一、介质衰减结构模型 1.0
中国地震科学实验场（CSES）位于地质构造复杂，强震频发的青藏高原东南部（图1）。为研究CSES地下精细介质结构，理解CSES强震频发成因机理，地震学家们利用体波、地震面波、背景噪声面波等多种资料构建了CSES地区的高分辨率三维速度模型，但CSES地区依然缺乏高分辨率的三维衰减模型。
图1 中国地震科学实验场区的构造、历史地震和台站分布图
中国地震局地震预测研究所周连庆研究员团队基于四川和云南地区2013年至2022年共582个测震台站观测数据，选取1.5级以上的地震震相报告和事件波形，利用迭代拟合方法提取地震的衰减因子t*。结合中科大姚华建教授团队建立的SWChinaCVM-1.0速度模型，利用地方震成像技术反演得到了CSES高分辨率的三维QP模型（图2），模型横向分辨率达50-100 km，深度分辨率达5 km左右。本研究结合CSES区已有的速度模型和前人其他地球物理和地球化学观测结果，发现沿大型断裂带和一些盆地地区表现为低QP值异常，反映了这些地区介质破碎程度高，具有较厚的沉积层和富含流体等特征。腾冲火山带中上地壳西倾的高衰减异常刻画了深部岩浆自西向东上涌的形态。本研究还发现，6级以上的中强地震大多发生在低衰减或高低衰减异常的边界区。一些大地震发生在本研究使用的数据时间段范围内，如2022年9月5日泸定Ms6.8地震（图3），其上覆的高衰减异常表明流体可能加速了大地震的成核。此外，2008年汶川Ms 8.0地震和2013年芦山Ms 7.0地震两个地震震源区之间被低衰减区分隔，未来仍具有发生大地震的风险。
图2 中国地震科学实验场分层三维QP模型和6级以上地震空间分布图
图3 中国地震科学实验场三维QP模型的剖面图
研究所构建的中国地震科学实验场区的三维衰减模型与前人构建的三维速度模型进行对比分析，更好地约束了川滇地区的中上地壳介质性质，揭示了大地震的孕震环境。本研究构建的三维衰减模型也将为实验场地震学和地震灾害研究提供高分辨的参考模型。
二、青藏高原东南缘红河断裂带速度结构和方位各向异性研究
使用中国地震局地震预测研究所高原研究员团队2017-2020年布设的横穿红河断裂带和小江断裂带的线性流动台阵（HX Array）（图4）、2018-2020年布设的位于两条断裂带交汇区端部的面状流动台阵（HXCZ Array）、中国地震台网固定台站以及2011-2013年中国地震科学台阵I期的流动台站的背景噪声记录。经过数据预处理，计算并叠加台站对互相关函数，提取筛选后得到1-45 s周期约10,000条Rayleigh面波相速度频散曲线。最后，利用Liu等（2019）新发展的多路径面波频散走时直接反演方法（DAzimSurfTomo），获得了研究区域3D地壳S波速度和方位各向异性。
图4 青藏东南缘构造背景和台站分布图
最终得到5-45 km范围内的速度结构和方位各向异性分布（图5），结果发现在横向和垂向均显示复杂且强烈的非均匀性，与地质构造和主要断裂带具有明显相关性。上地壳思茅盆地和楚雄盆地附近表现明显低速异常，可能与较厚的沉积层有关。S波速度方位各向异性快波方向近NNW-SSE或N-S向，平行区域主压应力方向和GNSS地表位移形态。中下地壳与浅部地壳的速度分布相比，研究区内存在两个显著的低速异常区，具有强烈的方位各向异性。一个主要位于红河断裂带西北段端部，快波近N-S或NNW-SSE向；而另一个主要在小江断裂带中南段附近，快波近NNE-SSW或NE-SW向。在相对高速的川滇块体内部，快轴表现更为一致的近N-S向，与东、西两个中下地壳低速异常区内的方向明显不同。而在楔形交汇区端部，快波方向则表现局部复杂形态。下地壳至上地幔顶部红河断裂带似乎对两侧S波速度有明显分界作用，西南侧印支块体内S波速度较高，而东北侧川滇块体内S波速度较低。在24°N附近，方位各向异性快波显示ENE-WSW或E-W向。然而，沿红河断裂带，特别是在红河断裂带中南段及两侧，快波方向始终与断层走向平行。
图5 青藏高原东南缘不同深度速度结构和方位各向异性
