唐山地震区三维速度结构研究∗

赖晓玲 孙 译(中国地震局地球物理勘探中心，郑州 450002)

唐山地震区三维速度结构研究∗

赖晓玲 孙 译
(中国地震局地球物理勘探中心，郑州 450002)

∗基金项目：国家自然科学基金(41374099)资助。

为了研究某些震源区的细结构，可以在震源区周围布设几千米点距的密集临时地震台网，记录近场微震资料。近场资料的特点是震源—接收台站之间的路径较短，接收到的地震波直接反映震源区介质的信息，并且台站之间距离较小且分布较均匀。因此，可以得到精细的震源区成像结果。在唐山至滦县地区布设过由30个台站组成的密集临时地震台网，得到了大量的微震记录。利用地震成像方法对临时地震台网资料做进一步处理，得到唐山震源区的三维地壳速度结构。

1　资料处理和结果分析

研究区范围为唐山至滦县地震区，东西向118°～118.9°E，长约77 km，南北向39.5°～40°N，宽约55 km。反演模型的深度范围主要取决于震源深度。考虑到大部分地震的震源深度在25 km以上，因而将三维反演模型的垂向尺度定为20 km。速度模型网格间距为4 km×4 km×5km。整个三维模型约为东西长77 km、南北宽55 km、垂向厚20 km的长方体。

正问题利用了 “似弯曲法”三维快速射线追踪。反演方程采用了变阻尼的最小二乘求解。

从唐山微震观测挑选出391个震相清晰的地震事件，多数地震事件都被十几个以上地震台记录到。共有5000多个P波到时用于三维速度成像。

反演初始模型为一维速度模型。利用三维速度成像方法得到了唐山震源区20 km以上的三维速度结构。从速度结构平面图可以看出，地壳1～7 km的深度，速度图像反映的主要特征是沿北东方向唐山、古冶为界，其北西侧为高速区，而东南侧为低速区。另外，在1～3 km深度，速度图像在滦县附近有北北西向的低速带，与北北西向的滦县-乐亭断裂位置相对应。在9～13 km的深度，以低速为主要特征。15 km的深度，在研究区中部有一条近东西方向展布的低速带，另外，在唐山—古冶有一条串珠状的北东向高速带。

速度结构剖面图反映了唐山震源区的地壳垂向20 km深度的速度变化。沿东西方向剖面可以看出，从地表到13 km深度，地震发生在地壳高速和低速的陡变部位，并且，速度陡变带的边界是近乎直立的，与区域台网小震精定位得到的唐山断裂倾向近乎直立是一致的，反映了唐山断裂是近乎直立的断层。沿南北方向剖面可以看出，从地表到5 km深度有一高速层，在其下方深度为8～14 km的中地壳有一低速层。因此，唐山7.8级震源区无论是深度方向还是水平方向都存在地壳速度的陡变带。

2　结论

研究区发育有几组地壳活动断裂，对照速度成像结果可以看出，上地壳速度图像反映出，以北东向的唐山断裂带为界，地壳结构特征是北西侧为高速区，而东南侧为低速区，唐山断裂带为速度差异带。在浅部1～3 km的深度，速度图像在滦县附近有一条北北西向的低速带与北北西向的滦县-乐亭断裂位置相对应。中地壳速度图像看出，研究区中部近东西方向展布的低速带为主要特征，位置和方向与近东西向的丰台-野鸡坨断裂有对应关系。反映了该断裂已延伸到中下地壳并且断裂的规模较宽。

15 km深度的速度图像，沿北东向的唐山断裂带有串珠状高低速的线性特征，反映了北东向的唐山断裂带是研究区从浅到深的主要构造带。并且震源较深的地震和震级较大的地震都沿唐山、古冶一带的北东方向分布，表明该断裂带仍然是活动性较强的构造。