陳 夢 鄭培玲

（中國鄭州 450018河南省地震局）

0 引言

河南省地震構(gòu)造探查工程項目于2017年立項，2018年開始實施，其目標是：綜合評價河南省地震危險性，開展重點構(gòu)造單元殼幔結(jié)構(gòu)深部探測研究，以深地震反射和深地震寬角反射/折射剖面方法為主要手段，揭示河南省深部孕震環(huán)境和主要構(gòu)造特征，查明深淺部構(gòu)造耦合機制。為此，地震構(gòu)造探查工程項目在2020年1—5月期間共施行了9次人工爆破，單個炮點藥量為在1.0—2.5 t，平均裝藥量1.9 t。本次人工爆破的目的是為了獲得剖面沿線的地震波速度結(jié)構(gòu)，提高地殼—上地幔深處地層界面反射波的信噪比。

隨著數(shù)字化地震觀測技術(shù)的迅速發(fā)展，地震定位作為地震預(yù)測、應(yīng)急以及震后災(zāi)害評估等工作的基礎(chǔ)，研究人員對定位的精度也有了更高的要求。以往學者常用已知震源位置和發(fā)震時間的可控震源來分析研究地震的定位（Bondár et al，2004；王平等，2006；呂作勇等，2014；黃文輝等，2017；魏婭玲等，2019），從而評估區(qū)域地震臺網(wǎng)的地震定位精度。本次研究正好可以利用上述河南省地震構(gòu)造探查工程項目的9次爆破，對河南地震臺網(wǎng)的地震定位精度進行檢驗，總結(jié)出適合河南地區(qū)的地震波速度模型和定位方法。

1 研究背景

此次實施人工爆破的目的：一是為了獲得深地震反射剖面沿線的地震波速度結(jié)構(gòu)，提高地殼—上地幔深處地層界面反射波的信噪比，為河南省地震構(gòu)造探查工程項目提供數(shù)據(jù)支持；二是檢驗河南省測震臺網(wǎng)的監(jiān)測能力和地震定位精度，進一步了解河南地區(qū)地震波速結(jié)構(gòu)和地殼厚度，檢驗“2015河南模型”走時表有效性。

河南地區(qū)測震臺網(wǎng)由1個地震臺網(wǎng)中心、28個區(qū)域臺站、31個市縣臺站、3個南陽區(qū)域臺站、11個丹江水庫臺站和鄰省6個測震臺網(wǎng)（山東、安徽、河北、山西、湖北、陜西）的31個測震臺站組成，對全省范圍的地震監(jiān)測能力可達到ML1.5，局部地區(qū)可達到ML1.0。

2020年1—5月河南省地震構(gòu)造探查工程項目共施行9次人工爆破，爆破的炮點均在河南地震臺網(wǎng)的監(jiān)測能力范圍內(nèi)，本次研究的數(shù)據(jù)取自河南區(qū)域測震臺網(wǎng)所轄的104個測震臺站，每個爆破事件都被5個以上臺站記錄且震相清晰（圖1）。9次人工爆破的相關(guān)數(shù)據(jù)見表1。利用河南地震臺網(wǎng)記錄到的地震波形分別對這些爆破事件進行震中位置的確定，利用得到的定位結(jié)果與爆破點位置進行對比，來檢驗河南地震臺網(wǎng)的定位模型及定位方法。

表1 河南省地震構(gòu)造探查工程項目爆破點參數(shù)Table 1 Blasting point parameters of the Seismic Structure Exploration Project in Henan Province

圖1 河南省數(shù)字測震臺網(wǎng)監(jiān)控能力和爆破點分布Fig.1 Monitoring capability and blasting points of the digital earthquake networks in Henan Province

