Frontiers: 霍山“地震窗”高分辨三维速度结构与发震构造研究

霍山地区位于大别山造山带北缘华北板块与扬子板块的接壤地带，是大别山及周缘地震活动较为集中活跃的地区。为进一步揭示区域内多条不同走向断裂的精细构造，探讨其与地震活动规律的关联性，安徽省地震局 “基于地壳多尺度高精度模型的孕震构造与地震预测研究” 创新团队利用布设在霍山及周边的136套短周期地震仪组成的台阵数据，反演获得了该地区上地壳1-7.5km的精细速度结构图像，并研究了多条次级断裂构造与小震群活跃的关联性。相关研究成果发表在国际地震学期刊《Frontiers in Earth Science》上。

图1 霍山地区地质构造简图

图2 流动台阵与地震分布情况

1、区域主要断裂的深部特征

大别山北缘存在多组NW走向的断裂，与NE向断裂相互交错，形成了复杂的地表构造。NW向断裂主要有梅山-龙河口、金寨-舒城断裂以及青山-晓天断裂， 主要出露与地表。图3-4展示了上地壳不同深度（1-7.5km）的速度切片和剖面结果。大别山北缘地壳浅部存在显著的高速带状异常，与NW走向的青山-晓天断裂走向一致，反映了这一地区强烈的变质动力作用下，大量高速岩浆岩与变质岩上升并出露地表，青山-晓天断裂作为北大别与北淮阳的分界断裂，错断不同的地层，可能在造山带碰撞过程中强挤压变形环境作用下，为上地幔岩浆上涌，地壳花岗岩重熔，就地入侵等活动提供重要通道。上地壳5-7km深度，青山-晓天与土地岭-落儿岭交汇处呈现相对低速特征，速度剖面显示的高低速梯度带与青山-晓天断裂下方对应，揭示出大别山穹窿构造翼部的滑脱带形态，推测该断裂向北的浅部低速继承了来自中地壳滑脱带低速性质，与扬子陆块深俯冲，以及华北陆块碰撞造山、挤压隆起等过程密切相关。

图3 不同深度切片的横波速度图像

图4 不同测线跨断层速度结构剖面

霍山地区上地壳低速区与小震活动集中的主要分布层较为一致，重新定位后的地震在地表呈现集中、正交的带状分布，明显受到来自NW向青山-晓天断裂和NE向土地岭-落儿岭断裂的控制。结合速度结构和小震重定位结果（图5），认为这两条断裂带均由多条次级断层组成，在地壳浅部展布深度不一，其中土地岭-落儿岭断裂带内部存在三条平行、近直立的雁列式次级断裂，控制了区域内绝大多数地震的发生。断裂交汇处低速的构造薄弱带，导致应力积累容易得到释放，是小地震富集的主要原因。较大震级的地震活动深度较深，并更集中于土地岭-落儿岭断层面附近，说明偏离小震集中区的地方能够积累更大能量，这与青山-晓天断裂主要控制微小地震活动的特征不同，进一步明确了2014年霍山4.3级地震的发震构造为土地岭-落儿岭断裂，推测这也是历史5级以上强震活动与现今小震集中区空间分布差异的主要原因。

图5 霍山“地震窗”断裂浅部速度结构与小震空间分布

【文献引用】

Li L, Yao H, Zhang B, Li J, Shu P, Yang Y, Wang X, Zhou D, Zhao P and Luo J (2023) High resolution upper crustal velocity and seismogenic structure of the Huoshan “seismic window” in the Dabie orogenic belt. Front. Earth Sci. 11:1110061. doi: 10.3389/feart.2023.1110061

原文链接：Front. Earth Sci. 11:1110061. doi: 10.3389/feart.2023.1110061