小灣水庫庫區最小一維速度模型研究

柯乃琛 華 衛（地震局地震預測研究所，北京 100036）

小灣水庫庫區最小一維速度模型研究

柯乃琛 華 衛
（地震局地震預測研究所，北京 100036）

地震定位的精度不僅與震中距、地震儀的精度和臺站的幾何分布、震相讀取等因素有關，還強烈依賴于所選取的初始速度模型，與發震區的速度結構耦合在一起，相互影響。2008年12月16日小灣水庫蓄水后，庫區地震活動明顯加強，為研究庫水的荷載和滲透對水庫區域地下速度結構變化以及對地震活動的影響，必須先了解小灣水庫蓄水前該區域的速度模型。為此，利用小灣水庫蓄水前記錄到的地震到時資料，對小灣水庫區域一維P波和S波速度模型進行了研究，以此來提高小灣庫區地震的定位精度和對小灣水庫蓄水前后的速度結構對比研究打下基礎。

1994年，Kissling等提出了一種計算“最小一維速度模型的方法”，該方法是在參考已有先驗知識的基礎上，選取不同的速度模型作為初始模型，在反復迭代的過程中對初始速度模型和震源參數進行微調，當數據方差和走時均方根殘差（RMS）穩定時得到最小一維速度模型、地震震源參數和臺站校正值。選取不同的初始速度模型反復迭代是為了求得多值解空間中的全局最小速度模型，避免陷入局部最小。利用Kissling 方法計算得到最小一維速度模型，包括臺站校正值，應用于地震定位中，很大程度上可消除初始速度模型與真實速度模型的差異，進而提高地震定位的精度。

所選初始速度模型為云南省臺網中心對小灣庫區進行雙差定位的結果。反演前后，最小一維速度模型的走時均方根殘差從0.81 s減少到0.12 s，下降率為85.19%；數據方差從1.64 s2減少到0.04 s2，下降率為97.56%。最終得到的最小一維P波速度模型如表1VP所示：0～10 km處速度值與初始模型有較明顯的區別，其中0～3 km之間速度高于初始模型速度0.3 km/s，這可能是與臺站校正影響有關；3～5 km及5～10 km初速度值分別增加1.1 km/s和0.6 km/s；10 km下方速度與初始模型相比整體變化較小。S波速度模型在3～5 km之間較初始模型速度增大很大，為0.3 km/s，在5～25 km之間層與層速度增加基本為0.01 km/s。不同深度間的VP/VS對比發現，在3～15km之間VP/VS的比值較小，這可能與該地的各向異性構造有關。

反演前后地震分布圖顯示，相比于初始震源深度，反演后的震源深度整體變深，平均深度由原來的11.58 km變為12.62 km，其中10～18 km深度范圍內的地震達到90%以上，且在16 km附近最為集中。反演后的地震整體分布有集中的趨勢，其中在黑惠江上的地震深度由原來的條帶狀變成塊狀最為明顯，它的深度基本在15～18 km之間。

通過Kissling提出的計算最小一維速度模型方法，利用小灣水庫臺網的觀測走時資料，根據獲得的地震走時均方根殘差和數據方差確定了小灣庫區的最小一維速度模型，包括P波速度模型，S波速度模型。結果顯示最小一維速度模型反演后的地震定位在經度、緯度、深度方向上有了很大提高。

表1 初始輸入和反演后的一維速度模型