀圖為反演前數(shù)據(jù)走時(shí)殘差統(tǒng)計(jì)結(jié)果，灰色柱狀圖為反演后數(shù)據(jù)走時(shí)殘差統(tǒng)計(jì)結(jié)果，圖中可以看出反演后的走時(shí)殘差集中在0.2 s之內(nèi)，說(shuō)明反演獲得的模型可以更好地?cái)M合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù).

圖14 反演前后走時(shí)數(shù)據(jù)殘差統(tǒng)計(jì)圖紅色柱狀圖為反演前數(shù)據(jù)走時(shí)殘差統(tǒng)計(jì)圖； 灰色柱狀圖為反演后數(shù)據(jù)走時(shí)殘差統(tǒng)計(jì)圖.Fig.14 The statistical histogram of the traveltime residuals before and after inversionThe red histogram is the statistical chart of the traveltime residuals before inversion. The grey histogram is the statistical chart of the traveltime residuals after inversion.

圖15、圖16和圖17為反演結(jié)果的水平切片圖和垂直剖面圖.從不同深度的水平切片圖(圖15)可以看出江錯(cuò)斷裂及其周邊的物性分布不均勻，呈現(xiàn)高低速相間的現(xiàn)象，地震主要發(fā)生在高低速交界處.速度結(jié)構(gòu)在水平切片圖上表現(xiàn)出明顯的分段性.江錯(cuò)斷裂(F2)西端(即鄂陵湖南段區(qū)域)的北部區(qū)域出現(xiàn)了延伸十幾公里的高速異常，隨著深度增加，在該段的南部出現(xiàn)低速層.在深度0.0 km、2.0 km、4.0 km和6.0 km水平切片上，野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段往北距離小于20 km范圍內(nèi)普遍表現(xiàn)為高速異常，距離大于20 km的區(qū)域表現(xiàn)為低速特征.隨著深度增加，在深度約8～10 km范圍，該段江錯(cuò)斷裂南部逐漸變?yōu)楦咚偬卣?，北部表現(xiàn)為低速特征.

圖16 沿著江錯(cuò)斷裂YY′的速度剖面圖ELHND：鄂陵湖南段；YMTDQ：野馬灘大橋；HHX：黃河鄉(xiāng)；MS7.4：瑪多地震在該剖面的投影. 黑色震源機(jī)制球?yàn)樾熘緡?guó)等(2021)的結(jié)果在剖面的投影，粉色震源機(jī)制球?yàn)閰蚊缑绲?2022)的結(jié)果在剖面的投影.Fig.16 The velocity profile along Jiangcuo fault (YY′)ELHND: South E′ling Lake; YMTDQ, Yematan Bridge; HHX, Huanghe Township; MS7.4, the projection of the Madoi earthquake on the YY′ section. The black focal mechanisms are the results of Xu et al. (2021). The pink focal mechanisms are calculated by Lü et al. (2022).

瑪多地震震中往東約20 km以外區(qū)域出現(xiàn)規(guī)模較大的高速異常，深度從淺部延伸到十幾公里，異常規(guī)模大于鄂陵湖南段北部的高速異常體.在瑪多地震震中附近為高低速分界帶，在深度0～4 km北部表現(xiàn)為高速特征、南部表現(xiàn)為低速特征，而在深度6～10 km表現(xiàn)為北部低速、南部高速特征.

沿江錯(cuò)斷裂的垂直剖面YY′(圖16b)中可以發(fā)現(xiàn)在野馬灘大橋(YMTDQ)到黃河鄉(xiāng)(HHX)深部速度結(jié)構(gòu)存在低速區(qū)，該低速區(qū)與深部的低速層連成一片.在鄂陵湖南段出現(xiàn)明顯的高速體，在高速體下方深度約10 km左右出現(xiàn)低速層.瑪多地震往東約20 km處出現(xiàn)明顯的高、低速分界帶，分界帶以東為大規(guī)模的高速體，深部未發(fā)現(xiàn)低速層，分界帶以西為低速異常.震源機(jī)制結(jié)果在該剖面(圖16b)上顯示除了有與主震瑪多7.4級(jí)地震性質(zhì)相同的左旋走滑型的地震之外，在一些局部速度異常區(qū)域存在擠壓型地震.

