河南濮陽地殼深度的計算

李守勇，孫 晴

（河北省地震局邯鄲中心地震臺，河北 邯鄲 056001）

0 引言

河南濮陽地處冀魯豫交界，聊考斷裂帶的北段，地震活動較為集中，多發生在地殼內，因此，了解此處的地殼深度對探討該處的地震有深刻的意義。地殼深度相對來講尺度比較大，過去常規的測定方法一般是通過人工爆破利用反射波來測定，由于爆破源在地表，很難較準確地計算出，而天然地震由于發生在地殼當中，消除了自由表面的影響，利用地震波的傳播理論，能較好地計算地殼深度。文中利用天然地震的記錄反射波，根據波動理論參數來計算地殼深度。莫霍面是地殼與上地幔的分界線，由于地殼的巨大速度梯度而使地震波在莫霍面上產生反射與全反射，運用地震波的波動理論和記錄到的反射波參數來計算地殼深度。

1 原理

在距離震中80～120km的臺站極易記錄到地震的反射波［1］，有的地方地殼分為兩層，而有的地方不很明顯，研究中采用簡化模型，將地殼設定為介質均勻的一層。由于華北地區地震都發生在地殼之內，其地震波傳播路徑由圖1所示。

圖1中，S代表臺站，Δ為震中距，E為震中位置，H為地殼深度，h為震源深度，O為震源位置，O′為SA的延長線與EO延長線的交點，即震源O在莫霍面的鏡像位置，該處的P波速度參照文獻［2］為已知。通過地震定位，能知道震源深度h和震中位置E，根據臺站的位置和震中位置可以知道震中距Δ，因此，由式（1）就可計算出地殼深度。

2 資料的選取與計算

河南省濮陽地區為邯鄲地震臺網監測的地區之一，本次研究選取該地區10個反射波記錄比較清楚的地震事件。為提高精度，采用離震中較近的清豐、浚縣、梁山、聊城4個臺站的資料進行定位，其位置和地震震中如第34頁圖2所示。最近的臺站是清豐臺，距震中約40km；浚縣臺距震中約96km，在所記錄的地震反射波形中最為清楚（見圖3），本次研究選用該臺P波的反射波參數來計算地殼深度。由于單純型定位方法在極值附近收斂比較慢，適合少參數的函數［3］，因此，研究中采用單純型定位法。計算地殼深度所需的參數如第34頁表1所示。在計算中，用1度表示長度111km，參閱文獻［2］，選用P波反射波的速度為6.13km／s。

3 分析與討論

用反射波來計算的是反射點處地殼的深度，震中位置只是近似表示，采用10個小震的反射波資料來計算小區域的地殼深度，用其平均值來大致估算其平均深度。從圖2中可以看出，河南濮陽地區的地殼深度為30km（Mapsis圖層），其外圍的地殼深度為32km，研究得出的平均地殼深度為30.9km，由此看出，該結果與前人利用其他技術獲取的結果比較接近。

表1 地震的反射波參數、震中位置及計算結果Table.1 The reflected wave parameters，epicenters of the earthquakes and the calculated results

圖2 華北地區地殼深度分布Fig.2 Seismic waveform in Puyang，Henan

圖3 河南省濮陽地區地震波形Fig.3 Crustal depth in North of China

震源深度是極難測定的［4－5］，其誤差主要來源于地殼模型、震相識別、拾震器參數的誤差等，且其相互間的關系是非線性的，不可避免。為降低誤差的影響，研究時采用近臺記錄比較好的臺站資料，運用單純型定位法。

選取10個地震的定位都是Ⅰ類精度，在走時殘差為0.1s，Vp＝6.0km／s時，Ⅰ類定位深度精度的誤差為0.5km［6］，由此估算，研究得到地殼深度的計算誤差也約為0.5km。

4 結論

地殼作為地球的最外面一層，雖然相比地球的半徑深度很小，但地震能量的85%是淺源地震，而淺源地震大部分在地殼中發生［7］，因此，對地殼深度的了解是對地震更進一步研究不可或缺的先決條件。河南濮陽地區地震地質條件復雜，研究計算得出該處的地殼深度為30.9km，對該區地震研究有積極的作用。

［1］中國科學院地球物理研究所.近震分析［M］.北京：地震出版社，1978.

［2］林 眉，王洪水，冀東普，等.莒縣—郯城地區地殼厚度的測定［J］.華北地震科學，2010（3）：36－38.

［3］段 剛.JOPENS系統單純型定位方法定位中國臺灣地震精度分析［J］.地震地磁觀測與研究，2009（2）：127－131.

［4］高 原，周惠蘭，鄭斯華，等.測定震源深度的意義的初步討論［J］.中國地震，1999（4）：321－329.

［5］蘇莉華，趙 暉，李 源，等.河南地震臺網中定位方法對比及分析［J］.高原地震，2012（2）：66－70.

［6］張晁軍，張曉東，苗春蘭，等.近震震源深度測定精度的理論誤差分析［J］.中國地震，2010（2）：156－163.

［7］陳運泰，顧浩鼎.震源理論基礎［M］.北京：國家地震局地球物理研究所，1990.