鄭培玲 付 靖 萬 娜 高家乙 賈漯昭

1）中國鄭州 450016 河南省地震局

2）中國鄭州 450003 河南衛(wèi)生健康干部學(xué)院

0 引言

據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，2019 年11 月30 日4 時28 分河南省南陽市淅川縣（32.81°N，111.57°E）發(fā)生ML4.2 地震，震源深度7.1 km。此次地震位置與丹江口水庫蓄水以來庫區(qū)及周邊地區(qū)ML≥4.0 地震震中分布明顯不同，此次地震發(fā)生在庫區(qū)內(nèi)部，之前地震均發(fā)生在庫岸。

2013 年，丹江口水庫二期工程建成的丹江口水庫專用地震監(jiān)測臺網(wǎng)投入運行。結(jié)合河南省地震觀測臺網(wǎng)已有地震臺站，周邊區(qū)域發(fā)生的地震震中位置可被準確測定，但震源深度的精度受發(fā)震時刻、震中距、地殼速度結(jié)構(gòu)模型、定位方法等因素的制約，采用不同的測定方法和速度模型，甚至不同技術(shù)人員進行分析，所得結(jié)果往往差異較大。為了更加準確地測定此次地震的震源深度，使用“全國區(qū)域一維地殼速度結(jié)構(gòu)模型建設(shè)及推廣使用”項目產(chǎn)出的河南一維地殼速度結(jié)構(gòu)模型（朱元清等，2017）（以下簡稱“2015 河南模型”）作為參考模型，分別利用PTD 方法和震源機制CAP 反演方法，重新計算此次地震的震源深度，以期對丹江口水庫后續(xù)地震的發(fā)生機理研究可提供一定參考依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)選取

2019 年11 月30 日4 時28 分河南淅川發(fā)生ML4.2 地震（圖1），震中距400 km 范圍內(nèi)約32 個地震臺站記錄到清晰、完整的波形。人工拾取此次地震的體波震相走時（Pg/Pn，Sg/Sn），采用“2015 河南模型”（表1），利用PTD 方法和CAP 反演方法，計算震源深度。

圖1 丹江口水庫及周邊ML ≥4.0 地震震中分布Fig.1 The distribution map of the earthquake epicenter above ML 4.0 which happened around Danjiang reservoir and vicinities

表1 2015 河南模型Table 1 2015 Henan model

2 震源深度測定

2.1 PTD 方法

2.1.1 原理。PTD 方法是震源深度測定的確定性方法（朱元清等，1990，1997a，1997b；王新嶺等，2004）的簡稱，其基本原理如圖2 所示，將地殼簡化為上、下地殼兩層均勻模型，其中E 為震中，O 為震源，h為震源深度，Si、Sj表示地震臺站，v1、v2表示第1、2 層波的傳播速度，H1、H2表示第1、2 層厚度，vn為波在莫霍界面的傳播速度。假設(shè)Sc是Pg和Pn 波走時相同的點，Si、Sj為初至震相波Pg、Pn 的記錄地震臺站，只需將Sj地震臺記錄的實際初至震相Pn 波到時，減去BC段Pn 波的理論走時，就可以轉(zhuǎn)換得到Si地震臺Pn 波的替代到時。此時，將Sj臺轉(zhuǎn)換得到的Pn 到時減去Pg 到時，并根據(jù)走時差即可求解震源深度。當?shù)卣鹋_站震中距小于Pn波出射臨界點d時，將Sj地震臺記錄的實際初至震相Pn 波到時，減去AC段Pn 波理論走時，即得到虛擬地震臺d的Pn 波到時，減去震中距小于d點的實際地震臺Pg 波到時，并根據(jù)地震走時計算公式來求解震源深度。

圖2 PTD 方法震源深度的測定原理Fig.2 Measurement principle of the source depth by the PTD method

PTD 方法是利用不同臺站記錄波形的初至震相清晰、讀數(shù)準確的優(yōu)點，避免了同一臺站Pn 波與Pg 波模糊不清、地震波序列后繼震相不易讀準的缺點；該方法可利用一個臺站與其他臺站的多個組合同時定出多個震源深度，并采用加權(quán)平均方法計算得到最佳震源深度。

2.1.2 測定結(jié)果。采用PTD 方法，在給定地殼的厚度范圍內(nèi)，以1.0 km 為步長計算各深度，利用各臺站的Pn 或Pg 波理論到時，得到理論到時差（朱元清等，1990，1997a），與觀測到時差進行比較，得出誤差均值（表2），取兩者最接近時即誤差小時對應(yīng)的深度為震源深度。使用初至震相到時，可得到較為準確的Pn 與Pg 波到時差，記錄Pg 和Pn 波到時的臺站數(shù)據(jù)可兩兩組合，其組合相互獨立，震源深度結(jié)果滿足高斯分布，得到此次地震的震源深度為7.2 km（圖3）。

表2 PTD 方法計算淅川ML 4.2 地震震源深度對應(yīng)誤差均值Table 2 The mean error of the source depth of Xichuan ML 4.2 earthquake calculated by PTD method

圖3 PTD 方法計算淅川ML 4.2 地震震源深度Fig.3 The source depth of Xichuan ML 4.2 earthquake calculated by PTD method

2.2 CAP 反演方法

2.2.1 原理。CAP方法（Zhao et al，1994，1996）在反演過程中將近震寬頻帶三分向波形分為P波（Pnl）和面波兩部分進行反演，對二者分別賦予不同權(quán)重，采用不同頻段濾波后參與震源深度計算。通過理論計算合成波形和真實記錄的誤差函數(shù)，利用網(wǎng)格搜索法在相關(guān)參數(shù)空間中搜索最優(yōu)解，并給出準確的矩心深度。CAP方法近年來取得廣泛應(yīng)用（鄭勇等，2009；張輝等，2010；李曉峰等，2013；宋美琴等，2013；曲均浩等，2014；鄭培玲等，2017）。

2.2.2 測定結(jié)果。為減小震源深度誤差對震源機制反演結(jié)果的影響，反演過程中采用格點法對震源深度進行搜索，以波形擬合誤差最小的震源深度作為最佳擬合結(jié)果。由圖4 可見，各個深度反演得到的震源機制解較為一致，最佳震源深度為7.4 km。

圖4 誤差隨深度的變化Fig.4 Error varies with depth

3 結(jié)論

此次研究以2015 河南模型作為地殼速度結(jié)構(gòu)參考模型，分別采用PTD 方法和震源機制CAP 反演方法，重新計算2019 年11 月30 日河南淅川ML4.2 地震的震源深度，結(jié)果顯示，由PTD 方法測定的震源深度為7.2 km，由CAP 方法反演的矩心深度為7.4 km，二者結(jié)果基本一致，與中國地震臺網(wǎng)中心統(tǒng)一編目結(jié)果（7.1 km）相差不大。此結(jié)果表明，地震監(jiān)測臺網(wǎng)分布相對較優(yōu)情況下，采用不同定位方法測定震源深度，結(jié)果相差不大。

江蘇省地震局繆發(fā)軍提供了PTD 震源深度計算程序，在此表示感謝。