京西北地區(qū)地殼最小一維速度模型研究?

李 祥 萬永革 黃驥超（防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065200）

京西北地區(qū)地殼最小一維速度模型研究?

李 祥 萬永革 黃驥超
（防災(zāi)科技學(xué)院，河北三河 065200）

?基金項目：中央高校基本科研業(yè)務(wù)費研究生科技創(chuàng)新基金項目（ZY20150319）資助。

京西北至?xí)x冀蒙交界地區(qū)，處于張家口—渤海地震帶與山西地震帶的交匯部位，區(qū)域內(nèi)盆嶺結(jié)構(gòu)發(fā)育、斷裂構(gòu)造復(fù)雜，歷史上曾發(fā)生過多次中強(qiáng)地震，特別是1989年和1991年的大同—陽高強(qiáng)震群與1998年的張北—尚義地震引起許多學(xué)者的關(guān)注。當(dāng)常規(guī)的地震定位所采用的速度模型和方法不適用于研究目標(biāo)，或者定位精度不能滿足工作需要時，需要使用更多的觀測數(shù)據(jù)，選擇更好的定位方法來確定更優(yōu)的一維速度模型，提高地震定位的精度。

根據(jù)2010—2014年晉冀蒙交界及京津地區(qū)86個固定臺和28個流動臺記錄到的490個地震事件，通過使用MSDP讀取5 216條P波到時資料，采用中國近震區(qū)域走時表并使用單純型初步定位方法建立了地震事件庫。在常規(guī)的地震定位中，走時和臺站坐標(biāo)已知，震源參數(shù)和速度場未知，但是，震源參數(shù)和速度模型與到時之間都存在著高度的非線性關(guān)系。通常假定速度模型作為先驗的“真實速度模型”而固定不變，通過不斷調(diào)整震源位置，使得地震走時殘差最小，這樣由于忽略震源位置和速度模型間的耦合關(guān)系將導(dǎo)致定位結(jié)果的系統(tǒng)偏差。為避免這些系統(tǒng)偏差，在原來初步處理基礎(chǔ)上使用Kissling等提出的最小一維速度模型法進(jìn)行震源位置和速度結(jié)構(gòu)聯(lián)合求解。引入先驗的一維速度模型，根據(jù)射線追蹤計算理論走時，則走時殘差可由震源參數(shù)的擾動、速度模型的擾動和臺站坐標(biāo)等誤差向量來表示，地震重定位的問題就變?yōu)榱苏鹪?模型的耦合問題。具體做法步驟是：根據(jù)地質(zhì)或地球物理信息搜集區(qū)域多個速度參考模型；選取地震射線較為密集的區(qū)域作為反演區(qū)域；通過阻尼最小二乘法使得方差最小，反演得到震源參數(shù)和一維速度模型；選取走時均方根殘差最小的解作為最優(yōu)解。

使用最小一維速度方法得到的臺站校正值可以減小接收點地震臺站下方速度結(jié)構(gòu)的影響，同時將淺層介質(zhì)橫向不均勻性對反演結(jié)果的影響歸結(jié)到臺站校正項上，以便減小一維速度模型產(chǎn)生的誤差。將得到的速度模型和臺站校正應(yīng)用于地震的重定位，采用“單地震模式”對事件庫地震進(jìn)行絕對定位。在該模式中，走時、臺站坐標(biāo)、臺站校正及速度模型是確定的，僅對震源參數(shù)進(jìn)行調(diào)整求解。結(jié)果顯示，地震走時均方根殘差變化顯著，從0.71 s下降到了0.21 s。臺站校正反映了一維速度模型與真實速度分布之間的差異，區(qū)域內(nèi)臺站校正值呈西負(fù)東正分布。

通過使用最小一維速度方法重定位后的地震走時殘差有了較大幅度的降低，說明計算得到的最小一維速度模型要優(yōu)于原始一維速度模型，對地震的定位質(zhì)量有了很大的提高。臺站校正值很好的表征出研究區(qū)域淺層速度的橫向不均勻性，臺站校正值的負(fù)正分別對應(yīng)臺站布設(shè)地區(qū)速度異常的高低，西負(fù)東正的校正值分布和研究區(qū)域西高東低的地形分布特征聯(lián)系緊密。