近十年来，四川盆地西南地区先后发生了多次破坏性地震（M≥5.0）。其中，威远背斜东南翼在2019年接连发生了两次5级以上中等地震（图1），超过了威远地区有历史记录以来的最大震级。由于先前大量的地震学研究给出了多种不同的震源深度，存在较大的差异；同时缺乏对地下地质构造的深入认识，单一的地震学方法很难有效约束发震断层的几何结构及其特征。因此，详细解译川南页岩气开发区地下的地质结构；揭示震区地下精细的构造特征，厘定发震断层准确位置和性质，是分析和研究地震成因机制的关键环节之一，对评估川南页岩气开发区潜在的地震风险具有重要意义。

为了解译威远地区的地下地质结构，精细刻画发震断层的三维几何模型，实验室博士生刘冠伸在鲁人齐研究员指导下，通过与何登发教授、陶玮副研究员等人的合作，充分调研了前人对两次中等地震的研究成果，收集了不同学者给出的震源深度和震源机制解，结合小震重定位结果刻画了发震断层的三维几何形态；采用高精度三维地震反射剖面，重新解译地下地质构造，并提出了新的发震断层模型及其可能的动力机制，主要认识如下：

（1）威远两次5级以上中等地震的发震断层三维几何模型显示（图2），断层的深度范围在2-6km之间，长度约为8km，面积约49km2，断层走向为40°，倾角44°，与两次中等地震的震源机制解基本吻合；两次地震事件的震中相距仅为7km，余震具有高度相似的丛集性，因此研究认为这两次中等地震发生在同一条断层上。

图2 威远两次中等地震的发震断层三维几何结构

（2）高精度三维地震反射剖面显示，在两次中等地震事件的余震丛集附近出现了不连续的反射界面（图3），进一步佐证了先存断层的存在，认为先存断层是两次中等地震的发震断层。解译结果还表明，发震断层由基底的构造楔与盖层中的反冲断层共同构成了逆冲断裂系统。

图3 过两次中等地震中间位置的地震反射剖面及解释方案

      （3）通过对前人研究给出的小震重定位结果进行统计，发现威远平均震源深度随震级的增加而加深。4级以上地震大多发生在下志留统—上奥陶统页岩储层下方的震旦系和结晶基底中（图4），这一结果表明前寒武基底中的先存断层可能是发生中等或以上地震的主要震源断层。然而，目前尚不清楚哪些页岩储层下方先存断层的准确分布及其力学（临界）状态，这对川南地区潜在的中强震风险评估提出了更大的挑战。

图4 威远背斜诱发地震的发震机制模型

本项研究得到了中国地震局地质研究所所长重点基金(IGCEA1919 和 IGCEA2103)，国家自然科学面上基金(41872206)的共同资助。研究成果于2023年1月发表于Seismological Research Letter：Liu G., Lu R*., He D., Wei T., Su P., Zhang W., Zhang J., Xu F., Sun X., Wang W (2023). Detailed Imaging of a Seismogenic Fault That Potentially Induced the Two 2019 Weiyuan Moderate Earthquakes in the Sichuan Basin, China. https://doi.org/10.1785/0220220228.