综合多种各向异性结果，从地壳分层角度看，红河断裂带两侧快S波方向与NW构造走向有一致性，离开断裂带一定距离后方向发生变化，揭示红河断裂带作为一个可能贯穿地壳的深大断裂对周围介质有强烈的控制作用。上地壳，红河断裂带从北至南各段快S波方向存在差异：北段较为复杂，可能受三江侧向碰撞带以及附近NS和NE走向断裂的影响；中段呈NW向定向排列特征，可能形成了局部闭合(或闭锁)的变形一致区域；南段较为杂乱，可能受与小江断裂带相接影响，表明楔形交汇区具有复杂的构造形态和应力环境。中下地壳,红河断裂带北段和南段方位各向异性表现较强的、更近壳内低速高导薄弱带走向的形态，暗示各向异性可能与中下地壳塑性物质的运移有关。
在岩石圈尺度,红河断裂带附近方位各向异性快轴由南向北逐渐出现近EW向。位于壳幔各向异性过渡带(26°-27°N)以南，红河断裂带XKS快波更近EW向,完全未受断裂带走向影响，与上地幔P波和S波低速以及正径向各向异性形态有很好的一致性。然而，红河断裂带北段可能受到印支块体、峨眉山大火成岩省以及深部直立墙形构造的联合作用，形成复杂的深部构造和应力状态。
在浅层地壳，巨型走滑的红河断裂带和区域应力场共同形成NW的构造走向。中下地壳，红河断裂带北段和南段各向异性快波与壳内低速薄弱通道走向一致，但整体受断裂走向影响。岩石圈深度，红河断裂带附近XKS快波近EW向，可能与印度板块下插或回撤，导致岩石圈橄榄岩变形和软流圈物质流动有关。研究认为在红河断裂带域，主要在~26°20′N以南，地壳与岩石圈地幔可能存在解耦变形，并可能与板块俯冲和回撤等有关。
图6 红河断裂带及附近地区地壳各向异性
(a)近震S波各向异性;(b)接收函数Pms波各向异性
图7 红河断裂带附近上地幔各向异性
(a) Pn波各向异性; (b) XKS波各向异性
三、青藏高原东南缘三江地区速度结构和方位各向异性
中国地震局地震预测研究所高原研究员团队利用三江地区的流动密集地震台阵（SL-Array和SJ-Array）、区域固定地震台站和中国地震科学台阵I期（图8）记录的背景噪声面波资料，使用近年来新发展的基于连续模型正则化空间平滑面波层析成像方法获得了研究区高分辨的三维S波速度及方位各向异性结果。
图8青藏东南缘三江地区构造背景和台站分布图
研究得到6-40 km深度的各向同性S波速度和方位各向异性分布（图9）。研究区存在一个明显的低速异常，主要沿丽江-小金河断裂、金河-箐河断裂和红河断裂分布，呈现NE-SW转向NW-SE条带状分布，范围较大，大致以20km深度为界，深部的低速异常范围明显不同于浅部，仅存在26ºN以北的区域。在保山块体南部到南汀河断裂北侧截止的小区域，有一个近N-S向条带分布的低速异常，范围很小；在腾冲火山区附近，也有一个范围更小的近N-S向条带分布的低速异常；这两个小块的低速异常深度上似乎局限在6-20 km范围。高速异常主要分布在中甸-大具断裂西侧、金河-箐河断裂南侧和澜沧江断裂弧形构造。15 km深度，中甸-大具断裂西侧的高速异常明显减少，腾冲火山区的低速异常也明显向北移动，但金河-箐河断裂南侧仍呈现高速异常。30 km深度，基本以红河断裂为界，西南部为显著高速异常，东北部为显著低速异常。金河-箐河断裂南侧的高速异常逐渐减小，直至到40 km深度完全变为低速异常，腾冲火山区低速异常有逐渐北移的迹象。
图9 三江地区不同深度速度结构和方位各向异性
结合地质特征及多类型地震学观测结果，研究揭示了青藏高原东南缘断裂交汇区地壳变形新机制。研究发现：中下地壳低速带贯穿丽江-小金河断裂，但受乔后断裂金河-青海断裂阻挡，指示其可能为高原弱物质迁移通道，且与腾冲火山区低速带分离——后者成因关联印度岩石圈俯冲诱发的地幔上涌及先存弱带；而楚雄盆地下方低速带则源于部分熔融、剪切变形与深部流体上涌的复合效应。方位各向异性特征进一步表明：川滇地块内丽江-小金河断裂界定的变形场由强N-S向渐变为弱ENE-WSW向，反映高原弱物质被丽江-小金河断裂及地块内刚性高速带吸收阻挡，导致断裂西侧形成强壳幔协同变形。红河断裂西北端各向异性呈现显著分段性，揭示地壳东南向运移与断层自身性质共同驱动复杂变形机制；丽江-小金河断裂与红河断裂交汇区的异常各向异性结构，则突显了这些边界断裂对地壳变形格局的关键控制作用。该成果系统阐明断裂交汇区物质运移路径与变形分区特征，为理解高原侧向扩展动力学提供新视角。
四、川滇地区速度结构及四川泸定地震深部构造特征
