小湾水库库区最小一维速度模型研究

柯乃琛 华 卫（地震局地震预测研究所，北京 100036）

小湾水库库区最小一维速度模型研究

柯乃琛 华 卫
（地震局地震预测研究所，北京 100036）

地震定位的精度不仅与震中距、地震仪的精度和台站的几何分布、震相读取等因素有关，还强烈依赖于所选取的初始速度模型，与发震区的速度结构耦合在一起，相互影响。2008年12月16日小湾水库蓄水后，库区地震活动明显加强，为研究库水的荷载和渗透对水库区域地下速度结构变化以及对地震活动的影响，必须先了解小湾水库蓄水前该区域的速度模型。为此，利用小湾水库蓄水前记录到的地震到时资料，对小湾水库区域一维P波和S波速度模型进行了研究，以此来提高小湾库区地震的定位精度和对小湾水库蓄水前后的速度结构对比研究打下基础。

1994年，Kissling等提出了一种计算“最小一维速度模型的方法”，该方法是在参考已有先验知识的基础上，选取不同的速度模型作为初始模型，在反复迭代的过程中对初始速度模型和震源参数进行微调，当数据方差和走时均方根残差（RMS）稳定时得到最小一维速度模型、地震震源参数和台站校正值。选取不同的初始速度模型反复迭代是为了求得多值解空间中的全局最小速度模型，避免陷入局部最小。利用Kissling 方法计算得到最小一维速度模型，包括台站校正值，应用于地震定位中，很大程度上可消除初始速度模型与真实速度模型的差异，进而提高地震定位的精度。

所选初始速度模型为云南省台网中心对小湾库区进行双差定位的结果。反演前后，最小一维速度模型的走时均方根残差从0.81 s减少到0.12 s，下降率为85.19%；数据方差从1.64 s2减少到0.04 s2，下降率为97.56%。最终得到的最小一维P波速度模型如表1VP所示：0～10 km处速度值与初始模型有较明显的区别，其中0～3 km之间速度高于初始模型速度0.3 km/s，这可能是与台站校正影响有关；3～5 km及5～10 km初速度值分别增加1.1 km/s和0.6 km/s；10 km下方速度与初始模型相比整体变化较小。S波速度模型在3～5 km之间较初始模型速度增大很大，为0.3 km/s，在5～25 km之间层与层速度增加基本为0.01 km/s。不同深度间的VP/VS对比发现，在3～15km之间VP/VS的比值较小，这可能与该地的各向异性构造有关。

反演前后地震分布图显示，相比于初始震源深度，反演后的震源深度整体变深，平均深度由原来的11.58 km变为12.62 km，其中10～18 km深度范围内的地震达到90%以上，且在16 km附近最为集中。反演后的地震整体分布有集中的趋势，其中在黑惠江上的地震深度由原来的条带状变成块状最为明显，它的深度基本在15～18 km之间。

通过Kissling提出的计算最小一维速度模型方法，利用小湾水库台网的观测走时资料，根据获得的地震走时均方根残差和数据方差确定了小湾库区的最小一维速度模型，包括P波速度模型，S波速度模型。结果显示最小一维速度模型反演后的地震定位在经度、纬度、深度方向上有了很大提高。

表1 初始输入和反演后的一维速度模型