李敏娟沈旭章張 博馬海萍王 娟

1）中國(guó)蘭州730000 甘肅省地震局

2）中國(guó)廣州510275 中山大學(xué)

鄂爾多斯地塊及周緣位于青藏高原與華北地塊之間，其內(nèi)部無(wú)大斷裂分布，而周緣卻由活躍的地震帶——活動(dòng)斷陷帶和弧形斷裂帶包圍。因此，鄂爾多斯地塊內(nèi)部無(wú)6 級(jí)以上大地震分布，而周緣地震活動(dòng)則頻度高、強(qiáng)度大（圖1），歷史上發(fā)生多次破壞性大地震，如：1654 年天水南8.0 級(jí)、1879 年武都南8.0級(jí)、1920 年寧夏海原81/2級(jí)地震等。因此，研究鄂爾多斯周緣地殼速度結(jié)構(gòu)，對(duì)于研究該區(qū)地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)和地震活動(dòng)的關(guān)系具有重要意義。

圖1 研究區(qū)域構(gòu)造背景及歷史大震分布Fig.1 Regional tectonic settings and the distribution of large historical earthquakes

以鄂爾多斯及周緣（33°—42°N，103.4°—116.4°E）為研究區(qū)域，收集整理2009 年1 月至2016 年12 月，甘肅、四川、青海等數(shù)字地震臺(tái)網(wǎng)共437 個(gè)臺(tái)站記錄的41 767 個(gè)地震事件，利用初至P 波和S 波到時(shí)數(shù)據(jù)，采用雙差層析成像方法，開(kāi)展震源位置及研究區(qū)三維地殼速度結(jié)構(gòu)的聯(lián)合反演。雙差層析成像方法由Zhang 和Thurber（2003）在雙差定位方法的基礎(chǔ)上提出，可以聯(lián)合使用地震事件的絕對(duì)走時(shí)信息和地震對(duì)之間的相對(duì)走時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，既可以得到震源到臺(tái)站之間的地震波速度結(jié)構(gòu)（即震源區(qū)以外的速度結(jié)構(gòu)），也能夠獲得震源區(qū)的地震波速度結(jié)構(gòu)。

為了確保反演結(jié)果的可信程度，對(duì)震相數(shù)據(jù)進(jìn)行嚴(yán)格篩選。根據(jù)研究區(qū)域地震事件及射線路徑分布特征，將地震事件對(duì)與臺(tái)站之間的最大距離設(shè)為1 000 km，事件對(duì)之間的最大距離和最小距離分別設(shè)定為30 km 和0.1 km，并確保每個(gè)地震事件至少要有8 個(gè)震相數(shù)，且最多可以和30 個(gè)地震事件組成地震對(duì)。最終，得到用于聯(lián)合反演的地震數(shù)是24 572 個(gè)，用于聯(lián)合反演的絕對(duì)到時(shí)數(shù)據(jù)有447 393 個(gè)，相對(duì)到時(shí)數(shù)據(jù)有5 369 841 個(gè)。

研究結(jié)果表明：重定位后地震集中分布在高速異常區(qū)或高低速異常交界區(qū)域。整體來(lái)看，相對(duì)于S 波速度異常分布特征，P 波速度橫向不均勻性特征更明顯。在5 km 和10 km速度水平切片圖上明顯可見(jiàn)，P 波和S 波速度結(jié)構(gòu)在離石斷裂及交城斷裂所夾持的區(qū)域及其附近，存在一個(gè)顯著的高低速異常過(guò)渡區(qū)，且在15 km 和20 km 深度處仍可見(jiàn)，但并不明顯，至30 km 和38 km 深度處，則不復(fù)存在。此外，鄂爾多斯周緣7 級(jí)以上大震多分布在高速異常體邊緣或高低速異常過(guò)渡區(qū)域。為了進(jìn)一步研究鄂爾多斯周緣的速度結(jié)構(gòu)特征，劃分10 個(gè)不同剖面。從垂直剖面看，重定位后地震事件大致分布在20 km 深度范圍內(nèi)，分布特征明顯呈簇狀或條帶狀，直觀反映了斷裂在地下的展布形態(tài)。