发震层速度和各向异性联合成像方法及其在大地震中的应用

上地壳脆性层(发震层)普遍存在着微裂隙，它对认识背景构造应力场和未来大地震发生的潜在破裂面具有非常重要意义，也是认识地下流体对断层影响的重要基础，但现有的层析成像方法对此考虑较少。本申请拟用上地壳Pg波速度的方位各向异性来研究裂隙的空间分布。通过发展一种简化的二维层析成像方法，利用大地震产生的大量余震数据，联合反演并同时获得Pg波速度横向变化和方位各向异性。该方法简单、快捷，且较三维成像减少大量未知数，因而能够获得更稳定，分辨率更高的结果；同时能够根据各向异性的大小和方向获得发震层微裂隙的相对密度和优势排列方向。该方法还可以用于大震快速响应及震后流动观测的快速科技产出。. 在方法研究的同时，分别选取玉树和汶川地震，考察在走滑断层和逆冲断层两种情况下，震源区的速度结构和各向异性的特征和差异，深入认识介质结构对主余震分布和震源破裂过程的控制作用；以及裂隙分布与应力场和断层走向之间的关系。

本项目“发震层速度和各向异性联合成像方法及其在大地震中的应用”不仅完成了速度和各向异性联合成像的方法研究，而且应用到玉树地震、汶川地震和芦山地震震源区结构研究，获得重要研究成果。..玉树地震结果显示，玉树地震发生在高速异常区内，破裂主要向低速异常的玉树县城方向扩展，这意味着速度结构控制着玉树地震的发生和破裂的扩展，高速异常区更容易积累应力，而低速异常区断层强度可能较低；Pg波各向异性的快波方向整体上与断层的走向基本一致，说明微裂隙和断层都是背景应力场作用的结果，脆性层介质结构是控制地震发生和地震破裂扩展方向的重要因素。..汶川芦山地震研究结果显示，芦山地震发生在高低速异常的分界线上，该分界线即为龙门山前山断裂。断裂西侧的高速异常与该地区的前寒武纪岩石（宝兴杂岩）出露有较好的对应关系。汶川地震区也显示了类似的结构，但汶川地震发生在龙门山中央断裂上，同样该断裂西侧的高速异常与前寒武纪的彭灌杂岩对应较好。这些高速异常体推测为中下地壳的岩石逆冲上来经风化剥蚀后残留下来的高压致密的岩体。同时，这些高速异常分布呈现“X”型特征中，X的一边与断层基本一致，另外一边与高速体的边缘重合，与韧性挤压下造成的裂纹分布非常相似，推测该区域属于韧性变形。因此，综合推断在汶川地震和芦山地震之间的空区很难贯穿而发生7级大地震。..本项目的联合成像方法的成功应用表明，该方法简单、快捷、有效，能够获得震源区高分辨率的稳定可靠的结构；同时能够根据各向异性的大小和方向获得发震层微裂隙的相对密度和优势排列方向，为认识大地震的发生机制提供重要信息。该方法值得推广用于大震快速响应及震后流动观测的快速科技产出。