1975年2月4日，Ms 7.3海城地震发生于中国东北辽东隆起(Liaodong Uplift, LDU)。为探究其孕震构造与深部地质环境，研究人员在震中区布设两条相交宽频带大地电磁(Magnetotelluric, MT)测线并进行三维(3D)反演，从所得3D电阻率模型中提取正交电性剖面以成像海城地震区地壳结构。模型揭示郯庐断裂北段(Northern Segment of the Tanlu fault, TLNf)对应下辽河盆地(Xialiaohe Basin, XLHB)与辽东隆起间的显著电性不连续，暗示其为切入岩石圈的深大断裂带。辽东隆起之下发育显著的中地壳低电阻率层，震源区下方分辨出一向形导电体(synform conductive body)。海城主震与重新定位余震主要沿该导电体与上部高电阻率上地壳的界面分布。此外，海城河–大洋河断裂(Haichenghe–Dayanghe fault, HCH–DYHf)被成像为连接中地壳导体与浅部地壳的导电带。这些电性特征表明，可能与太平洋板块俯冲及克拉通破坏有关的地壳深部流体沿断裂带向上迁移，削弱了孕震断层系统并促进地震成核。与吉林–黑龙江造山带火山区的低阻异常延入上地幔不同，海城地区以壳内导体为主。该对比凸显了壳内尺度导电构造在海城地震孕震环境中的作用，并为比较中国东北地震与火山相关深部过程提供了地球物理约束。
《Remote Sensing》刊载论文解读——1975年海城Ms 7.3地震孕震构造的三维大地电磁成像研究
研究背景与意义
1975年海城Ms 7.3地震是中国东北有记录以来最大地震，也是全球首次成功短临预报的强震，其发生在太平洋板块俯冲影响下的东亚活动大陆边缘，位于下辽河盆地与辽东隆起接触带及郯庐断裂北段(Northern Segment of the Tanlu fault, TLNf)与依兰–伊通断裂(Yilan–Yitong fault, YLYTf)交汇附近。前人深地震测深与MT研究显示该区地壳上地幔具强横向非均匀性，辽东隆起下15–24 km存在低速、高Vp/Vs、高导的中地壳韧性层，多被解释为含流体层并控制应力集中与孕震，但海城地区详细的三维深部电性结构仍较缺乏。鉴于MT方法对地下含热物质与流体引起的电阻率变化敏感，开展高精度3D MT成像有助于揭示共轭断裂几何、壳内导体分布及深浅过程耦合关系，并与火山带电性结构对比可探讨华北克拉通破坏与地幔上涌等不同地球动力学过程。本文即基于此开展两条过震区正交剖面的宽带MT观测与3D反演研究。
主要技术方法
研究人员于海城地震区布设两条正交宽频带大地电磁(Magnetotelluric, MT)剖面：NW–SE向L1剖面（36个测点，长约200 km）和SW–NE向L2剖面（15个测点，长约85 km），震中区点距<1 km；采用Phoenix MTU‑5A系统采集，并于青海久治县设远参考站实施远参考技术处理以提高信噪比。经相张量维度分析确认研究区具强三维性后，选用三维MT反演算法，初始模型为100 Ω·m均匀半空间，误差门槛设视电阻率10%、阻抗相位2.84°，经86次迭代得最终均方根(Root Mean Square, RMS)拟合差1.86。从3D电阻率模型提取L1、L2正交电性剖面，叠印1975主震、1999及2000年岫岩地震震源与2016–2022年精定位微震目录投影，并结合已有地震波速结构与地质构造进行对比分析。
研究结果
5.1 研究区深部电性结构(Deep Electrical Structure of the Study Region)
TLNf表现为近垂直电性不连续面，NW侧下辽河盆地浅部0–3~4 km为低阻沉积层(C1)，其下中—下地壳为高阻体(R1)延至Moho；SE侧辽东隆起浅部0–9 km为上地壳高阻体(R2)（前寒武变质岩与中生代花岗岩），9–24 km发育中—下地壳低阻层，震源区下方(C2)及红旗营子断裂(Hongqiyingzi fault, HQYZf)下(C3)该层埋深较浅且电阻率<10 Ω·m，具向形形态，有向下延伸趋近Moho迹象(C4)；锦州断裂(Jinzhou fault, JZf)仅表现上地壳电性差异，红旗营子断裂下电性不均且呈过渡低阻特征。L2剖面揭示NW向左行走滑的海城河–大洋河断裂(HCH–DYHf)为电性不连续带并连通中地壳低阻层(C2)，对应C2顶面沿断裂上隆。对比约350 km NE依兰–伊通断裂及伊通火山(Yitong Volcano, YTV)区L3剖面，伊通火山下低阻体(C5)自下地壳延入上地幔(>70 km)被解译为软流圈来源碱性玄武质岩浆系统，与之不同海城地区低阻层主要局限于壳内。
