鄭勇 謝祖軍

摘要：地震震源深度是地震學研究中的核心問題之一，準確確定地震震源深度對于準確評估地震災害、確定地震成因和動力學環(huán)境、判斷余震發(fā)展趨勢和危險性以及核爆監(jiān)測等多方面具有非常重要的意義，然而地震震源深度定位一直是國際地震學界一個難題。針對這些問題，對地震震源定位研究的現(xiàn)狀和未來的發(fā)展進行了分析和總結。首先，對目前國際和國內(nèi)地震深度定位方法的研究現(xiàn)狀進行了總結，綜述了目前深度定位的主要思路和方法，主要介紹了走時定位和波形擬合定位2個方面。其中，系統(tǒng)介紹了走時定位中的S-P定位、Pn-Pg定深以及波形反演定深中的偏振定深和振幅定深方法，并分別闡述了這些方法的優(yōu)缺點及適用范圍。由于波形反演中的深度震相方法對地震深度較為敏感，而且對速度模型的依賴性相對較小，因此對深度震相中的sPmP、sPL、sPn，sSn等進行了較為全面的介紹和評述，分別就其適用范圍及優(yōu)缺點進行了定量的分析。其次，對速度模型的影響以及地震波速度結構的反演等問題進行了簡要的綜述。最后，在此基礎上，對未來深度定位的發(fā)展進行了展望，提出綜合多種定位方法和數(shù)據(jù)以及聯(lián)合地震學和大地測量學等技術進行聯(lián)合深度定位，將是未來地震定深以及地震震源性質反演的主要方向。

關鍵詞：深度定位；走時定位；波形反演；深度震相；聯(lián)合反演

中圖分類號：P3153文獻標識碼：A文章編號：1000-0666（2017）02-0167-09

0引言

地震震源深度定位是地震學研究中的核心問題之一。準確地確定地震的震源深度，在以下幾個方面具有重要的科學意義：[JP2]

（1）準確確定地震震源深度是地震災害評估的重要依據(jù)。地震災害與地震震源深度關系密切，一般而言，淺源地震災害相對較大，而深源地震造成的災害相對較小。這也是導致蘆山地震震級不太大，卻造成較大破壞的重要因素之一（Liu et al，2013；Xie et al，2013）。相對而言，深源地震的破壞就小得多，比如在中國東北區(qū)域的深源地震，雖然造成較大面積的震感，但是破壞性相對較小。[JP]

（2）地震震源深度是地震成因的關鍵性依據(jù)。統(tǒng)計研究表明，大陸地震絕大多數(shù)發(fā)生在15 km以上的地殼中，這是因為地殼的強度在不同深度上有較大差異，呈現(xiàn)三明治、Crème brlée或者香蕉切片等模式（Bürgmann，Dresen，2008）。不同的模型對應著不同的巖石組成以及動力學環(huán)境。地震通常發(fā)生在脆性區(qū)域到脆性-蠕變性轉換的區(qū)域。因此，通過確定地震的震源深度，就能夠在一定程度上了解孕震的深度以及地殼物質的組分情況，從而對地震的孕震環(huán)境和地震成因給出定量的依據(jù)。

（3）準確的地震震源深度信息對于判斷強余震的發(fā)展有重要的指示作用。通常地震的余震與主震的破裂位置有明顯的對應關系，強余震主要分布在主震破裂區(qū)的周圍，準確確定主震的震源深度，就能夠在一定程度上推測余震可能的發(fā)生區(qū)域。此外，通過余震深度變化趨勢，對未來強余震的發(fā)展過程也有重要的判斷作用（Zheng et al，2009，2013）。

（4）準確的地震震源深度也是核爆破監(jiān)測的關鍵性判定依據(jù)。天然地震大多數(shù)發(fā)生在地下，特別是在巖層內(nèi)，因此，地震震源深度不會特別淺。相反，核爆一般發(fā)生在地表或者距離地表很近的地下，因此，其深度經(jīng)常是0 km或者非常淺，這時候，再配合上地震的震源機制以及波形等其它信息，就能夠較準確地判定核爆的位置以及性質。因此，地震深度的定位在軍事安全上有重要的應用價值。

除此以外，準確的深度定位還能夠在地震預警、確定大地震的震源過程、地下礦產(chǎn)資源勘探和頁巖氣的開采等方面起重要作用。因此，準確地確定地震震源深度，在科學上以及國民經(jīng)濟上都有重要的應用價值。

一般而言，地震的三要素（發(fā)震時刻、震源位置和震級大?。┲?，震源位置和發(fā)震時刻相對比較容易確定，已經(jīng)能夠較準確地加以確定，震級確定的準確度也比較高，目前的主要問題集中在大地震的震級確定上。與之相對，震源深度的確定一直是地震定位中一個難題。由于臺站間距通常大于地震的深度，在臺站分布相對稀疏的情況下，少量的地震水平變化產(chǎn)生的影響就會大于地震深度產(chǎn)生的誤差。因此，地震深度定位的誤差比水平向大很多，如何準確地確定地震的深度，依然是地震學界一個非常有挑戰(zhàn)性的問題。因此，它被列入美國近十年的重要研究挑戰(zhàn)之列。

同時，地震深度定位也是一個古老的問題，其解決思路就是在給定的速度模型下，利用各種深度定位方法獲得震源深度的過程。從Geiger（1912）提出地震定位的方法以來，地震深度的研究已經(jīng)開展了100多年，取得了長足的進步，主要包括兩方面的工作：一是地震深度定位方法的探索，二是速度模型的獲取或更新。因此，本文從地震的定位方法著手，綜述當前地震深度定位的現(xiàn)狀，對速度模型的研究進行一定闡述，在一定程度上展望地震深度定位的未來發(fā)展方向。