從近垂直于江錯(cuò)斷裂的8個(gè)剖面圖(圖17，分別對(duì)應(yīng)圖3 中AA′、BB′、CC′、DD′、EE′、FF′、GG′、HH′剖面的位置)，圖中坐標(biāo)0點(diǎn)為每個(gè)剖面與地表破裂(圖3中藍(lán)色線)的交點(diǎn).在瑪多震源以西的5個(gè)剖面(AA′、BB′、CC′、DD′、EE′)，可以發(fā)現(xiàn)在江錯(cuò)斷裂附近出現(xiàn)明顯的速度非均勻性，斷裂以南表現(xiàn)為低速特征，以北淺部出現(xiàn)向北傾的高速異常.地震發(fā)生位置位于高低速分界帶、偏向高速的區(qū)域.從震源機(jī)制結(jié)果也可以發(fā)現(xiàn)在高、低速分界處的發(fā)震機(jī)制復(fù)雜，物性變化大的區(qū)域存在擠壓型地震.瑪多地震震中以東的3個(gè)剖面(FF′、GG′、HH′)在地表破裂正下方(0點(diǎn)坐標(biāo)下方)深度約4 km存在局部低速異常體，低速體一直向下延伸到十幾公里，其東、西兩側(cè)表現(xiàn)為高速特征.

圖17 近垂直于江錯(cuò)斷裂的速度剖面圖AA′、BB′、CC′、DD′、EE′、FF′、GG′、HH′ 剖面的位置見(jiàn)圖3；灰色點(diǎn)為距離對(duì)應(yīng)剖面5 km范圍內(nèi)地震的投影；坐標(biāo)0點(diǎn)為每個(gè)剖面與江錯(cuò)斷裂交點(diǎn).黑色震源機(jī)制球?yàn)樾熘緡?guó)等(2021)的結(jié)果在對(duì)應(yīng)剖面的投影，粉色震源機(jī)制球?yàn)閰蚊缑绲?2022)的結(jié)果在對(duì)應(yīng)剖面的投影.Fig.17 The velocity profiles nearly perpendicular to the Jiangcuo faultThe locations of AA′, BB′, CC′, DD′, EE′, FF′, GG′, HH′ are shown in Fig.3. The gray points are the projection of the earthquake within 5 km from the corresponding section. The coordinate 0 is the intersection of each profile and Jiangcuo fault. The black focal mechanisms are the results of Xu et al. (2021). The pink focal mechanisms are calculated by Lü et al. (2022).

4 討論

巴顏喀拉塊體是青藏高原中北部地震活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域，周緣邊界斷裂的構(gòu)造變形不僅僅控制了塊體的整體向東側(cè)運(yùn)動(dòng)，還控制了強(qiáng)震的發(fā)生(張培震等，2003).穿過(guò)巴顏喀拉塊體的人工地震剖面(郭文斌等，2016；嘉世旭等，2017)顯示塊體接觸邊緣和內(nèi)部斷裂表現(xiàn)為向西南傾斜的構(gòu)造特征，塊體內(nèi)部整體增厚，中下地殼出現(xiàn)低速互層且被強(qiáng)烈改造的結(jié)構(gòu)特征(嘉世旭等，2017).大地電磁剖面(詹艷等，2021)結(jié)果展示巴顏喀拉塊體內(nèi)部中下地殼存在廣泛的構(gòu)造變形，形成明顯的、埋深起伏不一的高導(dǎo)層，是青藏高原向北東推擠的深部構(gòu)造表現(xiàn).研究區(qū)位于巴顏喀拉塊體北邊界東昆侖斷裂以南約70 km，研究區(qū)斷裂屬于塊體內(nèi)部斷裂，上地殼結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)與塊體內(nèi)部深部中下地殼的高導(dǎo)、低速層息息相關(guān).瑪多地震的余震主要分布于上地殼，表明瑪多地震余震區(qū)的應(yīng)力累積和釋放主要集中于上地殼(王未來(lái)等，2021；郭慧麗等，2022).本文三維P波速度結(jié)果展示研究區(qū)上地殼的速度結(jié)構(gòu)出現(xiàn)明顯的不均勻性和分段性，地震活動(dòng)性在不同的構(gòu)造環(huán)境下表現(xiàn)不同的特征.

鄂陵湖南段的地表破裂走向(近E-W向)與江錯(cuò)斷裂的整體走向(NWW-SEE向)存在一定拐角，地殼各向異性結(jié)果(曹學(xué)來(lái)等，2022)顯示該段的快波偏振方向?yàn)镹EE向，與該區(qū)域整體地殼各向異性NWW向有一定夾角.根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果，鄂陵湖南段是整條發(fā)震斷裂地表形變最為顯著的地方(李智敏等，2021；潘家偉等，2021)，破裂規(guī)模大，連續(xù)性好.而在震前的衛(wèi)星影像上鄂陵湖南段并沒(méi)有清晰的斷裂地貌痕跡，表明該段破裂帶可能是較為年輕的斷裂.郭慧麗等(2022)地震精定位結(jié)果展示鄂陵湖南段地震活動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)小的峰值，地震發(fā)生頻次高，震源深度主要在8～12 km，與本文地震空間統(tǒng)計(jì)結(jié)果(圖12a、c)相吻合.從P波速度成像結(jié)果(圖15、圖16)可知，在鄂陵湖南段的北部出現(xiàn)明顯的高速體，高速體從地表向下延伸到深部約十幾公里(圖16b)，破裂帶南側(cè)隨深度增加逐漸表現(xiàn)為低速特征.結(jié)合地質(zhì)調(diào)查、地震活動(dòng)和速度結(jié)構(gòu)特征，推測(cè)鄂陵湖南段破裂帶可能是在NE/NEE向區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場(chǎng)(徐志國(guó)等，2021)的作用下，受到北部的高速體阻擋作用，應(yīng)力在鄂陵湖南部累積和釋放，在地表形成大規(guī)模的破裂帶，該破裂帶與發(fā)震斷裂的走向形成一定拐角.

