长宁页岩气开发区上地壳各向异性特征

【作者】 杨旭； 李永华； 盖增喜；

【机构】 中国地震局地球物理研究所； 北京大学地球与空间科学学院； 中国地震局震源物理重点实验室；

【摘要】 四川盆地西南部长宁页岩气富集高产区自2018年12月以来陆续发生了7次Ms 5.0以上的地震,目前对页岩压裂是否能引起这几次5级地震的争议很大。本文通过近震剪切波分裂分析获得上地壳各向异性参数,以研究地壳形变特征和应力分布规律,其结果对于深入了解区域应力场横向变化特征、探讨地震形成机制具有重要意义。利用四川省数字测震固定台网以及2016年以后宜宾地区新增流动小孔径观测台阵共计27套地震观测设备在2016年1月至2021年2月期间记录到的小震直达S波数据,通过剪切波分裂分析方法(MFAST)获得了上地壳各向异性的剪切波分裂参数。结果显示,研究区不同台站下方快剪切波偏振方向横向变化复杂,长宁地区北部背斜区的上地壳各向异性特征与相距仅几十公里的南部向斜区内的特征具有显著差异,反映出局部构造环境复杂性的同时似乎暗示着研究区的上地壳各向异性受到了应力控制和结构控制这两种机制的共同作用。北部背斜区的快波偏振方向自西向东逐渐呈现出从NWW-SEE向到NE-SW向,再到NW-ES的优势方向,上述偏振方向依次与该区由西到东分布的白象岩-狮子滩背斜、双河背斜、长宁背斜及相关伴生断层的走向显示出较好的一致性,与易桂喜等(2019)根据震源机制解给出的区域主压应力方向基本一致,可以推测该区域上地壳各向异性的局部变化特征可能是受地质构造和区域应力场的共同作用所致。南侧向斜区快波偏振方向主要表现为NE-SW向,与背斜区南端玉和背斜及其南侧建武向斜轴部走向一致,但与区域主压应力场方向近乎垂直,反映了地壳浅部介质的各向异性特征与局部地质构造密切相关。慢波延迟时间结果显示,归一化前、后的延迟时间都没有表现出明显的随深度递增的变化趋势,推断各向异性可能主要存在于15 km以浅的地壳层。各台站下方慢波延迟时间变化区间为0.01-0.4 s,平均延迟时间0.14 s,平均各向异性强度为4.7%。已有结构控制的各向异性分析(Baccheschi et al., 2016; Gao et al.,2019)表明,强烈的地壳形变会增加地震射线中累积的各向异性强度,扩大延迟时间变化范围,所以据此推测慢剪切波延迟时间的统计结果也显示了长宁地区复杂的局部构造对上地壳各向异性的贡献。更多还原