1地震深度定位方法的研究現(xiàn)狀

總體而言，目前國際和國內(nèi)在地震深度定位方法大體上可分為2類，一類是走時定位法，另一類是波形反演法。下面我們分別從這2個方面進行闡述和分析。

[BT2]11走時定位法

基于到時的深度定位法已經(jīng)廣泛被應用于國內(nèi)外的定位軟件中，其優(yōu)點是震相到時簡單、易于拾取，對于近震臺站分布密集的區(qū)域，精度可以滿足需要。但是，這類方法要求地震臺間距較小。研究表明，只有當最小震中距小于14倍震源深度時，基于走時方法確定的震源深度才有較高的精度（Mori，1991）。但是，通常情況下地震發(fā)生在臺站附近20 km范圍內(nèi)的機會并不多，因此淺于15 km的地震震源深度的定位誤差一般較大。利用區(qū)域數(shù)據(jù)進行絕對地震定位的方法，震源深度和發(fā)震時刻之間存在折衷，不同地震深度引起的地震波到時變化可以在一定范圍內(nèi)通過改變發(fā)震時刻進行彌補，因此難以確定出準確的震源深度和發(fā)震時刻。對于中國大陸地區(qū)而言，東部地區(qū)的震源深度平均在（13±6）km（張國民等，2002）。據(jù)此推算，只有當臺間距達到18 km左右時，才能給出較準確的震源深度。目前，我國東部的地震臺站平均間距一般大于20 km，在現(xiàn)有的觀測條件下，依據(jù)到時信息還很難給出精度較高的震源深度。

近年來，針對傳統(tǒng)到時方法的不足，一些學者發(fā)展了新的基于到時的方法。劉春等（2009）提出了一種確定地震震源深度的方法，通過直接在圖上量取出射角來目視判斷地震是否“剛好”位于臺站的“正”下方，挑選出位于臺站正下方的地震，在三分量地震記錄中識別出P波和S波震相，通過P波和S波的到時差計算出地震震源深度。此方法使一些剛好發(fā)生在臺站正下方的地震震源深度的確定問題變得相對簡單，但是，目前在中國地震臺網(wǎng)分布稀疏的情況下，剛好發(fā)生在臺站下方的地震并不多，因此，該方法的適用范圍十分有限。

另外，利用S-P到時差進行地震定位（Earthquake Research Institute，1950；Vesiac，1961）的方法思路也已經(jīng)被廣泛應用于地震位置的確定研究中。然而，準確的S-P到時差同時依賴于P波和S波的地殼速度模型，由于S波速度模型的可靠性比較低，導致對于地震位置、尤其是地震深度的約束不足。Greensfelder（1965）提出了一種利用同一臺站記錄到的Pg-Pn波到時差確定地震深度的方法，并應用于美國Nevada地區(qū)的地震深度測定研究中。由于利用了Pg和Pn波出射角的較大差異，為確定地震深度提供了更多約束。然而，利用同一臺站的Pg和Pn波震相，Pn波作為續(xù)至震相，不易識別和拾取Pn波的到時。不僅如此，Greensfelder（1965）的研究還表明，Pg-Pn波到時差對于所用的地殼和上地幔速度模型非常敏感。朱元清等（1990）提出利用遠處臺站的Pn波與近處臺站的Pg波到時差Pn-Pg來確定震源深度的方法，發(fā)現(xiàn)在不同速度結構情況下，5 km震源深度會引起07 s的Pn-Pg到時差的變化。考慮到近臺的Pg波和遠臺的Pn波均為初至震相，震相識別和到時拾取的準確度會明顯提高，也有助于提高地震深度測定結果的準確性。

[BT2]12波形反演法

相比地震震相到時，地震波形則包含更為豐富的信息，如果波形記錄質量高、震相清晰，利用地震波形來確定震源深度的方法則可以得到更高精度的震源深度結果（Wu，Takeo，2004）。常用的波形定深方法有偏振信息法、振幅信息法、深度震相法等。針對不同的震相特征、不同的震中距范圍、不同的波形質量可以選擇不同的方法。

（1）偏振信息法

P波偏振（徑向與垂直向振幅比）在一定程度上可以約束地震深度。一般情況下，震中距和深度的比值與P波垂直向和徑向振幅比值密切相關：震中距一定的情況下，地震越深，P波垂直向振幅與徑向之比越大。該方法的不足是只有在震中距遠小于震源深度時，P波偏振才能有效約束震中距和深度的比值，而且受淺層的速度結構影響較大。在速度模型不很準確時，利用P波偏振確定震源深度有一定的不確定性，因此該方法只在一定的條件下有效，可以作為其他定深方法的一種補充。

（2）振幅信息法

地震波的振幅與震源深度有直接的關系，因此，基于振幅的信息，可以為獲取地震深度提供重要的參數(shù)。目前，利用振幅信息研究地震深度主要有以下幾種方式，包括瑞利波振幅譜法、面波體波比法以及Coda強度法等。

瑞利面波的激發(fā)可以表示為（Aki，Richards，1980）：[KH*1]

[JP2]E（ω，φ，h）=[SX（]dr2[]dz[SX）][KG-*4][JB<1|]hMzz+K（ω）r1（h）[Mxxcos2φ+[JP] 2Mxysinφcosφ+Myysin2φ]+i[[SX（]dr1[]dz[SX）][KG-*3][JB<1|]h-

