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(xiàng)目：中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)研究生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)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(shí)，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(shí)資料，采用中國近震區(qū)域走時(shí)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(shí)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(shí)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(yàn)的“真實(shí)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(shí)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(yàn)的一維速度模型，根據(jù)射線追蹤計(jì)算理論走時(shí)，則走時(shí)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(shí)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(diǎn)地震臺站下方速度結(jié)構(gòu)的影響，同時(shí)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(xiàng)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(shí)、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(shí)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(shí)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(shí)殘差有了較大幅度的降低，說明計(jì)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。