張 蕙，梁向軍

(1.山西省地震局，山西 太原 030021；2.太原大陸裂谷動(dòng)力學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，山西 太原 030025)

0 引言

震源深度精確測(cè)定作為世界性難題，一直被國(guó)內(nèi)外的專(zhuān)家學(xué)者所關(guān)注。到目前為止，除測(cè)震臺(tái)網(wǎng)日常定位所用的MSDP交互處理軟件測(cè)定深度外，還有一些研究學(xué)者用精定位方法來(lái)重新測(cè)定地震的震源深度，取得較好的效果[1-5]，然而這種方法主要是針對(duì)地震序列的深度測(cè)定的。朱元清[6]提出了一種測(cè)定震源深度的方法—PTD方法，殷偉偉等[7-9]、呂睿等[10-11]利用山西臺(tái)網(wǎng)的震相資料對(duì)山西地區(qū)的震源深度做相關(guān)研究，取得相對(duì)可靠的結(jié)果。以上方法均是應(yīng)用人工標(biāo)注的震相來(lái)測(cè)定震源深度，而對(duì)于3級(jí)以上的速報(bào)地震，地震部門(mén)要進(jìn)行危險(xiǎn)性判定，準(zhǔn)確的震源深度顯得更加重要。各省級(jí)地震臺(tái)網(wǎng)按照中國(guó)地震局的要求，在震后都要求用CAP方法反演震源機(jī)制解，這種方法是運(yùn)用原始波形反演的，震源機(jī)制結(jié)果在最佳的震源深度處獲得[12-16]。

1 CAP方法介紹

CAP方法基本思想是利用近震中體波、面波信息，對(duì)Pnl波和面波部分(Sur)給予不同的權(quán)重進(jìn)行反演，分別計(jì)算實(shí)際記錄地震波形和理論地震圖的誤差函數(shù)，在給定參數(shù)空間范圍內(nèi)采用格點(diǎn)搜索法進(jìn)行網(wǎng)格搜索，得到在相對(duì)誤差最小時(shí)的震源機(jī)制解和最佳的震源深度[17]。此方法對(duì)速度模型和地殼橫向變化的依賴(lài)性較小，在格林函數(shù)和地震位置不是很準(zhǔn)確的情況下也能得到較好的結(jié)果[18]。該方法對(duì)速度模型不太敏感，在反演過(guò)程中選用CRUST2.0模型。

2 震源深度結(jié)果分析

用CAP方法測(cè)得了2009年以來(lái)山西及周邊地區(qū)39次M≥3.0地震的震源深度(見(jiàn)圖1、第23頁(yè)表1)。為便于比較，39次地震包含鄰省河北和內(nèi)蒙古的各兩次，其余為省內(nèi)的沿山西斷陷帶展布。

圖1 用CAP方法測(cè)定出39次震源深度的震中分布圖Fig.1 The epicenter distribution map of 39 focal depth measured by CAP method

序號(hào)發(fā)震時(shí)間年-月-日T時(shí):分:秒震中緯度(°)震中經(jīng)度(°)震級(jí)M震源深度/km12009-03-28T19:11:2038.90112.934.31522010-01-24T10:36:1135.57110.764.82032010-04-04T21:46:4439.90113.834.6442010-04-07T15:29:5836.33111.703.52152010-06-05T20:58:1138.18112.634.61862011-01-15T12:02:0235.58110.773.51872011-03-07T01:51:3439.01111.764.0782011-04-21T00:15:5436.08112.943.1592011-08-02T19:57:1536.51112.043.718102011-12-24T14:20:2139.46112.793.37112012-03-05T03:38:4241.19114.433.214122012-08-30T00:14:0140.70114.823.18132012-09-17T10:43:4137.57112.373.26142012-11-02T00:09:4435.95111.733.220152012-11-29T08:47:0239.90113.223.07162013-02-22T12:02:0339.89113.823.68172013-04-04T17:42:2435.34111.613.417182013-06-29T05:15:4739.05113.383.09192013-07-09T18:39:1438.63113.023.07202013-11-12T00:15:3739.28112.423.318212014-04-04T23:16:4037.27112.223.521222015-06-02T18:51:4237.81112.543.120232015-06-12T14:40:3341.13114.433.15242015-12-10T13:27:1938.72113.013.120252016-03-12T11:14:0934.93110.834.48262016-03-27T03:58:5135.00110.883.411272016-04-07T04:49:4938.85112.904.120282016-06-23T08:37:3440.96114.194.08292016-07-30T01:50:4141.97112.223.83302016-11-04T03:41:0737.66113.663.016312016-11-18T07:22:5737.71112.553.320322016-12-14T02:45:0936.68111.913.216332016-12-18T11:08:4937.59112.454.118342017-01-02T10:10:0940.76114.153.68352017-01-03T19:41:1137.37114.903.23362017-02-09T00:26:0535.25111.003.311372017-08-23T11:38:4337.49112.423.116382017-09-04T03:05:0337.50114.353.87392017-10-19T09:15:4435.99111.533.020