K（ω）r2（h）][Mxzcosφ+Myzsinφ][JY]（1）[KH*1D]

其中，ω為頻率，K為對應波數(shù)，φ為方位角，h為震源深度。因此在已有準確機制解的情況下，面波的頻譜只與深度相關，Tsai和Aki（1970）指出影響地震面波頻譜的諸多因素中，與深度相比，地殼厚度、震源參數(shù)、非彈性衰減的影響都較小，因此在得到準確斷層參數(shù)且破裂長度小于10 km時，通過頻譜可以得到震源深度。這種方法通過簡正模式的解計算不同震源深度對應的瑞利波振幅譜，根據(jù)瑞利波振幅譜隨震源深度不同而有很大差異這一特征，擬合實際觀測的瑞利波振幅譜，并與理論圖進行比較，從而確定震源深度。

短周期瑞利波的發(fā)育距離與震源深度有關，典型的發(fā)育距離為震源深度的5倍左右，而瑞利波的發(fā)育可以通過其與S波的比值作為參考，在同一臺站上瑞利波與S波的振幅比隨震源深度的增加而減小。羅艷等（2010）在確定震源機制解的基礎上，通過對比理論地震圖和實際記錄的瑞利波與S波的比值，測定了汶川地震北端一個余震序列的震源深度。

另外，地震尾波也可以用來對地震深度進行研究。一般認為尾波是地震波傳播過程中多次反射或折射產(chǎn)生的。由于淺部地殼的不均勻性較強，而且自由地表是較強的反射界面，因此地震波在淺部的散射比較強，Pitarka等（2007）通過數(shù)值計算研究表明，爆炸源激發(fā)的S波和Lg波在淺部的散射是尾波的主要成因，Lg尾波的強度與震源深度成反比例關系。根據(jù)這些特征，尾波可以用在淺源地震的深度研究上。

（3）深度震相法

深度震相是一種對震源深度變化特別敏感的震相，可以顯著提高震源深度的測定精度（Langston，1996，1987；Saikia et al，2001；房明山等，1995；張瑞青，吳慶舉，2008）。對于M≥5的地震，可以利用pP，sP來計算震源深度。對于M<5的地震，可以利用震源深度震相sPL，sPg，sPmP和sPn，以及它們的參考震相PL，Pg，PmP和Pn來測定震源深度。這些震相示意圖如圖1所示。由于不同的深度震相一般有其優(yōu)勢的震中距范圍和適用條件，而且深度震相的振幅較弱，初動較為模糊，識別困難。因此，在常規(guī)地震定位中，使用深度震相快速測定震源深度還存在一定的困難。目前，國際和國內(nèi)的相關研究集中在以下幾種深度震相上：

波入射到自由地表形成的水平傳播的P波和多次反射、折射波形成的一個波列。合成地震圖研究表明，sPL具備深度震相的典型特征，其與直達P波的到時差，隨震源深度增加而近乎線性增長，且對震中距不敏感，因此可以較好地約束震源深度（崇家軍等，2010）。sPL是在自由地表反射形成的，反射效率受地形起伏、淺部結構影響較大。地形起伏較大情況下，sPL中多次散射成分比重較大，因此波包較寬，易與后續(xù)震相混雜。對于沉積盆地來說，由于淺部地震波速較低，此時，sPL由多個震相組合而成，也會導致sPL波包變寬，同時直達P波的波包也變寬，容易形成干擾。因此對于復雜地形和內(nèi)部結構區(qū)域，sPL震相的特征、發(fā)育距離等還需要深入研究。李志偉等（2015）利用該震相以及短周期面波以及CAP等方法，對UGGS目錄中4～5級地震震源深度的可靠性進行了分析，取得了良好的效果。

② sPmP 震相

[KG（0.1mm]在地震波的切向分量上，由于沒有 P-SV波的耦合，波形相對簡單，SmS和sSmS震相對更容易辨認和適用于震源深度的確定。但是很少有研究利用切向分量的SmS和sSmS震相來確定震源深度，只有少數(shù)研究人員曾使用sSmS做過一些研究（Zhao，Helmberger，1993；Helmberger et al， 1993）。[KG）]研究發(fā)現(xiàn)SmS和sSmS只在高頻下才為清晰的震相，2 s以上的長周期地震波主要是直達S波和面波成分，尤其在5 s以上的長周期地震圖上SmS以及sSmS的強度比S波或S多次波弱得多。在寬頻帶地震圖上，在結構較為簡單的地區(qū)，在短周期（1 s左右）地震圖上可以觀測到清晰的SmS（謝祖軍等，2012），但是在結構復雜的地區(qū)就很難辨認。因此，sSmS只能作為輔助的深度震相，在結構簡單、震源深度較深的情形下適用。

③sPn，sSn震相

早在20世紀60年代，前蘇聯(lián)地震科學家已經(jīng)開始用sPn震相計算震源深度，歐美等國家學者也經(jīng)常使用這一震相。震相sPn是測定近距離淺源地震的震源深度參數(shù)中比較實用的震相，對于M≥4地震的適應性比較好。

