水库区地震精确定位研究

庄园旭　杨正刚　杜兴忠　江晓涛　胡兴尧

摘 要：利用北盘江地震台网2012年2月至2012年12月记录到的1513次地震的震相目录数据，采用双差定位法进行精确定位，定位后到时均方根残差减小至0.036s，获得了北盘江流域1136次地震事件的精确定位结果。精确定位结果显示，地震分为两个地震丛集，呈现出条带状分布，震源深度主要集中在4-12km，震源深度大于5km的地震占83%，说明该区域地震以构造地震为主。

关键词：双差定位；地震定位；精确定位

引言

北盘江属珠江水系西江左岸支流。发源于云南省宣威马雄山西北麓，流经滇东、黔西南，于贵州省望谟县蔗香双江口与南盘江汇合后称红水河。北盘江中下游已建成光照水电站于2007年12月30日下闸蓄水、董箐水电站于2009年08月20日下闸蓄水。区内主要断裂有西部北西的垭都-紫云深断裂、威宁-水城断裂和北东向的石门坎断裂，东部北东向的松桃-独山断裂，西南部的北东向的开远-平塘隐伏深断裂以及横穿贵州中部呈东西向的黔中深断裂。

水库蓄水可能伴随地震产生，然而人们对水库地震形成机制尚不清楚[1]，地震定位是地震研究中的基础，因此精确定位对研究水库地震十分重要。Waldhauser[2]于2000年应用双差地震定位算法对加州北海沃德断层上的地震进行了研究，该方法可以降低地震定位过程中对速度模型的依赖，从而提高定位精度。自该方法提出以来，被广泛应用于地震精确定位研究中。陈翰林等[3]利用该方法研究了龙滩水库地震活动特征，李海鸥等[4]精确定位了三峡水库泄滩西地区地震，吴朋等[5]对瀑布沟水库区域地震进行重新定位，均获得了良好的结果。

1 理论方法

2 数据和一维速度模型

北盘江地震台网包含15个固定台站，台站沿北盘江流域分布，如图1所示，主要负责对光照水电站、董箐水电站水库地震的监测及简评。地震台网地震计均为DS-4A型短周期地震计，地震数据采集器为TDE-32CI型数据采集器。原始数据为台站记录到的所有地震的震相目录，因此，需要在重定位前进行数据筛选。我们选取出只在贵州范围内并且初始定位给出了震源深度的地震，由于目录数据中有较多地震震相（PG、SG）数只有6条，为了尽可能多地利用地震，我们对震相数的限制为大于等于6条。在此基础上，我们挑选出2012年2月至2012年12月的1654次发生在北盘江地震台网监测区域的地震进行重新定位，范围为104.4-106.2°E，25-26.6°N。

双差定位过程中需要一维速度模型，我们在多次尝试后，采用了郑圻森[6]等的鄂湘黔地块一维速度模型，如表1所示。

3 结果与分析

双差预处理程序结果显示，有17314个P波震相被选取，17348个S波震相被选取，并有1653个地震成功配对，得到6272个强连接地震对，平均连接距离为2.35km。双差定位过程中，由于S波读取精度較低，我们设定P波权重为1，S波权重为0.5，采用共轭梯度法迭代10次进行求解，得到稳定解。定位前到时平均均方根残差为0.14s，定位后降低至0.036s。结果显示研究区域内有1513次地震参与重新定位，得到了1136次地震的精定位结果。参与重新定位的地震数目比成功配对的少，是由于有部分地震虽然形成地震对，但是为弱连接，在定位过程中会选取但是不参与计算。震源深度在0～25km范围内。重定位前后震中分布如图2所示，重定位结果显示，地震分布呈现出两个地震丛集分布，均主要分布在河流两侧区域，地震丛集中心分别为（25.53°N，105.74°E，7.26km）和（26.03°N，105.16°E，7.78km）。

重定位前，震中分布零散，重定位后震源更集中，地震丛集更明显。对定位前后NW方向分别做剖面，得到结果如图3所示。定位前后震级分布如表2所示。可以看出，定位过程中有337个地震事件被剔除，每一个震级段都有事件被剔除，说明剔除条件与震级无关。我们对比图3可以看出，重定位后边缘的地震事件被剔除。结合图1的台站分布，我们认为造成较多地震事件被剔除有两个原因，一是由于原始数据中有较多6条震相记录的数据，数据质量较差，因此在定位过程中可能因为误差过大而被剔除；二是由于边缘地震事件未被台站包围，重定位过程中误差较大而被剔除。

从图3可以看出，定位前地震分布为分层网格状，是由于初始定位所使用的算法精度有限造成的。而使用双差定位法进行重定位后，定位结果得到较大改善，地震丛集分布特征更加明显，展现出条带状分布特征。定位后震源深度在0-25km范围内，主要集中在4-12km范围，83%的地震震源深度大于5km，并显示出条带状分布。重定位后震源深度统计直方图如图4所示，横坐标为深度，纵坐标为地震数目，地震次数随深度变化类似正态分布，在7-8km处地震最多。

4 结束语

（1）本文利用双差定位法对北盘江流域2012年2月至2012年12月发生的1654次地震进行重定位，得到了1135次地震精确定位结果，精确定位后平均均方根残差从0.14s降低至0.036s，定位结果得到较大改善。

（2）定位结果显示，地震深度分布在0-25km范围内，主要分布在4-12km范围。震源深度<5km的地震较少，大部分在5km以下，我们理解为该区域以构造地震为主。

致谢：黎莎、赵立波、杨宜海、何富君、吴施楷为本文的写作提供了建议和帮助咨询，在此向他们表示衷心感谢。

参考文献

[1]李碧雄，田明武，莫思特，等.水库诱发地震研究进展与思考[J].地震工程学报，2014，36（2）：380-386.

[2]Waldhauser F， Ellsworth W L. A double-difference earthquake location algorithm： method and application to the Northern Hayward Fault， California， from double-difference earthquake location. J. Geophys. Res.，2002，107（3）：1-15.

[3]陈翰林，赵翠萍，修济刚，等.龙滩水库地震精定位及活动特征研究[J].地球物理学报，2009，52（8）：20

35-2043.

[4]李海鸥，马文涛，徐锡伟，等.三峡水库泄滩西地区地震双差定位及成因分析[J].地震地质，2010，32（4）：56

4-569.

[5]吴朋，苏金蓉，陈天长，等.瀑布沟水库区域地震的重新定位[J].四川地震，2014（1）：1-4.

[6]郑圻森，朱介寿，曹家敏，等.华南地区岩石圈地壳速度结构数据处理[J].物探化探计算技术，2004，26（2）：97-100.