京西北地区地壳最小一维速度模型研究∗

李 祥 万永革 黄骥超（防灾科技学院，河北三河 065200）

京西北地区地壳最小一维速度模型研究∗

李 祥 万永革 黄骥超
（防灾科技学院，河北三河 065200）

∗基金项目：中央高校基本科研业务费研究生科技创新基金项目（ZY20150319）资助。

京西北至晋冀蒙交界地区，处于张家口—渤海地震带与山西地震带的交汇部位，区域内盆岭结构发育、断裂构造复杂，历史上曾发生过多次中强地震，特别是1989年和1991年的大同—阳高强震群与1998年的张北—尚义地震引起许多学者的关注。当常规的地震定位所采用的速度模型和方法不适用于研究目标，或者定位精度不能满足工作需要时，需要使用更多的观测数据，选择更好的定位方法来确定更优的一维速度模型，提高地震定位的精度。

根据2010—2014年晋冀蒙交界及京津地区86个固定台和28个流动台记录到的490个地震事件，通过使用MSDP读取5 216条P波到时资料，采用中国近震区域走时表并使用单纯型初步定位方法建立了地震事件库。在常规的地震定位中，走时和台站坐标已知，震源参数和速度场未知，但是，震源参数和速度模型与到时之间都存在着高度的非线性关系。通常假定速度模型作为先验的“真实速度模型”而固定不变，通过不断调整震源位置，使得地震走时残差最小，这样由于忽略震源位置和速度模型间的耦合关系将导致定位结果的系统偏差。为避免这些系统偏差，在原来初步处理基础上使用Kissling等提出的最小一维速度模型法进行震源位置和速度结构联合求解。引入先验的一维速度模型，根据射线追踪计算理论走时，则走时残差可由震源参数的扰动、速度模型的扰动和台站坐标等误差向量来表示，地震重定位的问题就变为了震源-模型的耦合问题。具体做法步骤是：根据地质或地球物理信息搜集区域多个速度参考模型；选取地震射线较为密集的区域作为反演区域；通过阻尼最小二乘法使得方差最小，反演得到震源参数和一维速度模型；选取走时均方根残差最小的解作为最优解。

使用最小一维速度方法得到的台站校正值可以减小接收点地震台站下方速度结构的影响，同时将浅层介质横向不均匀性对反演结果的影响归结到台站校正项上，以便减小一维速度模型产生的误差。将得到的速度模型和台站校正应用于地震的重定位，采用“单地震模式”对事件库地震进行绝对定位。在该模式中，走时、台站坐标、台站校正及速度模型是确定的，仅对震源参数进行调整求解。结果显示，地震走时均方根残差变化显著，从0.71 s下降到了0.21 s。台站校正反映了一维速度模型与真实速度分布之间的差异，区域内台站校正值呈西负东正分布。

通过使用最小一维速度方法重定位后的地震走时残差有了较大幅度的降低，说明计算得到的最小一维速度模型要优于原始一维速度模型，对地震的定位质量有了很大的提高。台站校正值很好的表征出研究区域浅层速度的横向不均匀性，台站校正值的负正分别对应台站布设地区速度异常的高低，西负东正的校正值分布和研究区域西高东低的地形分布特征联系紧密。