將39次地震的震源深度按不同深度檔分類(lèi)如表2所示?？梢缘贸?，震源深度在0～5 km的有5次，21～25 km的有2次，優(yōu)勢(shì)震源深度分布在6～20 km，占82%。在測(cè)定結(jié)果中，有2次地震的震源深度為3 km，分別是2016年7月30日發(fā)生在內(nèi)蒙古的3.8級(jí)地震和2017年1月3日發(fā)生在河北的3.8級(jí)地震，均屬于網(wǎng)緣地震?？梢?jiàn)，對(duì)于網(wǎng)緣地震，記錄的臺(tái)站不如網(wǎng)內(nèi)地震包圍的好，偏向一側(cè)。雖然有鄰省共享臺(tái)站，但在實(shí)際計(jì)算過(guò)程中很有可能由于信噪比較低或者波形記錄的初動(dòng)不合格等原因被剔除，導(dǎo)致測(cè)定的深度可靠性較低。針對(duì)這2次地震，結(jié)合統(tǒng)一編目的結(jié)果，內(nèi)蒙古地震深度為6 km，與測(cè)定結(jié)果相差3 km；河北地震深度為17 km，兩者相差較多。因此對(duì)于網(wǎng)緣地震，在編目和速報(bào)時(shí)要參考震中所在省份的測(cè)定結(jié)果。

表2 不同檔的震源深度包含地震事件個(gè)數(shù)統(tǒng)計(jì)表Table 2 Statistical table on the number of seismic events at different focal depths

由震源深度等值線圖2所示，震源深度分布有一定的規(guī)律性。山西北部地區(qū)絕大多數(shù)地震的震源深度明顯較淺，中南部地震的深度值逐漸變深，層次界限較明顯，最深的地震分布在臨汾、運(yùn)城一帶。

圖2 39次地震的震源深度等值線圖Fig.2 Focal depth contours of 39 earthquakes

3 CAP測(cè)定結(jié)果與統(tǒng)一編目結(jié)果比較

第24頁(yè)圖3是CAP方法測(cè)定的深度結(jié)果與全國(guó)統(tǒng)一編目的深度結(jié)果對(duì)比，可以看出，CAP方法測(cè)定的深度值稍高于統(tǒng)一編目結(jié)果，尤其是第20個(gè)序號(hào)(2014年)前的地震深度基本集中在5～10 km范圍內(nèi)，這樣的測(cè)定結(jié)果與當(dāng)時(shí)的定位軟件和定位方法有關(guān)。2014年之后，隨著MSDP定位軟件的升級(jí)與定位方法的優(yōu)化，特別是2016年開(kāi)始啟用“山西2015地殼速度模型”[7]以后，絕大多數(shù)地震用這兩種方法測(cè)定的深度結(jié)果差距逐漸減小，有時(shí)會(huì)基本接近，說(shuō)明這兩種方法都比較適用于山西地區(qū)震源深度的測(cè)定。

圖3 CAP方法測(cè)定結(jié)果與統(tǒng)一編目結(jié)果對(duì)比圖Fig.3 Comparison between CAP method and uniform cataloging result

4 結(jié)論與討論

(1) 用CAP方法測(cè)定山西及周邊地區(qū)39次地震的震源深度，從測(cè)定結(jié)果可以看出，這些地震的震源深度主要集中在6～20 km之間，而且呈現(xiàn)出山西地區(qū)震源深度由北至南逐漸變深的趨勢(shì)。

(2) 將CAP方法測(cè)定結(jié)果與全國(guó)統(tǒng)一編目的結(jié)果相比較，自2014年之后，兩種方法測(cè)定的結(jié)果比較接近，尤其是2016年以后用上“山西2015地殼速度模型”以來(lái)，大多數(shù)地震的深度結(jié)果相差不大?？紤]到目前使用的MSDP定位軟件的單純型定位方法有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定性，會(huì)測(cè)出大于30 km的深度值。所以，在日常定位中要用Hypo2000方法定位進(jìn)行對(duì)比。對(duì)于速報(bào)地震，尤其是M≥4.0的地震，需到野外現(xiàn)場(chǎng)對(duì)地震危險(xiǎn)性及發(fā)震構(gòu)造進(jìn)行判定，需要較準(zhǔn)確的震源深度，通過(guò)該研究分析，建議結(jié)合CAP方法測(cè)定的結(jié)果確定深度。