野馬灘大橋(YMTDQ)到黃河鄉(xiāng)(HHX)之間的地表破裂走向、地殼各向異性快波偏振方向(曹學(xué)來(lái)等，2022)與江錯(cuò)斷裂走向基本一致.野外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果顯示該區(qū)域的破裂規(guī)模較小(潘家偉等，2021).從地震活動(dòng)性特征圖(圖12a)上發(fā)現(xiàn)野馬灘大橋附近出現(xiàn)一個(gè)小的地震活動(dòng)峰值，相比鄂陵湖南段和瑪多地震東部區(qū)域的地震活動(dòng)性有明顯減弱.該段的地震深度主要集中在10 km以內(nèi)(圖12d、e)，發(fā)震頻次最高出現(xiàn)在深度約5 km處，相比江錯(cuò)斷裂東、西兩側(cè)的發(fā)震深度(圖12c、f和g)變淺.速度分布圖(圖15，圖16和圖17AA′—EE′)顯示江錯(cuò)斷裂以北存在北傾的高速體，下延深度約5～10 km，地震主要分布在高速體南側(cè).震源機(jī)制結(jié)果展示在該區(qū)域附近存在擠壓型地震，說(shuō)明該區(qū)域的局部應(yīng)力累積的復(fù)雜性.該段深部速度結(jié)構(gòu)存在低速區(qū)，并與深部低速層連成一片，推測(cè)野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段的孕震環(huán)境可能受到深部低速區(qū)/層的影響，應(yīng)力在低速區(qū)/層上覆區(qū)域積累，發(fā)震深度淺.

在黃河鄉(xiāng)以東區(qū)域地震活動(dòng)性最強(qiáng)，從地震統(tǒng)計(jì)直方圖(圖12a)可以發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地震頻次達(dá)到整條發(fā)震斷裂的峰值，深度統(tǒng)計(jì)分布圖(圖12f和g)顯示該段發(fā)震深度集中在8～12 km.InSAR同震形變場(chǎng)(華俊等，2021)顯示該區(qū)域的滑移量明顯高于江錯(cuò)斷裂的西段，與地震活動(dòng)分布特征相對(duì)應(yīng).然而野外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果卻顯示該區(qū)域的地表破裂規(guī)模小(李智敏等，2021；潘家偉等，2021)，甚至在瑪多地震源區(qū)以東20 km出現(xiàn)地表破裂空區(qū)(潘家偉等，2021).對(duì)比速度結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)黃河鄉(xiāng)以東20 km之內(nèi)，深度4 km以下出現(xiàn)了明顯的低速體，低速體的規(guī)模大于野馬灘大橋段深部的.從垂向剖面圖16b和圖17FF′、GG′、HH′都可以發(fā)現(xiàn)該低速體表現(xiàn)為近垂直延伸的形態(tài).而在黃河鄉(xiāng)往東20 km以外(即低速體東側(cè))出現(xiàn)明顯的高速異常，在高速異常體下方未發(fā)現(xiàn)低速層，高速異常體規(guī)模比鄂陵湖段北部的更大，地震活動(dòng)分布主要集中于低高速交界帶、偏高速的區(qū)域.震源機(jī)制解表現(xiàn)局部的擠壓型地震特征.地殼各向異性(曹學(xué)來(lái)等，2022)顯示瑪多地震東側(cè)慢波延遲時(shí)間最長(zhǎng)，快波偏振方向自北向南由NWW轉(zhuǎn)變成NE方向，說(shuō)明該區(qū)域存在復(fù)雜的局部構(gòu)造特征.地表形變數(shù)據(jù)(程佳和徐錫偉，2018)顯示江錯(cuò)斷裂滑移量明顯小于巴顏喀拉塊體邊界斷裂，根據(jù)中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心目錄顯示該區(qū)域在瑪多7.4級(jí)地震之前的地震數(shù)量少，地震活動(dòng)性弱，而瑪多7.4級(jí)地震之后，該區(qū)域地震活動(dòng)性明顯增強(qiáng).綜合分析，推斷該區(qū)域可能在局部構(gòu)造影響下，上地殼的低速層受到東側(cè)高速體的阻擋，在瑪多地震源區(qū)附近形成大規(guī)模低速體，應(yīng)力不斷累積，瑪多MS7.4強(qiáng)震的發(fā)生可能受到大規(guī)模的局部低速異常體的影響，導(dǎo)致該區(qū)域的局部巖體失穩(wěn)，形成大范圍的應(yīng)力釋放.在瑪多MS7.4地震發(fā)生后，應(yīng)力沿著江錯(cuò)斷裂釋放，在發(fā)震斷裂東段受到高速體的阻擋，形成密集的地震活動(dòng)區(qū).

