小灣水庫庫區(qū)最小一維速度模型研究

柯乃琛 華 衛(wèi)（地震局地震預(yù)測研究所，北京 100036）

小灣水庫庫區(qū)最小一維速度模型研究

柯乃琛 華 衛(wèi)
（地震局地震預(yù)測研究所，北京 100036）

地震定位的精度不僅與震中距、地震儀的精度和臺站的幾何分布、震相讀取等因素有關(guān)，還強烈依賴于所選取的初始速度模型，與發(fā)震區(qū)的速度結(jié)構(gòu)耦合在一起，相互影響。2008年12月16日小灣水庫蓄水后，庫區(qū)地震活動明顯加強，為研究庫水的荷載和滲透對水庫區(qū)域地下速度結(jié)構(gòu)變化以及對地震活動的影響，必須先了解小灣水庫蓄水前該區(qū)域的速度模型。為此，利用小灣水庫蓄水前記錄到的地震到時資料，對小灣水庫區(qū)域一維P波和S波速度模型進行了研究，以此來提高小灣庫區(qū)地震的定位精度和對小灣水庫蓄水前后的速度結(jié)構(gòu)對比研究打下基礎(chǔ)。

1994年，Kissling等提出了一種計算“最小一維速度模型的方法”，該方法是在參考已有先驗知識的基礎(chǔ)上，選取不同的速度模型作為初始模型，在反復(fù)迭代的過程中對初始速度模型和震源參數(shù)進行微調(diào)，當數(shù)據(jù)方差和走時均方根殘差（RMS）穩(wěn)定時得到最小一維速度模型、地震震源參數(shù)和臺站校正值。選取不同的初始速度模型反復(fù)迭代是為了求得多值解空間中的全局最小速度模型，避免陷入局部最小。利用Kissling 方法計算得到最小一維速度模型，包括臺站校正值，應(yīng)用于地震定位中，很大程度上可消除初始速度模型與真實速度模型的差異，進而提高地震定位的精度。

所選初始速度模型為云南省臺網(wǎng)中心對小灣庫區(qū)進行雙差定位的結(jié)果。反演前后，最小一維速度模型的走時均方根殘差從0.81 s減少到0.12 s，下降率為85.19%；數(shù)據(jù)方差從1.64 s2減少到0.04 s2，下降率為97.56%。最終得到的最小一維P波速度模型如表1VP所示：0～10 km處速度值與初始模型有較明顯的區(qū)別，其中0～3 km之間速度高于初始模型速度0.3 km/s，這可能是與臺站校正影響有關(guān)；3～5 km及5～10 km初速度值分別增加1.1 km/s和0.6 km/s；10 km下方速度與初始模型相比整體變化較小。S波速度模型在3～5 km之間較初始模型速度增大很大，為0.3 km/s，在5～25 km之間層與層速度增加基本為0.01 km/s。不同深度間的VP/VS對比發(fā)現(xiàn)，在3～15km之間VP/VS的比值較小，這可能與該地的各向異性構(gòu)造有關(guān)。

反演前后地震分布圖顯示，相比于初始震源深度，反演后的震源深度整體變深，平均深度由原來的11.58 km變?yōu)?2.62 km，其中10～18 km深度范圍內(nèi)的地震達到90%以上，且在16 km附近最為集中。反演后的地震整體分布有集中的趨勢，其中在黑惠江上的地震深度由原來的條帶狀變成塊狀最為明顯，它的深度基本在15～18 km之間。

通過Kissling提出的計算最小一維速度模型方法，利用小灣水庫臺網(wǎng)的觀測走時資料，根據(jù)獲得的地震走時均方根殘差和數(shù)據(jù)方差確定了小灣庫區(qū)的最小一維速度模型，包括P波速度模型，S波速度模型。結(jié)果顯示最小一維速度模型反演后的地震定位在經(jīng)度、緯度、深度方向上有了很大提高。

表1 初始輸入和反演后的一維速度模型