南海海盆中央地震活动性观测试验

【作者】 宫文斐； 阮爱国； 牛雄伟； 卫小冬； 唐勇；

【机构】 浙江大学海洋学院； 自然资源部第二海洋研究所； 上海交通大学海洋学院；

【摘要】 2019年9月5日在南海海盆中央突发一次Mw5.4中强地震,以此为契机,我们于2019-2023年在震源区开展了四个阶段的宽频带海底地震仪(OBS)地震活动监测试验,陆续布设了15套OBS,成功回收10套。本文对此次试验进行了总结,内容涵盖所使用OBS的仪器特点、观测试验设计、OBS的投放与回收过程、数据处理及成果、地壳结构研究成果以及后续研究工作设计。此次观测试验的数据成果是:(1)从前两年的5套OBS数据中拾取了286个微震,其P波和S波主频分别为12-15 Hz和6-9 Hz,表明是由岩石破裂引起的;(2)微震活动性随时间的发展呈明显的下降趋势,从主震震后一个月的高频(41次/月)逐渐下降至低频(1次/月),两年后仍有极少量的微震;(3) 7套OBS数据中记录了138个震中距介于20-90°且信噪比大于2.5以上的远震事件,其中Mw≥8.0有2个,7.0≤Mw<8.0有12个,6.0≤Mw<7.0有66个,5.5≤Mw<6.0有58个。基于上述观测数据,本文开展了地壳结构的研究,一是采用Rayleigh面波极化分析的方法确定了7套OBS水平方位角,将用于接收函数和横波分裂研究;二是利用信噪比大于2.5的214个远震记录,提取了60条有效接收函数,然后采用H-kappa叠加反演了7个OBS台站下方的莫霍面深度和洋壳平均纵横波速比。主要结论是:(1)海盆区残留扩张脊周边莫霍面深度变化剧烈,范围为5.3-11.7 km,莫霍面可能是具有0.5-4 km厚度的转换带。(2)试验区洋壳平均纵横波速比变化范围为1.75-2.03,主震区两侧岩石圈性质可能有差异,可能是残留扩张脊在此转向的原因;(3)泊松比变化范围为0.26-0.34,部分台站泊松比大于0.3显示震源区深部可能存在热物质的供给。本研究后续将把微震空间分布、震源区S波速度结构、应力场特征及地幔流向等成果结合起来,开展动力学数值模拟研究,揭示南海海盆残留扩张脊与中南断裂交汇处(主震源区)的构造演化动力学机制。更多还原