國內(nèi)學者也利用sPn、sSn開展了一些震源深度的研究（房明山等，1995；任克新等，2004；張瑞青，吳慶舉，2008）。sPn的觀測范圍一般為震中距小于1 000 km內(nèi)，在我國西北、西南、華東、華北及東北地區(qū)一些臺站，能較清楚地記錄到sPn震相。根據(jù)Pn和sPn的走時方程可知，對一個特定的地震而言，sPn與Pn的走時差是一個常量，與震中距無關。如果有多臺數(shù)據(jù)，就可以將Pn對齊后，再進行sPn震相的測定。但由于sPn與Pn同屬于首波性質，初動振幅較微弱，清晰度也不如各種直達波，如Pg、Sg等，且容易受噪音和尾波的影響，單臺挑選的可靠性不高，人工識別較為困難。

④ 遠震的P+pP/sP震相

M≥5的中強地震，在震中距30°～90°的遠震地震記錄圖上往往能觀測到較清晰的深度震相pP、sP。通過計算不同深度的遠震理論地震圖，并與實際觀測數(shù)據(jù)對比，使二者的深度震相pP、sP與直達P波到時差擬合最好的那個深度即為所求的震源深度。當震中距在30°～90°之間時，地震波在臺站端幾乎是垂直入射，P波與pP、sP的走時差主要受震源深度影響，而震中距對其影響不大。2 km左右的震源深度變化，就能引起pP、sP與P波到時差明顯的變化。如果深度震相記錄清晰，則這種方法所確定的深度精度可達到2 km（Engdahl et al，1998；Stein，Wiens，1986）。對于更強的地震（M6+），震源持續(xù)時間有可能大于深度震相時間，在此情形下需要通過波形擬合測定深度，目前已經(jīng)發(fā)展了CAPtel，CAPjoint等方法反演遠震波形、測定震源質心深度（Xie et al，2013）。

目前，這些定位方法在科學研究中已經(jīng)取得了長足的進步，很多方法已經(jīng)能夠應用在常規(guī)的地震定位上。值得注意的是，這些方法都有各自的優(yōu)點，也存在著一定的局限性。因此，只有根據(jù)不同的定位需要，綜合不同的方法進行深度定位，才能得到較好的結果。

3速度結構的研究現(xiàn)狀

地震定位本質上還是利用地震波在地下介質中傳播產(chǎn)生的響應信號。因此，無論是地震波到時定位，還是波形擬合定位，都存在著速度模型的制約問題。如何獲取準確的速度模型是地震深度研究中另一個主要的工作。獲取準確的地殼和上地幔速度模型對于研究震源深度有非常重要的意義。

獲取地殼速度模型的常用方法包括人工地震測深（Li et al，2006）、體波層析成像（Huang，Zhao，2006；Zhao，2009；Tian et al，2009；Li，Hilst，2010）、面波速度成像（Tang，Chen，2008；He et al，2009；Yao et al，2008）及接收函數(shù)方法（Chen et al，2009；葛粲等，2011；Zhou et al，2009）等。人工地震測深可以獲取高精度的地殼分層模型，但是剖面位置分布稀疏，觀測成本相對較高，主要獲取的是P波速度。地震體波和面波層析成像能夠獲取區(qū)域尺度深部的速度結構，但是對淺層特別是地殼部分的敏感度偏低，且分辨率受限于地震的分布。

隨著近些年中國寬頻帶地震臺網(wǎng)的快速發(fā)展，噪聲成像技術（Barmin et al，2001；Lin et al，2009）在中國大陸的地殼上地幔速度結構研究中起著越來越重要的作用。相比傳統(tǒng)的地震波層析成像，噪聲成像方法在確定地殼和上地幔頂部速度結構方面有著突出的優(yōu)勢：首先，背景噪聲的主要頻率集中在周期為3～40 s、周期比較短、正好處于地殼最為敏感的周期上，因此相比于地震面波的信號，噪聲成像的結果對地殼的結構更為敏感和準確；其次，噪聲成像采用2個臺站之間的相關性函數(shù)作為經(jīng)驗格林函數(shù)，由于臺站的位置是準確知道的，因此，從根本上排除了由于震源位置不準帶來的誤差；第三，由于臺站的分布可以人為布設，因此，對于地震分布稀少、方位角分布不均勻的地區(qū)，通過人為布設臺站進行連續(xù)觀測的方式，能夠獲得這些區(qū)域準確的速度結構。基于這些優(yōu)點，目前，噪聲成像方法已經(jīng)在研究中國大陸地殼上地幔速度結構的研究中起著重要的作用（Fang et al，2010；Zheng et al，2010a，b，2011；Yang et al，2010，2012；Zhou et al，2012；Shen et al，2016；Lyu et al，2016；Jiang et al，2016）。

與傳統(tǒng)的面波層析成像相似，噪聲成像方法對地殼內(nèi)部界面和Moho面的起伏不是很敏感，而面波反演中Moho面的起伏與地殼速度之間存在著折衷，所以，準確的地殼厚度和內(nèi)部界面信息對于獲得準確的地殼速度結構，從而確定準確的地震深度有較大意義。與面波反演不同，遠震接收函數(shù)則對界面敏感，對地殼速度相對不太敏感，因此，利用接收函數(shù)可以獲得較為可靠的地殼厚度信息。一些學者利用接收函數(shù)方法，獲得了華北（Chen et al，2009；葛粲等，2011；Zhou et al，2009）、青藏高原（Zhao et al，2010）等地區(qū)的Moho界面起伏等信息。

4未來的發(fā)展方向

如前所述，地震定位是一個非常具有挑戰(zhàn)性的問題，單純用某一種方法很難對所有的地震進行精確的定位。因此，未來地震定位的發(fā)展方向，不僅要從地震學本身的技術發(fā)展出發(fā)進行進一步的研究，還需要引進其他學科的技術和方法，特別是大地測量學方法，如InSAR技術等，多方位、多數(shù)據(jù)的進行定位和定深的研究。