綜上所述，研究區(qū)位于巴顏喀拉塊體內(nèi)部，受到區(qū)域內(nèi)中下地殼高導(dǎo)、低速層的擠壓流動(dòng)和垂向上涌的作用，在上地殼介質(zhì)呈現(xiàn)出局部的物性分布不均勻，為該區(qū)域上地殼孕震環(huán)境提供了深部動(dòng)力(郭文斌等，2016；嘉世旭等，2017；詹艷等，2021).鄂陵湖南段(ELHND)可能受到北部高速體阻擋，地表破裂與發(fā)震斷裂存在一定夾角.野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段的地震頻次低、震源深度淺，推測(cè)與該區(qū)域的深部的低速區(qū)相關(guān).瑪多地震東側(cè)約20 km處存在大規(guī)模的高、低速分界帶，推測(cè)該區(qū)域強(qiáng)地震活動(dòng)性與高速體的阻擋有關(guān).

5 結(jié)論

本文根據(jù)郭慧麗等(2022)基于機(jī)器學(xué)習(xí)的震相識(shí)別和精定位獲取的高精度地震目錄，進(jìn)一步篩選地震事件和P波走時(shí)數(shù)據(jù)，開(kāi)展近震P波雙差走時(shí)成像，獲取了瑪多地震源區(qū)及鄰區(qū)上地殼精細(xì)的三維P波速度結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示瑪多地震發(fā)震斷裂周邊速度結(jié)構(gòu)存在明顯的非均勻性和分段性，具體獲得以下初步認(rèn)識(shí)和結(jié)論.

(1)鄂陵湖南段地表破裂與江錯(cuò)斷裂存在一定夾角，余震集中在地表破裂附近，速度圖像顯示該破裂帶北部存在較大規(guī)模的高速異常體，在高速體下方存在明顯的低速層，余震發(fā)震深度集中在低速層上覆區(qū)域，說(shuō)明該區(qū)域可能受到北部高速體的阻擋及高速體下方低速層的綜合影響，導(dǎo)致應(yīng)力在南側(cè)釋放.

(2)野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段斷裂地震發(fā)生頻次明顯降低，發(fā)震深度在10 km以內(nèi).深部速度結(jié)構(gòu)顯示該區(qū)域北部存在向北傾斜的高速體、深部存在低速區(qū)，該低速區(qū)與深部低速層聯(lián)通，推測(cè)野馬灘大橋到黃河鄉(xiāng)段的孕震環(huán)境可能受到深部低速區(qū)/層的影響，應(yīng)力在低速區(qū)/層上覆區(qū)域積累，發(fā)震深度淺.

(3)瑪多地震東側(cè)約20 km處存在大規(guī)模高、低速分界帶，分界帶東側(cè)為高速異常，分界帶西側(cè)為近垂直的局部低速異常體.地震活動(dòng)主要分布于高低速分界帶、偏高速區(qū)域，地震活動(dòng)頻次最高，說(shuō)明該區(qū)域可能受到局部構(gòu)造環(huán)境影響，應(yīng)力積累，在瑪多地震之后，應(yīng)力大規(guī)模釋放，地震活動(dòng)性強(qiáng).

致謝感謝瑪多7.4級(jí)地震科考地震深部構(gòu)造環(huán)境組現(xiàn)場(chǎng)科考隊(duì)為獲取高質(zhì)量的地震觀測(cè)數(shù)據(jù)付出的艱辛.感謝四川省地震局、中國(guó)地震局成都青藏高原地震研究所李大虎研究員為本文成果解釋提供的寶貴建議.感謝三位匿名審稿專家和責(zé)任編委對(duì)本文的指正及建議.感謝中國(guó)科技大學(xué)張海江教授提供反演代碼tomoDD程序.地形數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái) (http:∥www.gscloud.cn). 文中圖件使用GMT6軟件(Wessel et al., 2019)繪制.