5.2 海城Ms 7.3地震介质物理性质与孕震构造(Physical Properties of the Seismogenic Medium and Seismogenic Structure of the Haicheng Ms 7.3 Earthquake)
主震震源(约12 km)位于向形中地壳低阻体(C2)与覆于其上之高阻体(R2)的接触界面上，余震序列(深度<~12 km)集中分布于C2/R2界面之上，1999、2000年岫岩地震位于C2层浅部SE端与上地壳高阻体接触带附近。C2空间上与前人所得低速、高Vp/Vs异常吻合，被解释为富流体层（可能伴500–600℃较高温度及低密度），区内温泉CO2同位素指示深源流体组分及向上迁移。区域最大水平主压应力近N80°E，GPS速率近垂直TLNf走向，NW向HCH–DYHf更利于破裂并充当深流体向上运移通道；流体遇上部高阻脆性层阻挡积聚于高—低阻界面促发密集微震，主震发生于向形低阻层轴部与上覆高阻体接触处。HCH–DYHf作为连通C2与浅部的导电阻挡带支持深部流体上迁是频繁前震、地下水异常、余震丛集及烈度分布的关键深部控制因素。L1剖面显示C2有向SE延伸趋势，暗示该区具发生未来中强震的深部条件。
5.3 中国东北强震与火山的深部孕震环境与地球动力学机制(Deep Seismogenic Environment and Geodynamic Mechanisms of Strong Earthquakes and Volcanism in Northeast China)
辽东隆起历史强震频发、GPS显示地壳物质向SE挤出(~4.0 mm/yr)，MT揭示壳内低阻层与唐山等强震区类似，太平洋板块俯冲提供深部动力背景导致岩石圈改造，近EW挤压叠加俯冲诱发深热物质上涌引致的伸展使华北克拉通破坏（减薄至~70–80 km、高热流），发育共轭断裂系，深流体沿断裂上升并积聚于中地壳形成流体库，经伸展阶区间歇向上迁移降低断层面有效正应力促前震丛集，持续调整致主震破裂，震后断层处"fault–valve"状态维持长期余震。吉–黑造山带(Jilin–Heilongjiang Orogenic Belt, JHOB)如伊通、龙岗(Longgang Volcano, LGV)火山区的低阻层自下地壳基底延入上地幔，对应软流圈派生岩浆/卤水致热弱化抑制浅源强震。海城所在LDU低阻层主要发育于中—下地壳，反映克拉通破坏相关的壳内残余热效应（壳主导热体制）；JHOB低阻层延入上地幔反映活化的地幔上涌与板内火山作用（幔通道系统）。导电层埋深差异是区分华北克拉通与兴蒙造山带(Xing'an–Mongolian Orogenic Belt, XMOB)深部结构、评估岩石圈热状态及地震火山灾害的关键地球物理标志。
讨论与结论总结（译自Conclusions）
研究人员通过对1975年海城地震区共轭断裂系与孕震构造开展三维大地电磁成像，沿过震中的NW–SE与SW–NE剖面构建深部电性结构模型。结果表明TLNf代表岩石圈尺度的主控断裂；其SE侧辽东隆起具中地壳低阻层，海城震源区下方中地壳识别向形低阻体，主震与余震集中于该低阻体与覆于其上之高阻上地壳接触带；HCH–DYYf表现为连通壳内低阻层之导电异常带，构成深部流体向上迁移的关键通道，该流体迁移体系很可能是海城地震频繁前震、地下水时空异常、余震丛集及烈度分布的深部控制因素；NW–SE剖面进一步显示壳内低阻层具向SE延伸趋势，表明该区未来仍有发生中强震之有利深部条件。太平洋板块俯冲促进深部流体沿断裂迁移与聚集，改变地壳物性及有效应力场从而控制强震成核与发生，此流体诱发断层再活动机制为海城地震及板内地震成因提供合理解释。与伊通、龙岗等火山区分对比，火山区低阻层自下地壳延入上地幔；导电层埋深差异反映两类地球动力学过程——LDU记录克拉通破坏相关的壳内残余热效应，JHOB记录活跃地幔上涌与板内火山作用，该电性结构差异为区域岩石圈热态、地震活动性及火山灾害评估提供重要约束。后续应聚焦深部结构高分辨率成像及流体来源与迁移路径示踪，以深化对中国东北板内地震深部孕震环境与火山岩浆供给系统的认识。