[BT2]41利用大地測量學方法對地震深度的研究

InSAR、GPS等大地測量技術在近20年得到了革命性的進步，在地震學研究中得到了廣泛的應用。特別是在震源研究方面，和地震學方法相結合，已經(jīng)能夠用于得到地震震源破裂的各種特征（Liu et al，2015a，b，2016，2017；Bürgmann et al，2002），也在中小地震的震源性質研究上得到了成功應用（Zheng et al，2015；Zheng，Liu，2016）。這些方法可以單獨反演地震參數(shù)（Wright et al，1999，2004；Massonner，1993），也可以結合地震波形反演和野外觀測，對地震震源參數(shù)進行精確地反演（Delouis et al，2002）。由于淺源地震在地表所產(chǎn)生的形變場較大，且地表位移隨著地震深度和震中距的增加而迅速下降（Dawson et al，2008），可通過地表位移的變化，精確地反演震源深度。因此，該方法特別適合淺源地震的情況。Dawson等（2008）利用InSAR數(shù)據(jù)對發(fā)生在澳大利亞的2個淺源地震（深度1 km左右）進行了研究，其重定位精度達100 m，并計算了相應的震源深度和震源機制解，給出了迄今為止應用InSAR方法反演得到的最小淺源地震模型，其震級為MW44。因此，InSAR方法可以對5級左右的淺源地震進行標定，從而配合其他方法獲得參考地震的震源深度。

[BT2]42地震烈度與深度關系的研究

震源深度是影響地震烈度的重要因素。閻志德和郭履燦（1984）采用1979年之前的57次較大地震的相關數(shù)據(jù)通過二元線性回歸建立了震級與震中烈度和震源深度的關系，發(fā)現(xiàn)震源深度對地震烈度有著較明顯的影響。由于歷史地震震源深度數(shù)據(jù)的缺失或者精度不高等問題的存在，在烈度衰減規(guī)律及震中烈度與震源特征參數(shù)關系的研究過程中，通常都無法準確考慮震源深度參數(shù)的影響（肖亮，俞言祥，2011；呂堅等，2009；孫繼浩，帥向華，2011）。

張建福等（2005）采用2000年以前有震源深度數(shù)據(jù)的75個震例建立了震中烈度與震級和震源深度的關系，并考慮震源深度的影響建立了烈度區(qū)面積與震級的關系，由于采用的震源深度數(shù)據(jù)精度不高，沒有得到較理想的結果。采用具有較高精度震源深度參數(shù)震例開展相關研究，建立更合理的地震烈度衰減關系成為發(fā)展的趨勢。近年來，隨著寬頻帶數(shù)字化地震儀應用的愈加廣泛以及不同定位方法的發(fā)展，地震震源深度測定的精度得到了較大的提升，可為考慮震源深度的影響研究地震烈度的衰減規(guī)律以及由歷史宏觀烈度資料推斷歷史地震震源深度提供精度較高的統(tǒng)計數(shù)據(jù)（周中紅等，2010）。

[BT2]43地幔地震的震相識別

研究發(fā)現(xiàn)，在地幔部分也有少量的地震發(fā)生。Zhu和Helmberger（1996）通過分布在青藏高原內(nèi)部的11個寬頻帶地震儀的觀測結果，利用波形擬合的方法，發(fā)現(xiàn)了3個地殼之下的地震。相比一般的地震，地殼之下的地震有明顯的不同特點，就是沒有Pn、Sn的存在。因此，在較遠距離上Sd、Pd波形很尖銳；另外，在一般地震波的SH分量上Sd+SmS波形很清晰，而地幔中的地震波形中Sd+SmS震相缺失。因此，利用這2個特征，可以較準確地確定地震是否發(fā)生在地殼之下。雖然地幔內(nèi)部地震比較少，但是意義重大，可以幫助我們認識到大陸碰撞帶等地區(qū)的構造和動力學性質。因此，地幔地震值得進行研究和分析。

[BT2]44結合多種資料、多種技術的聯(lián)合

近些年來的地震深度定位的研究發(fā)展，不僅僅局限在地震本身上，在大地測量方向上也得到了長足的進展。然而，以往這些研究主要集中在單純一個領域上，比如大地測量只集中在大地測量上，地震學只集中在地震學上，這對深度定位產(chǎn)生了一定的影響和制約。此外，速度結構的研究本身就離不開地震震源性質的發(fā)展。因此越來越多的技術將速度模型和地震位置相結合，同時反演地震的位置和速度結構（Zhang，Thurber，2003；Fang，Zhang，2014），從而達到自洽的結果。未來的發(fā)展，必然是多種資料、多種技術的聯(lián)合定位。將地震定位、速度模型同時研究，結合InSAR等大地測量資料作為約束，聯(lián)合確定地震的位置和性質。

[HTK]對中國地震局科技司的支持，對參與地震公益性行業(yè)科研專項項目“地震震源深度定位方法及應用研究—以東部典型地區(qū)為例”的全體項目組成員表示衷心的感謝。

參考文獻：[HT6SS][ZK（2#]

崇家軍，倪四道，曾祥方2010sPL，一個近距離確定震源深度的震相[J].地球物理學報，53（11）：2620-2630

房明山，杜安陸，董孝平，等1995用sPn震相測定近震震源深度[J].地震地磁觀測與研究，16（5）：13-18

葛粲，鄭勇，熊熊2011華北地區(qū)地殼厚度與泊松比研究[J].地球物理學報，54（10）：2538-2548

李志偉，黃志斌，王曉欣，等2015USGS地震目錄中4～5級震源深度異常地震可靠性初步研究：以南北地震帶若干地震為例[J].地球物理學報，58（4）：1236-1250