中国地震局地震预测研究所高原研究员团队收集了青藏高原东缘806个台站的连续波形资料，包括川西流动地震台阵（2007年1月至2009年12月）、中国地震科学台阵I期流动地震台阵（2011年4月至2013年12月）和区域固定地震台站（2007年8月至2009年12月和2011年4月至2013年12月）。基于Yao等（2006）发展的背景噪声数据处理流程，通过单台数据预处理、台站对数据计算互相关并叠加、提取并筛选Rayleigh波相速度频散曲线，再利用多路径面波频散走时直接反演方法，最终得到川滇地区的S波速度结构（图10）。
结果显示，泸定Ms6.8地震震源区的S波速度在横向和垂向均表现明显变化。不同深度的水平切片显示：在10 km深度，泸定Ms6.8地震震中北侧为S波速度相对高速区域，而南侧为相对低速区域；16-20 km深度，泸定MS6.8地震震中东北侧为相对高速区域，而西南侧为相对低速区域；直至30 km深度，泸定Ms6.8地震震中东北侧表现大片的显著高速，而西南侧为相对低速，高、低速分界线泾渭分明。垂向剖面展现明显的S波速度侧向不均匀特征（图11），其中剖面AA’和CC’清晰地显示，泸定Ms6.8地震震源上方为低速区域，而下方为相对高速区域。纵观各深度切片整体速度变化情况，随着深度的不断增加，泸定Ms6.8地震震中附近的S波速度在西侧青藏高原内逐渐转变为低速，而在东侧四川盆地内逐渐转变为高速，这一现象表明两侧介质可能具有不同的变形强度。简而言之，泸定Ms6.8地震发生在横向与垂向均呈现高、低速变化的过渡区域，该特征与青藏高原东南缘强震的深部构造特征一致。
图10 不同深度的S波速度水平切面
2022年6月连续在四川地区发生的芦山Ms6.1地震和马尔康Ms6.0地震，震源同样位于S波速度高、低变化的过渡区域（图7）。但相比之下，泸定Ms6.8地震震源区附近的S波速度变化程度似乎更大，表现更强烈的速度差异。注意到泸定Ms6.8地震震中西南侧的中下地壳深度存在一个相对较小的低速体，这可能是本次地震发生的主要深部构造原因。这些研究结果表明，鲜水河断裂下方可能存在壳内薄弱层，更容易导致其上覆脆性上地壳物质形成应力集中而发生强震。
图11 不同垂向剖面的S波速度
发表文章成果
Ying Li, Yuan Gao, Huajian Yao, Jianhui Tian, Qiong Wang. (2024). Low-velocity middle-and -lower crustal materials blocked by the red river fault in the SE margin of the Tibetan plateau. Earth and Planetary Science Letters, 646(2024)118988, doi: 10.1016/j.epsl.2024.118988（第三部分）
Jianhui Tian, Yuan Gao, and Ying Li. (2024). Crustal 3-D S-wave velocity and azimuthal anisotropy in the Sanjiang lateral collisionzone in the SE margin of the Tibetan plateau. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 129, e2024JB028880, doi: 10.1029/2024JB028880.（第四部分）
李莹, 高原. (2024). 地震各向异性与地质构造揭示的红河断裂带分段性. 中国科学: 地球科学, 54(8): 2458-2477, , doi: 10.1360/SSTe-2023-0239.（第三部分）
李莹, 田建慧, 李心怡, 李抒予, 王琼, 高原. (2022). 2022年9月5日四川泸定Ms6.8地震深部构造特征. 地球物理学报, 66(4): 1385-1396, doi:10.6038/cjg2023Q0742.（第五部分）
科学数据获取途径——王琼等，2026，解剖地震：川滇地区介质模型2.0（doi:https://dx.doi.org/10.12484/jpdz.ycs.2026003）
