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郑金波等:余震潮汐响应为探查震后流体迁移与断层弱化提供新线索
中科院地质地球所 2026-11-12 09:05:46

论文信息:郑金波, 王巍*, Aitaro Kato*, 张金海. Fluid-Controlled Tidal Modulation of Aftershocks Following the 2022 M6.8 Luding Earthquake[J]. Geophysical Research Letters, 2026, 53(21): e2026GL125440. DOI: 10.1029/2026GL125440.

 大地震发生后,断层内部的应力与流体分布随之调整,影响余震在何处、何时发生。日月引力引起的固体地球潮汐会对断层施加微弱而周期性的应力,通常只能触发已接近失稳的断层,因而是探测断层状态的天然"探针"。然而,余震在时间和空间上高度聚集,发生频率又随时间快速衰减,微弱的潮汐信号容易被掩盖,传统统计方法所要求的事件独立性也难以满足。因此,如何从复杂余震序列中识别潮汐响应及其空间差异,是利用潮汐研究震后断层状态的关键难题。 

 针对上述问题,中国科学院地质与地球物理研究所博士生郑金波、王巍副研究员、张金海研究员与东京大学地震研究所Aitaro Kato教授合作,以2022年四川泸定6.8级地震为例,发展了空间重采样谱分析方法:每次随机抽取一半网格节点,合并计算M2潮汐周期(12.4小时)的谱振幅,重复1万次后统计各节点的检出率,并与非潮汐频率对照检验显著性。该方法不要求地震相互独立,能够直接在完整的余震序列中绘制潮汐敏感性的空间分布。结果表明,余震的潮汐敏感区集中在震源附近和破裂段东南端,且仅出现在深于9.2公里的余震中(图1),与大地电磁揭示的约10公里深度低阻异常以及高b值区相对应,指示深部流体增强了断层的潮汐响应。值得注意的是,主震前后对比结果表明,潮汐敏感区存在约8公里的空间偏移:震前主要位于贡嘎山附近的富流体区域,震后则分布在主震大滑移区的边缘,避开滑移最大的破裂核心区域。 

图1 泸定余震潮汐敏感区的空间分布。(a) 全部余震;(b)0-9.2公里深度余震,无潮汐敏感区;(c)深于9.2公里余震,潮汐敏感区集中于震中附近并沿破裂段向东南延伸

图2 主震前一年地震活动的潮汐敏感性(Schuster 检验)。(a)潮汐体应变;(b)潮汐剪应力。圆点颜色表示p值,越红越显著

 为解释这一变化,研究提出了震后流体重新分布与应力调整共同作用的机制。主震破裂可能打开流体运移通道,使流体沿断层迁移;在应力较集中的大滑移区边缘,流体压力升高进一步降低断层面上的有效正应力,使其更容易响应微弱潮汐扰动。与此同时,西北侧滑移较小、渗透性较低的断层段可能阻碍流体流动,促使流体局部积聚。这一解释将流体运移、断层渗透性与应力条件联系起来,也为东南侧敏感区延伸较远、西北侧相对集中的空间差异提供了物理依据。 

图3主震前后潮汐敏感区的迁移及其物理解释。(a) 主震前(蓝)、后(红)潮汐敏感区与同震滑移分布;(b) 应力与流体耦合演化概念模型

 该研究通过识别余震潮汐响应的空间差异及主震前后变化,为认识流体与应力如何共同调制余震提供了观测依据。潮汐敏感性因而有望成为识别震后最接近失稳的断层位置的统计指标,为追踪深部流体迁移和断层弱化过程提供新的观测途径。 

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发布时间:2026-11-12 08:43:02


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