鄂尔多斯地块周缘三维地壳速度结构研究

李敏娟沈旭章张 博马海萍王 娟

1）中国兰州730000 甘肃省地震局

2）中国广州510275 中山大学

鄂尔多斯地块及周缘位于青藏高原与华北地块之间，其内部无大断裂分布，而周缘却由活跃的地震带——活动断陷带和弧形断裂带包围。因此，鄂尔多斯地块内部无6 级以上大地震分布，而周缘地震活动则频度高、强度大（图1），历史上发生多次破坏性大地震，如：1654 年天水南8.0 级、1879 年武都南8.0级、1920 年宁夏海原81/2级地震等。因此，研究鄂尔多斯周缘地壳速度结构，对于研究该区地下介质结构和地震活动的关系具有重要意义。

图1 研究区域构造背景及历史大震分布Fig.1 Regional tectonic settings and the distribution of large historical earthquakes

以鄂尔多斯及周缘（33°—42°N，103.4°—116.4°E）为研究区域，收集整理2009 年1 月至2016 年12 月，甘肃、四川、青海等数字地震台网共437 个台站记录的41 767 个地震事件，利用初至P 波和S 波到时数据，采用双差层析成像方法，开展震源位置及研究区三维地壳速度结构的联合反演。双差层析成像方法由Zhang 和Thurber（2003）在双差定位方法的基础上提出，可以联合使用地震事件的绝对走时信息和地震对之间的相对走时数据进行反演，既可以得到震源到台站之间的地震波速度结构（即震源区以外的速度结构），也能够获得震源区的地震波速度结构。

为了确保反演结果的可信程度，对震相数据进行严格筛选。根据研究区域地震事件及射线路径分布特征，将地震事件对与台站之间的最大距离设为1 000 km，事件对之间的最大距离和最小距离分别设定为30 km 和0.1 km，并确保每个地震事件至少要有8 个震相数，且最多可以和30 个地震事件组成地震对。最终，得到用于联合反演的地震数是24 572 个，用于联合反演的绝对到时数据有447 393 个，相对到时数据有5 369 841 个。

研究结果表明：重定位后地震集中分布在高速异常区或高低速异常交界区域。整体来看，相对于S 波速度异常分布特征，P 波速度横向不均匀性特征更明显。在5 km 和10 km速度水平切片图上明显可见，P 波和S 波速度结构在离石断裂及交城断裂所夹持的区域及其附近，存在一个显著的高低速异常过渡区，且在15 km 和20 km 深度处仍可见，但并不明显，至30 km 和38 km 深度处，则不复存在。此外，鄂尔多斯周缘7 级以上大震多分布在高速异常体边缘或高低速异常过渡区域。为了进一步研究鄂尔多斯周缘的速度结构特征，划分10 个不同剖面。从垂直剖面看，重定位后地震事件大致分布在20 km 深度范围内，分布特征明显呈簇状或条带状，直观反映了断裂在地下的展布形态。