劉春，吳忠良，蔣長勝2009汶川地震序列中較大深度余震的一種可能的直接觀測證據(jù)[J].中國地震，25（2）：113-122

呂堅，俞言祥，高建華，等2009江西及鄰區(qū)地震烈度衰減關系研究[J].地震研究，32（3）：269-274

羅艷，倪四道，曾祥方，等2010汶川地震余震區(qū)東北端一個余震序列的地震學研究[J].中國科學：地球科學，40（6）：677-687

任克新，鄒立曄，劉瑞豐，等2004用sPn計算內(nèi)蒙地震的震源深度[J].地震地磁觀測與研究，25（3）：24-31

孫繼浩，帥向華2011川滇及其鄰區(qū)中強地震烈度衰減關系適用性研究[J].地震工程與工程振動，31（1）：11-18

肖亮，俞言祥2011中國西部地區(qū)地震烈度衰減關系[J].震災防御技術，（4）：358-371

謝祖軍，鄭勇，倪四道，等20122011年1月19日安慶犕ML48地震的震源機制解和深度研究[J].地球物理學報，55（5）：1624-1634

閻志德，郭履燦1984論中國地震震級與震中烈度的關系及其應用[J].中國科學：化學，（11）：1050-1058

張國民，汪素云，李麗2002中國大陸地震震源深度及其構造含義[J].科學通報，47（9）：663-668

張建福，成小平，姜立新，等2005基于面積統(tǒng)計的震后烈度評估[J].自然災害學報，（1）：76-81

張瑞青，吳慶舉2008四川攀枝花2008年8月31日Ms56地震震源深度的確定[J].國際地震動態(tài)，（12）：1-5

周中紅，何少林，陳文凱2010甘肅省地震烈度衰減關系研究[J].西北地震學報，（1）：72-75

朱元清，石耀霖，李平1990一種確定地震深度的新方法[J].地震地磁觀測與研究，11（2）：4-12

AKI K，RICHARDS P G1980Quantitative seismologyTheory and methods[M].San Francisco：W H Freeman and Company

BARMIN M P，RITZWOLLER M H，LEVSHIN A L2001A fast and reliable method for surface wave tomography[J].Pure Appl Geophs，158（8）：1351-1375

BRGMANN R，AYHAN M R，F(xiàn)IELDING E J，et al2002Deformation during the 12 November 1999 Düzce，Turkey，Earthquake，from GPS and InSAR Data[J].Bull Seism Soc Amer，92（1）：161-171

BRGMANN R，DRESEN G2008Rheology of the Lower Crust and Upper Mantle：Evidence from Rock Mechanics，Geodesy，and Field Observations[J].Annu Rev Earth Planet Sci，36（36）：531-567

CHEN L，CHENG C，WEI Z2009Seismic evidence for significant lateral variations in lithospheric thickness beneath the central and western North China Craton[J].Earth Planet Sci Lett，286（1-2）：171-183

DAWSON J，CUMMINS P，TREGONING P，et al2008Shallow intraplate earthquakes in Western Australia observed by Interferometric Synthetic Aperture Radar[J].J Geophys Res，113（B11），B11408，doi：101029/2008JB005807

DELOUIS B D，GIARDINI D，LUNDGREN P，et al2002Joint Inversion of InSAR，GPS，Teleseismic，and Strong-Motion Data for the Spatial and Temporal Distribution of Earthquake Slip：Application to the 1999 I˙zmit Mainshock[J].Bull Seism Soc Amer，92（1）：278-299

Earthquake Research Institute1950Observations of aftershocks carried out in Imaichi district，Tochigi prefecture[J].Bull of the Earthquake Research Institute，（28）：387-392

ENGDAHL E R，HILST R V D，BULAND R1998Global teleseismic earthquake relocation with improved travel times and procedures for depth determination[J].Bull Seism Soc Am，88（3）：722-743

FANG H J，ZHANG H J2014Wavelet-based double-difference seismic tomography with sparity regularization[J].Geophys J Int，199（2）：944-955

FANG L H，WU J P，DING Z F，et al2010High resolution Rayleigh wave group velocity tomography in North China from ambient seismic noise[J].Geophys J Int，181（3）：1171-1182

GEIGER L1912Probability method for the determination of earthquake epicenters from the arrival time only（translated from Geigers 1910 German article[J].Bulletin of St Louis University，8（1）：56-71

GREENSFELDER R W1965The Pg-Pn method of determining depth of focus with applications to Nevada earthquakes[J].Bull Seism Soc Amer，55：391-403

HE Z，YE T，DING Z2009Surface wave tomography for the phase velocity in the northeastern part of North China[J].Chinese J Geophys，52（5）：1233-1242

HELMBERGER D，DREGER D，STEAD R，et al1993Impact of broadband seismology on the understanding of strong motions[J].Bullet Seismo Soc Amer，88（3）： 830-850

HUANG J，ZHAO D2006，High-resolution mantle tomography of China and surrounding regions[J].J Geophys Res，111（B9）：4813-4825

JIANG C X，YANG Y，ZHENG Y2016Crustal structure in the junction of Qinling Orogen，Yangtze Craton and Tibetan Plateau：implications for the formation of the Dabashan Orocline and the growth of Tibetan Plateau[J].Geophys J Int，205（3）：1670-1681

