利用sPn震相测定柴达木盆地地震的震源深度.docVIP

利用sPn震相测定柴达木盆地地震的震源深度 　　摘要： 　　利用青海省遥测地震台网的观测记录，对比分析震相特征，提取出了两次地震记录的sPn震相，并分别推导出单、双层地壳模型下的震源深度公式，计算了两次地震事件的震源深度。为验证计算结果的可靠性，利用滑动窗互相关技术进行对比，两者计算出的震源深度相差10 km。但分析相关系数图后，认为由于地震震级较小，滑动窗法在识别sPn震相时存在误差，误差修正后得出的结果与人工识别计算的结果一致。 　　关键词：sPn震相；震源深度；地壳模型；波形互相关；滑动时窗相关法 　　中图分类号：P3156文献标识码：A文章编号：1000-066603-0473-06 　　0引言 　　地震定位意指根据地震观测震相反演地震的发震时刻、震源位置等基本地震学参数。它是地震学中最经典、最基本的问题，在地震发生机制及地震构造研究中具有不可替代的作用。随着科技的进步和台站的不断加密，地震的发震时刻和震中位置已经相对精确。但震源深度依然是一个难以准确测定的地震参数。 　　1956年前苏联地震科学家AA维琴斯卡娅发现了sPn波，她发现各地震台站sPn和Pn震相的到时差不随震中距变化而变化，可以很好约束震源位置。在20世纪70年代初，张诚曾对甘肃地区sPn震相做过一些研究，但限于我国当时的观测环境，sPn震相资料稀少，该方法难以得到大力推广。20世纪70年代起，世界各国陆续建立了数字地震台网，中国的数字地震台网建设起步于20世纪80年代。1983年5月国家地震局与美国地质调查局开始规划设计中美合作的中国数字地震台网，各省区域地震台网也陆续成立。而后，随着台网的不断加密，震相记录更为丰富，震相识别更为精确，sPn越来越多地出现在地震观测记录上。众多学者开始利用sPn震相测定震源深度。任克新等用sPn震相测定了2003年8月16日发生在我国内蒙古地区地震的震源深度。蔡杏辉和邵平荣总结了发生在我国台湾地区地震的sPn震相特征。洪星等分析了发生在台湾海峡南部地震的sPn震相特征并在不同地壳模型下用sPn-Pn走时差计算了震源深度。房明山等给出了华北、山西、华东、西北及四川地区的sPn-Pn走时差对应震源深度表。本文将利用sPn震相计算发生在青海柴达木盆地内两次地震的震源深度。 　　2015年5月青海格尔木相继发生M40、M36地震，青海数字地震台网清晰完整地记录了这两次地震的发生过程。这两次地震震中位置相同，地震发生在柴达木盆地内。但由于青海地震台网密度小，台站难以较好地包围震中，台网给出的的震源深度是否准确有待检验。 　　在这两次地震记录上观测到多个台站出现了sPn震相，本文利用这些观测资料重新计算了震源深度。 　　1sPn波的射线路径和走时方程 　　当地震发生在地壳内时，从震源出发的S波入射到地表，反射转换为P波后入射到莫霍界面，当入射角达到临界角时，沿着莫霍界面传播形成Pn波。由于它是S波转换而来，所以记为sPn波。本文分别以单层和双层地壳模型为例进行讨论。 　　11单层地壳模型 　　假设v1和vS分别表示地壳内P波和S波的传播速度，v2表示Pn波的传播速度，射线路径如图1所示，其中O点表示震源，h表示震源深度，则sPn与Pn的走时差方程为 　　由此可以得出sPn震相的一个重要性质，即无论地震发生在单层地壳还是双层地壳内，其与首波Pn的到时差与震中距无关，仅与介质传播速度和震源深度有关。根据已有的研究成果和地质调查结论，柴达木盆地速度模型为：上地壳厚度H1=18km，下地壳厚度H2=34 km，vS1=355 km/s，v1=614 km/s，vS2=385 km/s，v2=666 km/s，v3=81 km/s。则有： 　　双层地壳模型，震源在上地壳内，震源深度为 　　h=ΔtK1=278Δt. 　　双层地壳模型，震源在下地壳内，震源深度为 　　h=Δt-CK2+H1=318Δt-26. 　　如果震源在下地壳内，则满足Δt≥647 s。 　　所以，当到时差Δt647 s时，震源位于上地壳内，震源深度使用式计算；据张国民研究，中国青藏高原地区地震震源深度可达45 km，所以当647 s≤Δt≤1497 s时，震源位于下地壳内，适用式。当震源深度超过52 km时，双层地壳模型不再适用。 　　2sPn震相识别与震源深度计算 　　因为sPn是由S波转换而来，所以它保持着横波的动力学特征，并最终以纵波的形式出现在地震记录上，在波形记录上表征为：垂直分量显示清晰，两个水平分量也有明显变化，振幅和周期均大于纵波。根据震相走时表，sPn震相出现在Pn之后、Pg之前，并且根据上述结论，其与首波的到时差不随震中距改变而改变，所以如果将各台站的首波Pn相互对齐，可以比较容易地辨认sPn震相。 　　在