廣州地化所在海原斷裂帶的蠕滑區域發現重復地震
重復地震是指發生在同一斷層塊上由于反復加載和破壞而產生的一系列地震事件。全球已有觀測的重復地震主要分布于板塊邊緣的活動斷裂帶與俯沖帶（圖1），是板塊運動的一種表現形式。由于重復地震能夠用于估算斷層滑動速率，監測地下介質的屬性變化，和分析大震孕震過程等，相關的研究最近受到廣泛關注。近年來也有越來越多的研究發現板內重復地震的存在，比如在2008年汶川8級地震所在的龍門山斷裂帶。
海原斷裂帶是青藏高原東北緣一條重要的活動斷裂，其主要表現為左旋走滑特征。沿著海原斷裂帶發生了幾次大的地震，包括1920年海原8級地震，1927年古浪8級地震，1990年景泰6.2級地震，2016年門源6.4級地震。其中1920年海原地震與1927年古浪地震之間的區域由于沒有大的地震而被稱為著名的“天祝地震空區”。大地測量學發現在海原斷裂帶老虎山段存在淺層蠕滑現象，但是蠕滑的驅動機制和深度，以及與地震的關系尚不清楚。
中國科學院廣州地球化學研究所地球內部結構及動力學學科組鄧陽凡特任研究員與佐治亞理工學院彭志剛教授，天津大學劉靜教授合作，利用2009-2018年該地區發生的兩萬多次小地震事件波形，通過互相關獲得了青藏高原東北緣的重復地震分布。如果選擇互相關系數CC≥0.90，他們發現了9.7%的地震為重復地震，選擇CC≥0.92則有4.6%的地震為重復地震，選擇CC≥0.95則有0.6%的地震為重復地震。在海原斷裂帶老虎山段, 采用各種不同互相關系數，都能檢測到重復地震的出現，而且重復地震主要發生于大地測地學所觀測到的蠕滑區域的最大值附近（圖2）。重定位的重復地震普遍深于4km，與淺部蠕滑相對應，推斷這些重復地震位于淺層蠕滑區和深層閉鎖區之間的過渡帶，且重復地震能夠被淺層蠕滑所驅動。
該研究也發現在古浪地震余震區有不少重復地震。該區至今仍有較強的地震活動性，因此也被稱為“古浪地震窗”，推測可能與該地區地震波速度較低，巖石強度較弱有關。該區也位于1927年古浪地震震后的長期弛愈區域。重定位后的地震主要落在兩條南北向的條帶上，表明可能存在兩條隱伏的斷層。
對比全球其他板內大震的余震持續時間，本次研究推測海原斷裂帶附近的重復地震有可能與1920年海原地震和1927年古浪地震的震后長期弛愈過程有關。未來在該區域會開展更多的地球物理精細結構反演和地表斷層觀測等相關研究，進一步了解重復地震，斷層蠕滑，和大地震周期的關系。
此外，本次研究也發現該地區也有大量的與采礦爆破有關的重復事件，它們具有與自然地震不同的波形，并且發震時間，發震震級，地表地形都有明顯特征。
圖1 全球發現重復地震的主要分布區域 (Uchida and Bürgmann, 2019)
圖2 (a) 青藏高原東北緣主要斷裂分布，M>3.5級地震的震源機制及GPS速率。藍色方框標出了海原斷裂的老虎山段。
(b)海原斷裂帶老虎山段的地震及重復地震分布。藍色方框標出了大地測量學所觀測到的蠕滑區域。
(c)大地測量學估計的沿著斷層走向的平均蠕滑速度 (Jolivet et al., 2013)，0點位置為(b)中的黑色方框位置。
(d) 沿著斷層走向隨時間變化的地震及重復地震分布。
本研究受到中國科學院先導專項B（XDB18000000）、中國科學院青年創新促進會，中科院廣州地化所涂光熾優秀青年人才和地震動力學國家重點實驗室的資助，相關研究2020年7月發表在地球科學主流期刊journal of geophysical research: solid earth上。
論文信息：Deng, Y., Peng, Z., & Liu‐Zeng, J. ( 2020). Systematic search for repeating earthquakes along the Haiyuan fault system in Northeastern Tibet. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 125(7) e2020JB019583.
論文鏈接：https://doi.org/10.1029/2020JB019583.
（同位素地球化學國家重點實驗室供稿）
