赣南地区地震震源深度计算方法初探

陈浩，曾文敬，肖孟仁，项月文，李传江

(江西省地震局，江西南昌　330000)



赣南地区地震震源深度计算方法初探

陈浩1，曾文敬，肖孟仁，项月文，李传江

(江西省地震局，江西南昌330000)

摘要：利用PTD方法，即根据不同震中距上的初至震相，将初至Pn到时做相应变换后减去初至Pg，采用二层均匀速度模型，对赣南地区2008年以来记录的地震进行震源深度计算。该方法利用了初至震相Pn、Pg易于判读的优点，计算误差基本控制在3 km内，这表明，PTD方法在计算赣南地区浅源地震的震源深度是可行的。

关键词：震源深度；PTD方法；Pn波；Pg波；二层均匀速度模型

0引言

震源深度是描述震源的最基本参数之一，它给出了地震发生在地球内部的具体位置 。目前，震源深度的精度仍是个棘手的问题，在地震目录中，它几乎已经成为最不准确的参数之一。因为地震定位受震相识别的观测误差和地壳模型与真实地球波形误差的双重影响。当地震发生在台站附近时，可以利用直达波辅助确定震源深度；而当震中距大于50 km时，这种辅助确定震源深度的方法具有很大的不稳定性。一些学者使用深度震相(面反射震相pP和sP)来减小地震波速的不确定性引起对震源深度的计算误差，以提高测定震源深度的精度[1]，但深度震相的识别较为困难，并且在300 km内这种震相的识别也存在诸多问题。

本文采用PTD方法对赣南地区2008年以来记录的地震进行震源深度计算。PTD方法是利用不同震中距上的初至震相，将初至Pn到时作相应变换后减去初至Pg到时来测定震源深度，从而克服直达波辅助确定震源深度的缺陷[2]。

1研究区域概况和资料选取

赣南是江西省地震多发区，历史上曾发生4.8级以上破坏性地震19次。赣南区域构造体系十分复杂，在构造上位于南岭东西复杂构造带东段北侧，与武夷 、戴云新华夏系隆起褶带西缘交结复合的地区，主要可划分为纬向、赣南山字系、新华夏系、华夏系 、南北向、北西向及旋扭构造等7种构造体系或构造带 。分别呈现“多”字型、“山”字型、环状 、带状 、涡轮状和反“S”状等 6种扭动构造式 (图1),是值得注意的重要发震构造[3]。本文选取了2008年以来赣南地区ML2.0级以上地震共计19个，作为深度计算对象，且该系列地震均为浅源地震。

2震源深度计算原理

假设有一个二层均匀速度模型，如图2所示。

图1　赣南构造体系及中强地震震中分布简图

图2　二层均匀速度模型

对于各层直达波Pg到时：

当0

(1)

当H1

(2)

对于各层首波Pn到时：

当0

(3)

当H1

(4)

对于二层均匀速度模型，其震源在地表时的Pn波的临界反射到地表d点的震中距：

Δd=2(H1tgI1+H2tgI2)

(5)

其中I满足：

(6)

对于震中距小于Δd的台站，根据公式(1)、(2)计算其直达Pg的走时TPg，然后根据公式计算在相应震源深度条件下，Pn波传播到临界d点的走时TPn，用TPn减去TPg就能得到该震中距和震源深度条件下的走时差[6]：

(7)

对于震中距大于Δd的台站，则有：

(8)

3震源深度实例计算

以2012年4月28日00时41分江西寻乌ML3.7级地震为例，震源深度8 km(来源于“国家地震科学数据共享中心”)，共筛选35个台站的初至P波到时。

表1　　　　　　　台网速度结构

该表中所提供速度参数是各台网速度结构根据中国地震台网下发《关于调查地震定位相关基础资料的通知》，各台网报上来的速度结构。目前给出的速度结构实际上是一个大范围的平均结果，故在实际计算震源深度时，对于不同地区、不同方向的资料均会带来误差。所以对比较少的资料，需要根据台站远近及其资料好坏进行经验性取舍，才可求得较好结果。

该计算方法已通过Matlab程序(地震深度定位程序)集中实现。通过计算得到江西寻乌ML3.7级地震的震源深度为10 km，与国家台网的结果偏差2 km，计算结果可信。据此方法分别对赣南地区其他地震，进行震源深度计算，同国家地震台网给定的震源深度结果比较，如表2所示。

表2　　　　　　　震源深度计算结果对比

从表2 中可以看出，对于赣南地区的一系列浅震，通过PTD方法计算的震源深度误差基本控制在3 km以内，个别地震由于参与计算的P波震相数据较少，造成偏差较大，达到4 km。

4结论

本文利用不同震中距上的初至震相Pn、Pg波，将初至Pn到时做相应变换后减去初至Pg，并采用二层均匀速度模型来计算震源深度。该方法利用了初至震相Pn和Pg易于提取识别的优点，又利用了折射波的路径，能较为有效地测定地震震源深度。通过研究表明，该震源深度计算方法在赣南一系列浅源地震中是可行的，对于构建赣南地区的速度结构模型有一定的应用价值。其计算精度受Pn、Pg读取精度、地壳速度结构模型影响，同时在转换Pn时，尽量使用震中距较近的初至Pn，将有助于提高精度。

虽然现今测定震源深度的方法较多，但各种方法都要涉及走时、波速和地壳模型，所以，开展地震活动地区结构的精细研究是提高震源深度计算精度的先决条件之一。但最重要的是要有密集区域台网包围震中，至少要有一个震中距小于震源深度的台站，这样可以大大提高震源深度的测定精度。

参考文献：

[1]高原,周蕙兰，郑斯华，等.测定震源深度的意义的初步讨论[J]. 中国地震，1997, 13(4):321-329.

[2]朱元清,夏从俊.确定震源深度的PTD方法及其应用[J]. 地震地磁观测与研究, 1997, 18(3):21-29.

[3]钟骏泰.赣南区域地质构造特征与地震分布关系研究[J]. 华南地震, 2002, 22(4):45-53.

[4]张少泉.近震分析[M]．北京:地震出版社, 1978:1-50．

[5]王新岭.用PTD方法测定巴林左旗5.9级地震震源深度[J]. 地震, 2004, 24(4):51-56.

[6]赵仲和，姜燕，张力群．地震定位程序BLOC及其变体[J]．地震地磁观测与研究，1993,14(5):6-9.

DISCUSSION ON FOCAL DEPTH CALCULATION FOR EARTHQUAKES IN THE SOUTH OF JIANGXI PROVINCE

CHEN Hao,ZENG Wenjing,XIAO Mengren,XIANG Yuewen,LI Chuanjiang

(Earthquake Administration Of Jiangxi Province,Nanchang 330000,China)

Abstract:The PTD method is used to calculate focal depth for earthquakes in the south of Jiangxi province since 2008,which used two layer velocity models to make a corresponding transformation to phase Pn of different epicentral distances.This method takes advantage of easy recognition of phase Pn and Pg,which controlled calculation error within 3 km.The results show that using PTD method to calculate focal depth for earthquakes in the south of Jiangxi province is feasible.

Key words:Focal depth;PTD method;Phase Pn;Phase Pg;Two layer velocity models

收稿日期：2015-10-20

作者简介：陈浩(1987—)，男，安徽合肥人，助理工程师，硕士学位，主要从事地震活动性研究。

中图分类号：P315.3

文献标识码：A

文章编号：1005-586X(2016)02-0030-04