地球所牵头的国家重点研发计划项目“基于断层带行为监测的地球物理成像与地震物理过程研究”顺利通过绩效评价验收
2022年8月2日,中国地震局地球物理研究所牵头承担的“十三五”国家重点研发计划项目《基于断层带行为监测的地球物理成像与地震物理过程研究》(2018YFC1503400)顺利通过科技部组织的项目综合绩效评价。该项目于2018年获科技部批准立项,项目负责人为吴建平研究员,共同参与单位包括北京大学、中国科学技术大学、中国地震局地质研究所、第二监测中心和原地壳应力研究所、南方科技大学、香港中文大学深圳研究院、成都理工大学和西北工业大学等。
项目对安宁河—则木河—小江断裂带开展了密集台阵观测研究,获得了断裂带及周边地区高精度地震活动分布图像、多尺度地震波速度模型、电导率结构模型和断裂带几何分布特征。与高温高压岩石物理实验和断层摩擦实验相结合,确定了安宁河-则木河-小江断层带的岩性结构、流变结构、滑动稳定性与地震成核条件。发展的多种地震检测和成像技术方法已在公开的培训班和学术交流会上介绍和公开共享。
项目构建的安宁河-则木河-大凉山-小江断裂带多要素高精度应力状态模型,以及滑动率亏损和闭锁状态模型,是基于最全面和最新的观测数据基础上建立起来的模型,反映了断裂带当今最新的应力应变状态。项目开展了断层带级联破裂动力学模拟研究,分析了非均匀几何结构、非均匀速度结构和应力场对断层带地震成核、破裂传播、终止的影响,获得了研究区强震破裂模型并给出了地震震级估计。
项目发展了多断层体系的地震活动性模拟技术方法,构建了研究区地震活动性模拟模型。基于国内外大震震例的地震学研究,对强震中期预测的地震学判定指标进行了探索性研究,并结合研究区地震活动和应力状态等结果对地震危险性进行了判定。
项目产出成果丰硕,以第一标注发表SCI 收录论文 48 篇。锻炼和培养了一批骨干青年人才,其中1人获得基金委杰出青年基金资助、4人入选中国地震局领军人才等省部级人才项目,多位博士后被聘为副研究员或讲师岗位,培养研究生33名。通过项目实施,在国内形成了一支开展断裂带结构成像与变形行为研究、地震灾害风险评估的一流研究团队。在执行过程中,项目组还充分利用产出成果并充分发挥人才、资料和技术方法优势,参与应急管理部和中国地震局组织的相关震情会商与趋势研判工作。漾濞地震、玛多地震和门源地震发生后,项目组还将最新发展的地震实时智能处理系统用于余震序列的处理、震源区深部孕震环境的分析,为发震构造和震情趋势研判提供了重要依据。
图1 发展了基于人工智能的多种地震检测算法,实现了从连续波形中同时检测地震和拾取高精度震相到时,代码已在Github开源。PPKNet模型经斯坦福大学评测 (Mosavi, 2020, Nature Comm),性能位居前列。发展的相关软件在漾濞地震序列和研究区流动台阵观测数据的处理中获得了良好的应用效果
图2 采用背景噪声成像方法获得了安宁河中南段地壳浅部0-8km高分辨速度模型( ~4km横向分辨率),揭示了地壳浅部不同深度速度异常的空间分布特征,低速异常带与沿断层带的破碎杂岩和断陷沉积物有关
图3 根据高精度地震定位结果和高分辨率三维速度结构特征,获得鲜水河-安宁河-则木河-小江断裂(北段)的几何分布,发现了研究区存在的部分隐伏断层
(a)震中位置和震源深度分布图(b)速度剖面和震源分布图(c)断层几何分布示意图
图4 断裂带及周边区域地壳水平运动速度场,精度2mm/a。红色箭头表示本项目新增加的数据点,左图是相对与欧亚板块的速度场,右图是相对与华南板块的速度场
图5 考虑历史地震和安宁河断层的震间闭锁估计非均匀应力分布,通过破裂动力学模拟揭示,现阶段安宁河断裂带不会发生贯穿整个断裂的大地震,安宁河断裂带北段附近发生地震的震级上限在7.3级左右