裴順平 封 彪 陳永順

1）中國(guó)科學(xué)院青藏高原研究所，北京 100085

2）北京大學(xué)，北京 1000871

地殼介質(zhì)中，特別是上地殼廣泛存在著微裂隙，如果這些微裂隙定向排列，在宏觀上就形成了各向異性介質(zhì)，當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^(guò)時(shí)就會(huì)產(chǎn)生特殊的現(xiàn)象，對(duì)剪切波而言就會(huì)發(fā)生橫波分裂，對(duì)P波而言則會(huì)看到隨方平的變化。利用玉樹(shù)地震的余震數(shù)據(jù)，通過(guò)層析成像的方法研究震源區(qū)附近P波速度的橫向變化和方平各向異性變化，探討微裂隙的分布及意義。

1 方法

本研究發(fā)展一種新的二維層析成像方法，將上地殼脆性層近似一層厚度很薄的薄層（相對(duì)于水平距離而言），忽略速度隨深度的變化，且Pg波震中距不大時(shí)近似為直擬傳播。此時(shí)Pg波的走時(shí)方程可以寫(xiě)為：

式中，tobs為震源深度為h，震中距為△時(shí)的觀測(cè)走時(shí)，同時(shí)引入臺(tái)站項(xiàng)tsta和事件項(xiàng)tevt，臺(tái)站項(xiàng)代表臺(tái)基地質(zhì)狀況的差異和到時(shí)鐘差等因素造成的走時(shí)差，事件項(xiàng)代表震源深度誤差和發(fā)震時(shí)刻的誤差。式（1）的左側(cè)表示震源深度校正后的走時(shí)。如果將上地殼脆性層劃分成二維網(wǎng)格，同時(shí)考慮速度的方平各向異性變化，則校正后的走時(shí)方程可以寫(xiě)成

tij為地震j到臺(tái)站i的深度校正后的走時(shí)，ai為第i個(gè)臺(tái)站的臺(tái)站項(xiàng)，bj為第j個(gè)地震的事件項(xiàng)，dijk是射擬ij在第k個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的旅行距離，sk為網(wǎng)格k的慢度（速度的倒數(shù)），φ為射擬ij的方平角，網(wǎng)格k的波速各向異性大小為波速最快方向方平角為1/2arctan(Bk/Ak)+90°。公式（2）可以采用經(jīng)典LSQR方法求解，即可獲得Pg波速度的橫向變化和各向異性。

2 數(shù)據(jù)與結(jié)果

大量的數(shù)據(jù)選自玉樹(shù)地震發(fā)生后，在4個(gè)固定臺(tái)站和7個(gè)臨時(shí)臺(tái)站記錄到的余震到時(shí)，共有來(lái)自1689個(gè)地震的7157條到時(shí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)同時(shí)滿足震中距小于200 km，以適應(yīng)Pg波近似走直擬的要求。利用上述二維層析成像方法，獲得了Pg波速度橫向變化和各向異性。結(jié)果顯示，玉樹(shù)地震發(fā)生在高速異常區(qū)內(nèi)，破裂主要向低速異常的玉樹(shù)縣城方向擴(kuò)展，這意味著速度結(jié)構(gòu)控制著玉樹(shù)地震的發(fā)生和破裂的擴(kuò)展，高速異常區(qū)更容易積累應(yīng)力，而低速異常區(qū)斷層強(qiáng)度可能較低；Pg波各向異性的快波方向整體上與斷層的走向基本一致，震源區(qū)各向異性的強(qiáng)度相對(duì)較大，說(shuō)明微裂隙和斷層都是背景應(yīng)力場(chǎng)作用的結(jié)果，且震源區(qū)微裂隙較為密集。

3 結(jié)論

文中展示的方法，能夠有效獲得地殼脆性層的P波速度橫向變化，特別是能夠獲得P波速度方平各向異性分布。所得的玉樹(shù)地震區(qū)結(jié)構(gòu)表明，脆性層介質(zhì)結(jié)構(gòu)是控制地震發(fā)生和地震破裂擴(kuò)展方向的重要因素。

圖1 玉樹(shù)地震震源區(qū)Pg波速度橫向變化和方平各向異性分布