2 速度模型的對比分析

2.1 速度模型的選擇

準確的速度模型是地震定位、大尺度構(gòu)造應(yīng)力場研究、地球動力學研究的基礎(chǔ)性資料。在地震觀測臺站確定的情況下，影響地震定位精度的主要因素包括結(jié)構(gòu)模型的誤差和觀測走時的誤差（陳棋福等，2001；陳惠芳等，2018）。河南地震臺網(wǎng)自“十五”數(shù)字化地震觀測網(wǎng)絡(luò)建成以來，一直沿用華南走時模型。2014年，由中國地震局監(jiān)測司組織，測震學科組朱元清研究員牽頭啟動了“全國區(qū)域一維速度模型建設(shè)工作專項”，河南省地震局賈漯昭和鄭培玲負責河南地區(qū)的實用化地殼模型研究工作，根據(jù)河南的大量震例，通過區(qū)域速度擬合，速度穩(wěn)定性分析，“折合走時”分析，層析成像等結(jié)果建立了“2015河南模型”（朱元清等，2017）。本次研究正好可以利用這9次人工爆破，來檢驗“2015河南模型”和“華南模型”（表2）在河南地區(qū)的應(yīng)用效果。

表2 檢驗用到的地殼模型Table 2 Crustal model used for testing

2.2 結(jié)果對比分析

在所用臺站和震相數(shù)量相同的前提下，采用MSDP地震定位軟件中的單純型方法，分別使用“華南模型”和“2015河南模型”，對9次人工爆破進行定位，并將定位結(jié)果與已知爆破參數(shù)進行比較得出震中偏差（圖2）。使用“華南模型”定位的震中位置與爆破點位的平均偏差是1.25 km，使用“2015河南模型”定位的震中位置與爆破點位的平均偏差是0.89 km。在9次人工爆破的震中定位結(jié)果中，使用“2015河南模型”的震中偏差均小于使用“華南模型”的震中偏差，也說明了“2015河南模型”更符合河南區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造情況。

圖2 不同地殼模型的定位震中偏差對比Fig.2 Comparison of epicenter location deviation indifferent crustal models

3 定位方法的對比分析

根據(jù)上文中所得出的結(jié)論，采用更符合河南區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造情況的“2015河南模型”，運用MSDP地震分析軟件對2020年1—5月河南省地震構(gòu)造探查工程項目施行的9次人工爆破拾取精確震相Pn、Pg和Sg，分別用單純型、Hyposat和LocSAT這3種定位方法，在定位臺站數(shù)量和標注震相相同的前提下對這9次爆破重新進行精確定位，并與已知爆破參數(shù)進行比較得出震中偏差（圖3）。

圖3 不同方法定位震中偏差對比Fig.3 Comparisonof epicenter deviation in different location methods

單純型定位的平均偏差為0.89 km，最大差值是1.74 km；Hyposat方法定位的平均偏差為3.84 km，最大差值是6.8 km；LocSAT方法定位的平均偏差2.79 km，最大差值是4.76 km。在以上3種定位方法中，單純型定位方法的平均偏差最小，且9次爆破的定位偏差均小于其他2種方法，故單純型定位方法可作為河南測震臺網(wǎng)地震定位的首選方法。

4 結(jié)論

通過對比“2015河南模型”與河南地震臺網(wǎng)原定位模型——“華南模型”，得出如下結(jié)論：對于9次人工爆破地震，“2015河南模型”的平均震中偏差是0.89 km，“華南模型”平均震中偏差是1.25 km，“2015河南模型”的定位結(jié)果優(yōu)于“華南模型”定位結(jié)果。因此“2015河南模型”更接近河南地區(qū)的真實構(gòu)造情況，可作為提高河南地震臺網(wǎng)定位精度的首選地震定位模型。

在定位臺站數(shù)量和標注震相相同的前提下，利用單純型、Hyposat和LocSAT 3種定位方法對9次人工爆破進行重新定位分析，結(jié)果表明，單純型定位方法的平均震中距偏差最小，且每次爆破的震中偏差都小于其他2種方法。因此，在河南臺網(wǎng)的地震定位分析中，采用單純型定位方法進行定位可獲得更為可靠的震中位置。

綜上所述認為，在日常地震速報和編目工作中，“2015河南模型”配合單純型定位法可作為河南地震臺網(wǎng)地震定位的首選方法。