潮汐力對斷層破碎帶內地震波速變化有顯著影響

近日，中國科學技術大學教授姚華建團隊通過對青藏高原東南緣安寧河斷裂帶區域的地震波速的時間變化進行監測，發現潮汐力對斷層破碎帶的地震波速變化具有顯著影響。相關成果正式發表在2025年第4期《國家科學評論》上。

地震學研究長期關注斷裂帶內的應力狀態，因其直接關系到地震的孕育、發生與演化過程。通過監測斷裂帶的應力狀態，科學家們希望揭示潛在的地震前兆，為防震減災提供觀測和理論依據。由于目前直接測量斷裂帶內的實際應力具有挑戰性，地震波速變化作為一個重要的地震學參數，能夠反映斷裂帶應力狀態的變化，因此波速時變監測成為一種重要的介質變化監測手段。此外，潮汐力作為影響介質應力狀態的重要因素，目前尚沒有潮汐力如何影響斷裂帶內地震波速隨時間變化的高分辨觀測。

研究團隊利用布設于青藏高原東南緣安寧河斷裂帶的密集地震臺陣采集的連續噪聲數據，并通過地震干涉技術計算了安寧河斷裂帶區域地下介質的地震波速度變化。結果顯示，波速變化具有明顯的日周期和半日周期特征，且在斷層破碎帶內這種周期性變化更為顯著。此外，在去除環境因素后，斷層破碎帶內還呈現顯著的月周期變化。研究人員將波速變化結果與理論潮汐應變進行比較，發現二者在日周期、半日周期和月周期成分上均表現出良好的相關性，這表明這種周期性變化主要受潮汐力影響。

通過遠震體波波形數據標準譜比法的分析結果顯示，由于放大效應，斷層破碎帶區域的振幅譜比值顯著高于其他區域，表明該區域介質破碎程度更高。潮汐力通過引起地下介質中微小裂隙的周期性張開與閉合，進而影響地震波速變化。通常情況下，當裂隙張開時波速降低，裂隙閉合時波速升高。由于斷層破碎帶內介質破碎程度更高，微小裂隙更為發育，因此該區域對潮汐力的響應更為敏感，導致觀測到的波速變化更為顯著。

研究人員介紹，該研究采用基于連續背景噪聲的監測方法，成功捕捉到潮汐力對斷層破碎帶結構的顯著影響，揭示了潮汐力在沒有地震發生時期對斷裂帶內部應力場的擾動作用，為構建活動斷裂帶時變地球物理綜合觀測系統提供了重要手段，對研究斷裂帶地震活動性變化和地震孕育發生機理具有重要的科學意義。