LANGSTON C A1987Depth of faulting during the 1968 Meckering，Australia，earthquake sequence determined from waveform analysis of local seismograms[J].J Geophys Res，921（B11）：11561-11574

LANGSTON C A1996The SsPmp phase in regional wave propagation[J].Bull Seism Soc Am，86（1）：133-143

LI C，HLST R D V D2010Structure of the upper mantle and transition zone beneath Southeast Asia from traveltime tomography[J].J Geophys Res，115（B7）：307-309，doi：1029/2009JB006882

LI S L，MOONEY W D，F(xiàn)AN J2006Crustal structure of mainland China from deep seismic sunding data[J].Te ctonophysics，420（1/2）：239-252

LIN F，RITZWOLLER M H，SNIEDER R2009Eikonal tomography：Surface wave tomography by phase-front tracking across a regional broad-band seismic array[J].Geophys J Int，177（3）：1091-1110

LIU C L，ZHENG Y，GE C，et al2013Rupture Process of the M70 Lushan Earthquake[J].Science China：Earth Sciences，56（7）：1187-1192，doi：101029/s11430-013-4639-9

LIU C L，ZHENG Y，XIE Z，et al2017Slip history of the 2016 MW62 Norcia（central Italy）earthquake constrained by seismic and geodetic data[J].Geophys Res Lett，44：1320-1328

LIU C L，ZHENG Y，XIONG X，et al2016Rupture process of the 2015 MW79 Nepal earthquake and its implications on the seismic risk[J].Tectonophysics，682：264-277

LIU C L，ZHENG Y，XIONG X2015aRupture processes of the September 5，2012 MW76 Nicoya，Costa Rica earthquake constrained by improved geodetic and seismological observations[J].Geophys J Int，203（1）：175-183

LIU C L，ZHGENG Y，XIONG X，et al2015bKinematic rupture process of the 2014 Chile MW81 earthquake constrained by strong-motion，GPS static offsets and teleseismic data[J].Geophys J Int，202（2）：1137-1145

LYU J，XIE Z，ZHENG Y，et al2016Rayleigh wave phase velocities of South China block and its adjacent areas[J].China Science：Earth Science，59（11）：2165-2178

MASSONNER D，ROSSI M，CARMONA C，et al1993The displacement field of the Landers earthquake mapped by radar interferometry[J].Nature，364：138-142

MORI J1991Estimates of velocity structure and source depth using multiple P waves from aftershocks of the 1987 Elmore Ranch and Superstition Hills，California，earthquakes[J].Bull Seism Soc Am，81（2）：508-523

PITARKA A，HELMBERGER D V，NI S D2007Analysis and simulation of three-dimensional scattering due to heterogeneous crustal structure and surface topography on regional phases；magnitude and discrimination[C]//Proceeding of the 29th seismic research review：ground-based nuclear explosion monitoring technologies，205-213

SAIKIA C K，WOODS B B，THIO H K2001Calibration of the regional crustal waveguide and the retrieval of source parameters using waveform modeling[J].Pure and Applied Geophysics，158（7）：1301-1338

SHEN W，RITZWOLLER M H，KANG D，et al2016A seismic reference model for the crust and uppermost mantle beneath China from surface wave dispersion[J].Geophys J Int，206（2）：doi：101093/gji/ggw175

STEIN S，WIENS D A1986Depth determination for shallow teleseismic earthquakes：Methods and results[J].Rev Geophys，24（4）：806-832

TANG Q，CHEN L2008Structure of the crust and uppermost mantle of the Yanshan Belt and adjacent regions at the northeastern boundary of the North China Craton from Rayleigh wave dispersion analysis[J].Tectonophysics，455（1-4）：43-52

TIAN Y，ZHAO D，SUN R，et al2009Seismic imaging of the crust and upper mantle beneath the North China Craton，Phys[J].Earth Planet Int，172（3-4）：169-182

TSAI Y B，AKI K1970Precise Focal Depth Determination from Amplitude Spectra of Surface Waves[J].J Geophys Res，75（29）：5729-5744，doi：101029/JB075i029p05729

VESIAC S1961A consideration of HISThirlaway's Depth of focus discrimination within the crust at first-zone distances[R]//Vesiac Special Advisory Report，1，Inst of Thecnology，Univ of Mich，Ann Arbor

WRIGHT T J，PARSON B E，LU Z2004Toward mapping surface deformation in three dimensions using InSAR[J].Geophys Res Lett，31（1）：169-178，doi：101029/2003GL0188227

WRIGHT T J，PARSONS B E，JACKSON J，et al1999Source parameters of the 1 October 1995 Dinar（Turkey）earthquake from SAR interferometry and seismic bodywave modelling[J].Earth Planet Sci Lett，172（1-2）：23-37

WU C，TAKEO M2004An intermediate deep earthquake rupturing on a dip-bending fault：Waveform analysis of the 2003 Miyagi-ken Oki earthquake[J].Geophys Res Lett，312（24）：357-370

XIE Z J，JIN B K，ZHENG Y，et al2013Source parameters inversion of the 2013 Lushan earthquake by combining teleseismic waveforms and local seismograms[J].Science China：Earth Sciences，56（7）：1177-1186

YANG Y，RITZWOLLEr M H，ZHENG Y，et al2012A synoptic view of the distribution and connectivity of the mid-crustal low velocity zone beneath Tibet[J].J Geophys Res，117（B4）：398-399

YANG Y，ZHENG Y，CHEN J，et al2010Rayleigh wave phase velocity maps of Tibet and the surrounding regions from ambient seismic noise tomography[J].Geochemistry Geophysics Geosystems，11（8），doi：101029/2010GC003119

