水庫區地震精確定位研究

莊園旭　楊正剛　杜興忠　江曉濤　胡興堯

摘 要：利用北盤江地震臺網2012年2月至2012年12月記錄到的1513次地震的震相目錄數據，采用雙差定位法進行精確定位，定位后到時均方根殘差減小至0.036s，獲得了北盤江流域1136次地震事件的精確定位結果。精確定位結果顯示，地震分為兩個地震叢集，呈現出條帶狀分布，震源深度主要集中在4-12km，震源深度大于5km的地震占83%，說明該區域地震以構造地震為主。

關鍵詞：雙差定位；地震定位；精確定位

引言

北盤江屬珠江水系西江左岸支流。發源于云南省宣威馬雄山西北麓，流經滇東、黔西南，于貴州省望謨縣蔗香雙江口與南盤江匯合后稱紅水河。北盤江中下游已建成光照水電站于2007年12月30日下閘蓄水、董箐水電站于2009年08月20日下閘蓄水。區內主要斷裂有西部北西的埡都-紫云深斷裂、威寧-水城斷裂和北東向的石門坎斷裂，東部北東向的松桃-獨山斷裂，西南部的北東向的開遠-平塘隱伏深斷裂以及橫穿貴州中部呈東西向的黔中深斷裂。

水庫蓄水可能伴隨地震產生，然而人們對水庫地震形成機制尚不清楚[1]，地震定位是地震研究中的基礎，因此精確定位對研究水庫地震十分重要。Waldhauser[2]于2000年應用雙差地震定位算法對加州北海沃德斷層上的地震進行了研究，該方法可以降低地震定位過程中對速度模型的依賴，從而提高定位精度。自該方法提出以來，被廣泛應用于地震精確定位研究中。陳翰林等[3]利用該方法研究了龍灘水庫地震活動特征，李海鷗等[4]精確定位了三峽水庫泄灘西地區地震，吳朋等[5]對瀑布溝水庫區域地震進行重新定位，均獲得了良好的結果。

1 理論方法

2 數據和一維速度模型

北盤江地震臺網包含15個固定臺站，臺站沿北盤江流域分布，如圖1所示，主要負責對光照水電站、董箐水電站水庫地震的監測及簡評。地震臺網地震計均為DS-4A型短周期地震計，地震數據采集器為TDE-32CI型數據采集器。原始數據為臺站記錄到的所有地震的震相目錄，因此，需要在重定位前進行數據篩選。我們選取出只在貴州范圍內并且初始定位給出了震源深度的地震，由于目錄數據中有較多地震震相（PG、SG）數只有6條，為了盡可能多地利用地震，我們對震相數的限制為大于等于6條。在此基礎上，我們挑選出2012年2月至2012年12月的1654次發生在北盤江地震臺網監測區域的地震進行重新定位，范圍為104.4-106.2°E，25-26.6°N。

雙差定位過程中需要一維速度模型，我們在多次嘗試后，采用了鄭圻森[6]等的鄂湘黔地塊一維速度模型，如表1所示。

3 結果與分析

雙差預處理程序結果顯示，有17314個P波震相被選取，17348個S波震相被選取，并有1653個地震成功配對，得到6272個強連接地震對，平均連接距離為2.35km。雙差定位過程中，由于S波讀取精度較低，我們設定P波權重為1，S波權重為0.5，采用共軛梯度法迭代10次進行求解，得到穩定解。定位前到時平均均方根殘差為0.14s，定位后降低至0.036s。結果顯示研究區域內有1513次地震參與重新定位，得到了1136次地震的精定位結果。參與重新定位的地震數目比成功配對的少，是由于有部分地震雖然形成地震對，但是為弱連接，在定位過程中會選取但是不參與計算。震源深度在0～25km范圍內。重定位前后震中分布如圖2所示，重定位結果顯示，地震分布呈現出兩個地震叢集分布，均主要分布在河流兩側區域，地震叢集中心分別為（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，地震叢集更明顯。對定位前后NW方向分別做剖面，得到結果如圖3所示。定位前后震級分布如表2所示。可以看出，定位過程中有337個地震事件被剔除，每一個震級段都有事件被剔除，說明剔除條件與震級無關。我們對比圖3可以看出，重定位后邊緣的地震事件被剔除。結合圖1的臺站分布，我們認為造成較多地震事件被剔除有兩個原因，一是由于原始數據中有較多6條震相記錄的數據，數據質量較差，因此在定位過程中可能因為誤差過大而被剔除；二是由于邊緣地震事件未被臺站包圍，重定位過程中誤差較大而被剔除。

從圖3可以看出，定位前地震分布為分層網格狀，是由于初始定位所使用的算法精度有限造成的。而使用雙差定位法進行重定位后，定位結果得到較大改善，地震叢集分布特征更加明顯，展現出條帶狀分布特征。定位后震源深度在0-25km范圍內，主要集中在4-12km范圍，83%的地震震源深度大于5km，并顯示出條帶狀分布。重定位后震源深度統計直方圖如圖4所示，橫坐標為深度，縱坐標為地震數目，地震次數隨深度變化類似正態分布，在7-8km處地震最多。

4 結束語

（1）本文利用雙差定位法對北盤江流域2012年2月至2012年12月發生的1654次地震進行重定位，得到了1135次地震精確定位結果，精確定位后平均均方根殘差從0.14s降低至0.036s，定位結果得到較大改善。

（2）定位結果顯示，地震深度分布在0-25km范圍內，主要分布在4-12km范圍。震源深度<5km的地震較少，大部分在5km以下，我們理解為該區域以構造地震為主。

致謝：黎莎、趙立波、楊宜海、何富君、吳施楷為本文的寫作提供了建議和幫助咨詢，在此向他們表示衷心感謝。

參考文獻

[1]李碧雄，田明武，莫思特，等.水庫誘發地震研究進展與思考[J].地震工程學報，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]陳翰林，趙翠萍，修濟剛，等.龍灘水庫地震精定位及活動特征研究[J].地球物理學報，2009，52（8）：20

35-2043.

[4]李海鷗，馬文濤，徐錫偉，等.三峽水庫泄灘西地區地震雙差定位及成因分析[J].地震地質，2010，32（4）：56

4-569.

[5]吳朋，蘇金蓉，陳天長，等.瀑布溝水庫區域地震的重新定位[J].四川地震，2014（1）：1-4.

[6]鄭圻森，朱介壽，曹家敏，等.華南地區巖石圈地殼速度結構數據處理[J].物探化探計算技術，2004，26（2）：97-100.