玉树地震震源区Pg波方位各向异性及其意义

裴顺平 封 彪 陈永顺

1）中国科学院青藏高原研究所，北京 100085

2）北京大学，北京 1000871

地壳介质中，特别是上地壳广泛存在着微裂隙，如果这些微裂隙定向排列，在宏观上就形成了各向异性介质，当地震波通过时就会产生特殊的现象，对剪切波而言就会发生横波分裂，对P波而言则会看到随方平的变化。利用玉树地震的余震数据，通过层析成像的方法研究震源区附近P波速度的横向变化和方平各向异性变化，探讨微裂隙的分布及意义。

1 方法

本研究发展一种新的二维层析成像方法，将上地壳脆性层近似一层厚度很薄的薄层（相对于水平距离而言），忽略速度随深度的变化，且Pg波震中距不大时近似为直拟传播。此时Pg波的走时方程可以写为：

式中，tobs为震源深度为h，震中距为△时的观测走时，同时引入台站项tsta和事件项tevt，台站项代表台基地质状况的差异和到时钟差等因素造成的走时差，事件项代表震源深度误差和发震时刻的误差。式（1）的左侧表示震源深度校正后的走时。如果将上地壳脆性层划分成二维网格，同时考虑速度的方平各向异性变化，则校正后的走时方程可以写成

tij为地震j到台站i的深度校正后的走时，ai为第i个台站的台站项，bj为第j个地震的事件项，dijk是射拟ij在第k个网格内的旅行距离，sk为网格k的慢度（速度的倒数），φ为射拟ij的方平角，网格k的波速各向异性大小为波速最快方向方平角为1/2arctan(Bk/Ak)+90°。公式（2）可以采用经典LSQR方法求解，即可获得Pg波速度的横向变化和各向异性。

2 数据与结果

大量的数据选自玉树地震发生后，在4个固定台站和7个临时台站记录到的余震到时，共有来自1689个地震的7157条到时数据。这些数据同时满足震中距小于200 km，以适应Pg波近似走直拟的要求。利用上述二维层析成像方法，获得了Pg波速度横向变化和各向异性。结果显示，玉树地震发生在高速异常区内，破裂主要向低速异常的玉树县城方向扩展，这意味着速度结构控制着玉树地震的发生和破裂的扩展，高速异常区更容易积累应力，而低速异常区断层强度可能较低；Pg波各向异性的快波方向整体上与断层的走向基本一致，震源区各向异性的强度相对较大，说明微裂隙和断层都是背景应力场作用的结果，且震源区微裂隙较为密集。

3 结论

文中展示的方法，能够有效获得地壳脆性层的P波速度横向变化，特别是能够获得P波速度方平各向异性分布。所得的玉树地震区结构表明，脆性层介质结构是控制地震发生和地震破裂扩展方向的重要因素。

图1 玉树地震震源区Pg波速度横向变化和方平各向异性分布