三峽庫區(qū)上地殼速度結(jié)構(gòu)初步研究

羅佳宏　馬文濤

(中國地震局地質(zhì)研究所， 活動構(gòu)造與火山重點實驗室， 北京　100029)

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三峽庫區(qū)上地殼速度結(jié)構(gòu)初步研究

羅佳宏馬文濤*

(中國地震局地質(zhì)研究所， 活動構(gòu)造與火山重點實驗室， 北京100029)

文中利用三峽加密觀測臺網(wǎng)記錄的2009年3月到2010年12月高精度地震數(shù)據(jù)， 使用雙差層析成像方法， 聯(lián)合反演了三峽庫區(qū)上地殼的震源位置參數(shù)和三維上地殼P波和S波速度結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示， 三峽庫區(qū)上地殼P波速度和S波速度區(qū)域出現(xiàn)2個高VP值、 上低下高VS值區(qū)， 分別在巴東北部神農(nóng)溪兩岸—泄灘西區(qū)域和仙女山斷裂帶北段香溪河口附近。巴東北部神農(nóng)溪兩岸—泄灘西區(qū)域， 較小地震的平面分布呈3條近EW向的條帶， 剖面陡立、 向N傾， 沿著P波和S波高、 低速過渡帶分布； 香溪河口附近地震沿NNW向的仙女山斷裂帶分布， 地質(zhì)剖面顯示出地震陡立線性分布， 沿著高VP值、 上低下高VS值區(qū)的過渡帶展布， 聯(lián)合反演得到的微震面與斷裂構(gòu)造分布具有較好的一致性。

雙差層析成像P波速度S波速度上地殼構(gòu)造三峽水庫

0　引言

三峽水庫作為世界上發(fā)電量最大的大型水庫， 所在地區(qū)的上地殼穩(wěn)定性受到廣泛關(guān)注。從地質(zhì)構(gòu)造和地貌上看， 三峽水庫位于中國第2階梯向第3階梯的過渡帶上， 基底地層局部變形隆起。庫區(qū)構(gòu)造以黃陵背斜和秭歸盆地為核心， 其周圍發(fā)育有仙女山、 九灣溪、 遠(yuǎn)安、 新華、 天陽坪、 水田壩、 ?？?、 高橋等斷裂(圖1)， 天然地震多發(fā)生在上述斷裂附近(李峰等， 2008； 胡毓良， 1994)。自2003年6月三峽水庫蓄水后， 地震平均月頻次達(dá)20次以上， 明顯超過該區(qū)天然地震的平均月頻次6次(廖武林等， 2009)； 研究表明這些地震主要分布在黃陵背斜和秭歸盆地周邊的碳酸鹽區(qū)域內(nèi)(馬文濤等， 2010)， 并且與水位有明顯的關(guān)系。眾多學(xué)者研究了三峽及鄰近區(qū)域的上地殼速度結(jié)構(gòu)， 獲得了豐富的研究成果。

圖1　三峽庫區(qū)主要斷裂、 臺站和地震震中分布圖Fig. 1　Distribution of main faults， observation station and history earthquake in Three Gorges Reservoir area.紅色三角形為三峽庫區(qū)加密臺網(wǎng)， 黑色圓點為2005—2014年研究區(qū)域的MS>3.0地震事件的震中分布(表1)， 紅色圓點為3次發(fā)生于巴東和秭歸較大地震(圖中標(biāo)注)的位置； F1仙女山斷裂， F2九畹溪斷裂， F3興山-水田壩斷裂， F4牛口斷裂， F5高橋斷裂， F6畝田斷裂； 灰白色實線分別為秭歸盆地和黃陵背斜塊體邊界線

李強等(2009， 2011)利用劉福田等(1989)提出的分塊速度層析成像模型， 結(jié)合前人的深部構(gòu)造研究結(jié)果， 利用2001年至2007年7月三峽地震臺網(wǎng)的到時數(shù)據(jù)， 采用近震層析成像技術(shù)重建了三峽水庫壩址及鄰區(qū)中上地殼P、 S波三維速度圖像， 認(rèn)為結(jié)晶基巖上隆、 庫水滲透作用對地殼淺層速度結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了影響。 廖武林等(2007)利用Zhao等(1992)提出的體波走時層析成像方法， 利用三峽臺網(wǎng)及其周邊10個臺站2001—2006年的直達(dá)P波資料， 反演了三峽地區(qū)的P波速度結(jié)構(gòu)， 認(rèn)為1979年秭歸龍會觀5.1級地震發(fā)生在高速體與低速體之間。 王小龍等(2013)利用背景噪聲層析技術(shù)， 結(jié)合2012年1—12月的三峽庫區(qū)及其鄰近地區(qū)91個臺站的連續(xù)地震背景噪聲數(shù)據(jù)， 使用瑞利面波反演了研究區(qū)域的地殼剪切波速度結(jié)構(gòu)。其他學(xué)者結(jié)合遠(yuǎn)震接收函數(shù)(王小龍等， 2010)、 LOTOS-07(Meietal.， 2013)、 遠(yuǎn)震虛震源反射成像(鄒志輝等， 2015)等方法綜合研究了三峽庫區(qū)地殼的整體結(jié)構(gòu)。

