鄂爾多斯地塊周緣三維地殼速度結構研究

李敏娟沈旭章張 博馬海萍王 娟

1）中國蘭州730000 甘肅省地震局

2）中國廣州510275 中山大學

鄂爾多斯地塊及周緣位于青藏高原與華北地塊之間，其內部無大斷裂分布，而周緣卻由活躍的地震帶——活動斷陷帶和弧形斷裂帶包圍。因此，鄂爾多斯地塊內部無6 級以上大地震分布，而周緣地震活動則頻度高、強度大（圖1），歷史上發生多次破壞性大地震，如：1654 年天水南8.0 級、1879 年武都南8.0級、1920 年寧夏海原81/2級地震等。因此，研究鄂爾多斯周緣地殼速度結構，對于研究該區地下介質結構和地震活動的關系具有重要意義。

圖1 研究區域構造背景及歷史大震分布Fig.1 Regional tectonic settings and the distribution of large historical earthquakes

以鄂爾多斯及周緣（33°—42°N，103.4°—116.4°E）為研究區域，收集整理2009 年1 月至2016 年12 月，甘肅、四川、青海等數字地震臺網共437 個臺站記錄的41 767 個地震事件，利用初至P 波和S 波到時數據，采用雙差層析成像方法，開展震源位置及研究區三維地殼速度結構的聯合反演。雙差層析成像方法由Zhang 和Thurber（2003）在雙差定位方法的基礎上提出，可以聯合使用地震事件的絕對走時信息和地震對之間的相對走時數據進行反演，既可以得到震源到臺站之間的地震波速度結構（即震源區以外的速度結構），也能夠獲得震源區的地震波速度結構。

為了確保反演結果的可信程度，對震相數據進行嚴格篩選。根據研究區域地震事件及射線路徑分布特征，將地震事件對與臺站之間的最大距離設為1 000 km，事件對之間的最大距離和最小距離分別設定為30 km 和0.1 km，并確保每個地震事件至少要有8 個震相數，且最多可以和30 個地震事件組成地震對。最終，得到用于聯合反演的地震數是24 572 個，用于聯合反演的絕對到時數據有447 393 個，相對到時數據有5 369 841 個。

研究結果表明：重定位后地震集中分布在高速異常區或高低速異常交界區域。整體來看，相對于S 波速度異常分布特征，P 波速度橫向不均勻性特征更明顯。在5 km 和10 km速度水平切片圖上明顯可見，P 波和S 波速度結構在離石斷裂及交城斷裂所夾持的區域及其附近，存在一個顯著的高低速異常過渡區，且在15 km 和20 km 深度處仍可見，但并不明顯，至30 km 和38 km 深度處，則不復存在。此外，鄂爾多斯周緣7 級以上大震多分布在高速異常體邊緣或高低速異常過渡區域。為了進一步研究鄂爾多斯周緣的速度結構特征，劃分10 個不同剖面。從垂直剖面看，重定位后地震事件大致分布在20 km 深度范圍內，分布特征明顯呈簇狀或條帶狀，直觀反映了斷裂在地下的展布形態。