基于机器学习的长宁地震三维断层面几何特征建模

Abstract

结合长宁地区大量的地震精定位数据和其它研究成果，利用监督分类和聚类分析等机器学习算法，基于地震簇的形态特征和地震震源机制解，编写了一套自动化提取三维破裂面形态特征的程序，获取了长宁地区地震破裂面的精细结构，可为相关研究提供可参考的发震构造模型。结果显示通过聚类分析最终获取了四个地震簇，结合对应的震源机制解节面信息，最终拟合出四条破裂面，其中：长宁背斜上的破裂面沿狮子滩背斜下部的高速体呈NW−SE方向展布，破裂面平直，倾角较陡，倾向SE；建武向斜内部的三条破裂面，主要分布在向斜两翼，规模较小，走向分别为NW，NNE和NNW，从外部包围了建武向斜核部的高速体，破裂面的展布方向与该地区三个主要震源机制解节面的产状一致，其中新城镇附近的NNW向破裂面切割深度较深，约为20 km，且倾向ENE，倾角约为70°。此外，结合地质构造背景和速度结构等反演结果推断，地震破裂面主要存在于先期形成的构造薄弱带或断裂带，例如背斜的核部和向斜的翼部因节理面贯通所形成的薄弱带以及高速体周围的软弱带，在构造应力的加载和工业开采下更容易微破裂成核，形成典型的发震构造。