唐山地震區(qū)三維速度結(jié)構(gòu)研究?

賴曉玲 孫 譯(中國(guó)地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002)

唐山地震區(qū)三維速度結(jié)構(gòu)研究?

賴曉玲 孫 譯
(中國(guó)地震局地球物理勘探中心，鄭州 450002)

?基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(41374099)資助。

為了研究某些震源區(qū)的細(xì)結(jié)構(gòu)，可以在震源區(qū)周圍布設(shè)幾千米點(diǎn)距的密集臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)，記錄近場(chǎng)微震資料。近場(chǎng)資料的特點(diǎn)是震源—接收臺(tái)站之間的路徑較短，接收到的地震波直接反映震源區(qū)介質(zhì)的信息，并且臺(tái)站之間距離較小且分布較均勻。因此，可以得到精細(xì)的震源區(qū)成像結(jié)果。在唐山至灤縣地區(qū)布設(shè)過由30個(gè)臺(tái)站組成的密集臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)，得到了大量的微震記錄。利用地震成像方法對(duì)臨時(shí)地震臺(tái)網(wǎng)資料做進(jìn)一步處理，得到唐山震源區(qū)的三維地殼速度結(jié)構(gòu)。

1　資料處理和結(jié)果分析

研究區(qū)范圍為唐山至灤縣地震區(qū)，東西向118°～118.9°E，長(zhǎng)約77 km，南北向39.5°～40°N，寬約55 km。反演模型的深度范圍主要取決于震源深度。考慮到大部分地震的震源深度在25 km以上，因而將三維反演模型的垂向尺度定為20 km。速度模型網(wǎng)格間距為4 km×4 km×5km。整個(gè)三維模型約為東西長(zhǎng)77 km、南北寬55 km、垂向厚20 km的長(zhǎng)方體。

正問題利用了 “似彎曲法”三維快速射線追蹤。反演方程采用了變阻尼的最小二乘求解。

從唐山微震觀測(cè)挑選出391個(gè)震相清晰的地震事件，多數(shù)地震事件都被十幾個(gè)以上地震臺(tái)記錄到。共有5000多個(gè)P波到時(shí)用于三維速度成像。

反演初始模型為一維速度模型。利用三維速度成像方法得到了唐山震源區(qū)20 km以上的三維速度結(jié)構(gòu)。從速度結(jié)構(gòu)平面圖可以看出，地殼1～7 km的深度，速度圖像反映的主要特征是沿北東方向唐山、古冶為界，其北西側(cè)為高速區(qū)，而東南側(cè)為低速區(qū)。另外，在1～3 km深度，速度圖像在灤縣附近有北北西向的低速帶，與北北西向的灤縣-樂亭斷裂位置相對(duì)應(yīng)。在9～13 km的深度，以低速為主要特征。15 km的深度，在研究區(qū)中部有一條近東西方向展布的低速帶，另外，在唐山—古冶有一條串珠狀的北東向高速帶。

速度結(jié)構(gòu)剖面圖反映了唐山震源區(qū)的地殼垂向20 km深度的速度變化。沿東西方向剖面可以看出，從地表到13 km深度，地震發(fā)生在地殼高速和低速的陡變部位，并且，速度陡變帶的邊界是近乎直立的，與區(qū)域臺(tái)網(wǎng)小震精定位得到的唐山斷裂傾向近乎直立是一致的，反映了唐山斷裂是近乎直立的斷層。沿南北方向剖面可以看出，從地表到5 km深度有一高速層，在其下方深度為8～14 km的中地殼有一低速層。因此，唐山7.8級(jí)震源區(qū)無論是深度方向還是水平方向都存在地殼速度的陡變帶。

2　結(jié)論

研究區(qū)發(fā)育有幾組地殼活動(dòng)斷裂，對(duì)照速度成像結(jié)果可以看出，上地殼速度圖像反映出，以北東向的唐山斷裂帶為界，地殼結(jié)構(gòu)特征是北西側(cè)為高速區(qū)，而東南側(cè)為低速區(qū)，唐山斷裂帶為速度差異帶。在淺部1～3 km的深度，速度圖像在灤縣附近有一條北北西向的低速帶與北北西向的灤縣-樂亭斷裂位置相對(duì)應(yīng)。中地殼速度圖像看出，研究區(qū)中部近東西方向展布的低速帶為主要特征，位置和方向與近東西向的豐臺(tái)-野雞坨斷裂有對(duì)應(yīng)關(guān)系。反映了該斷裂已延伸到中下地殼并且斷裂的規(guī)模較寬。

15 km深度的速度圖像，沿北東向的唐山斷裂帶有串珠狀高低速的線性特征，反映了北東向的唐山斷裂帶是研究區(qū)從淺到深的主要構(gòu)造帶。并且震源較深的地震和震級(jí)較大的地震都沿唐山、古冶一帶的北東方向分布，表明該斷裂帶仍然是活動(dòng)性較強(qiáng)的構(gòu)造。