YAO H，BEGHEIN C，HLST R D V D2008Surface wave array tomography in SE Tibet from ambient seismic noise and two-station analysis—IICrustal and upper-mantle structure[J].Geophys J Int，173（1）：205-219，doi：101111/j1365-246X200703696x

ZHANG H，THURBER C H2003Double-difference tomography：the method and its application to the Hayward fault，California[J].Bull Seism Soc Am，93（5）：1875-1998

ZHAO D2009Multiscale seismic tomography and mantle dynamics[J].Gondwana Research，15（3）：297-323

ZHAO J M，YUAN X H，LIU H B，et al2010The boundary between the Indian and Asian tectonic plates below Tibet[J].PNAS，107（25）：11229-11233

ZHAO L S，HELMBERGER D V1993Source retrieval from broadband regional seismograms：Hindu Kush region[J].Phys Earth Planet Interiors，78（1-2）：69-95

ZHENG Y，JIN B K，XIONG X，et al2015An Adaptive 2D linear projection method and its application in geosciences[J].Journal of Earth Sciences，26（5）：724-728

ZHENG Y，Liu C L2016Towards combining multiple geophysical datasets to determine earthquake source parameters in China[J].Science China：Earth Science，59（110）：2260-2262

ZHENG Y，MA H，LYU J，et al2009Source mechanism of strong aftershocks（MS≥56）of the 2008/05/12 Wenchuan earthquake and the implication for seismotectonics[J].Sci China Ser D-Earth Sci，52（6）：739-753

ZHENG Y，NI S D，CHEN Y，et al2013Magnitude and Rupture Duration from High Frequency teleseismic P Wave with Projected Landweber Deconvolution[J].Science China：Earth Science，56（1）：13-21

ZHENG Y，NI S D，XIE Z，et al2010aStrong aftershocks in the northern segment of the Wenchuan earthquake rupture zone and their seismotectonic implications[J].Earth Planet Space，62（11）：881-886

ZHENG Y，YANG Y，RITZWOLLER M H，et al2010bCrustal structure of the northeastern Tibetan Plateau，the Ordos Block，and the Sichuan Basin from ambient noise tomography[J].Earthquake Science，23（5）：465-476，doi：101007/s11589-010-0745-3

ZHENG Y，SHEN W，ZHOU L，et al2011Crust and uppermost mantle beneath the North China Craton，northeastern China，and the Sea of Japan from ambient noise tomography[J].J Geophys Res，116（B12），doi：101029/2011JB008637

ZHOU L，XIE J，SHEN W，et al2012Ambient noise surface wave tomography of South China[J].Geophys J Int，193（1）：452-462，doi：101111/j1365-246X201205423x

ZHOU R M，STUMP B W，HERRMANN R B，et al2009Teleseismic receiver function and surface-wave study of velocity structure beneath the Yanqing-Huailai Basin Northwest of Beijing[J].Bull Seism Soc Am，99（3）：1937-1952

ZHU L P，HELMBERGER D V1996Intermediate depth earthquake beneath the India-Tibet collision zone[J].Geophys Res Lett，23（5）：435-438[ZK）][HJ][FL）]

[STHZ][WT4HZ][JZ]Present Status and Prospect of Earthquake Focal Depth Locating

[WT5B1][STBZ][JZ]ZHENG Yong1，2，XIE Zujin2

[WT5"B1X][JZ]（1 Hubei Subsurface Multi-scale Imaging Key Laboratory，Institute of Geophysics and Geomatics，[JZ]China University of Geosciences（Wuhan），Wuhan 430074，Hubei，China）[JZ]

（2 State Key Laboratory of Geodesy and Geodynamics，Institute of Geodesy and Geophysics，[JZ]Chinese Academy of Sciences，Wuhan 430077，Hubei，China）

[WT5HZ][JZ]Abstract[WTB1]

Earthquake focal depth locating is always a key project in seismology Precise focal depth is of critical importance for evaluating seismic hazard，deciphering dynamic mechanism of earthquake generating，estimating aftershock evolution and risk，as well as monitoring nuclear tests However，how to determine an accurate focal depth is always a challenge in seismological studiesAiming at solving these problems，we analyzed and summrized the present status and the future development of earthquake focal depth locating.In this paper we first reviewed the present status of focal depth locating in the world，and made a summary of the frequently-used relocating methods and ideas at present，and introduced two types focal depth relocating ideas：arrival time relocating and waveform modeling methods For these ideas，we systematically described the S-P and the Pn-Pg methods that belongs to arrival time method，and polarization focal depth locating and amplitude focal depth locating that belongs to waveform modeling，and further analyzed the advantages and limitations of these methods Since the depth phase methods are highly sensitive to focal depth，and are relatively free from the uncertainties of crustal models，we mainly reviewed the depth phases of sPmP，sPL，sPn，and sSn，and quantitatively evaluated their availabilities and characteristics Second，we also discussed the effects of crustal velocity model on the reliability of focal depth locating，and reviewed the advancements of seismic tomography techniques over recent years Finally，based on the present status of the progresses on the focal depth locating，and the studies of seismic velocity structures，we proposed an idea of combining multiple datasets and relocating methods，jointly utilizing seismologic and geodetic techniques to relocate focal depth，which should be the major research field in investigating focal depth and source parameters in the near future

[WTHZ]Keywords：[WTB1]focal depth relocating；arrival time locating；waveform modeling；depth phase；joint inversion[LM]