近年來隨著層析成像技術(shù)的發(fā)展和水庫誘發(fā)地震監(jiān)測臺網(wǎng)的建設(shè)， 層析成像技術(shù)在水庫地區(qū)得到了廣泛應(yīng)用， 主要有simul2000和tomoDD(Zhangetal.， 2003)2種， 后者在雙差定位算法(Waldhauseretal.， 2000)上加入速度參數(shù)項， 改造成為震源位置參數(shù)和速度結(jié)構(gòu)的聯(lián)合反演， 通過改變速度模型重新計算震源參數(shù)， 使得定位精度進(jìn)一步提高。Gunasekera(2003)結(jié)合simul2000程序反演得到了Geyser地區(qū)的3DVP和VP/VS圖像， 分析了地?zé)醿优c含水飽和度關(guān)系； Haggag 等(2009)應(yīng)用近震層析成像的方法(LET)獲得了埃及Aswan水庫的3D速度結(jié)構(gòu)， 指出速度不均勻的不同深度高速和低速塊體具有不同的地震活動性， 結(jié)果表明上地殼(深度<5km)的地震事件受到巖石中飽和流體的影響， 表現(xiàn)出低VP和高VP/VS或者是高泊松比， 在這深度以下的部分主要是構(gòu)造引發(fā)地震而不是水庫誘發(fā)地震； Zhou等(2011)利用近震層析成像(LET)方法研究了龍灘水庫區(qū)庫區(qū)的3DVP和VP/VS結(jié)構(gòu)， 得到了庫區(qū)地震活動性與低速異常區(qū)的對應(yīng)關(guān)系， 以及庫區(qū)地震活動性與水的作用密切相關(guān)， 地震主要集中在主河流淺源地區(qū)， 且主要分布在距庫區(qū)10～20km范圍內(nèi)。Cuenot等(2006)將simul2000和tomoDD應(yīng)用于Soultz-sous-Forêts地區(qū)， 得出微震震源位置和低速異常區(qū)有明顯的關(guān)系； Dixit等 (2014)將tomoDD方法應(yīng)用于印度Koyna-Warna水庫， 研究了庫區(qū)的地震斷層和結(jié)構(gòu)， 表明重定位震源位置和速度異常分布存在著明顯的相關(guān)關(guān)系， 震源位置主要位于速度梯度較大的區(qū)域。

雖然前人在三峽區(qū)域獲得了很好的研究結(jié)果， 但是也有些不足。 為了能更好地研究三峽庫區(qū)巴東段的上地殼速度結(jié)構(gòu)， 本文利用2009年3月至2010年12月三峽加密觀測臺網(wǎng)26個高頻地震臺的直達(dá)波走時數(shù)據(jù)， 獲得了地震目錄絕對走時數(shù)據(jù)和地震目錄地震事件雙差數(shù)據(jù)； 取李強等(2009)的最小一維模型研究結(jié)果作為初始模型， 結(jié)合雙差層析成像(Zhangetal.， 2003)反演三峽庫區(qū)的震源位置參數(shù)和三維VP、VS結(jié)構(gòu)， 分析速度結(jié)構(gòu)與震源位置的耦合關(guān)系， 討論地震活動性與速度結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

1　方法與地震數(shù)據(jù)

1.1雙差層析成像方法簡介

所謂雙差層析成像方法是指利用2射線路徑相似的地震到時差反演地下速度結(jié)構(gòu)的層析成像方法， 由Zhang等(2003)基于雙差定位方法(Waldhauseretal.， 2000)提出； 其假設(shè)有2個相鄰的地震到同1個臺站的路徑相似， 獲得2個地震的走時殘差之差， 據(jù)以進(jìn)行速度結(jié)構(gòu)的反演。

(1)

式(1)中， τi為事件i的發(fā)震時刻， u代表慢度， 其中震源參數(shù)(x1， x2， x3)、 發(fā)震時刻、 射線路徑及慢度場是未知量。式(1)一般為非線性方程， 為了得到線性方程將其在震源處展開為一階Taylor級數(shù)， 并用三維網(wǎng)格速度模型離散介質(zhì)， 可以得到線性的等式：

(2)

(3)

式(3)也可以寫成

(4)

雙差層析成像方法運用絕對走時和相對走時資料實現(xiàn)三維速度和震源參數(shù)的聯(lián)合反演。該方法首先采用網(wǎng)格節(jié)點法進(jìn)行模型參數(shù)化， 通過劃分空間三維網(wǎng)格， 使用偽射線追蹤法搜索地震波的最小走時路徑， 并計算理論走時及走時對震源位置和慢度的偏導(dǎo)數(shù)， 聯(lián)合使用絕對走時、 雙差走時數(shù)據(jù)進(jìn)行反演。 雙差數(shù)據(jù)主要用于確定震源區(qū)的精細(xì)結(jié)構(gòu)， 絕對走時數(shù)據(jù)主要用于確定震源區(qū)以外的速度結(jié)構(gòu)， 同時雙差層析成像可以通過適當(dāng)調(diào)整速度結(jié)構(gòu)來提高地震定位的精度。 使用該方法可以得到更加精確的速度結(jié)構(gòu)和地震定位結(jié)果， 采用阻尼最小二乘方法反演求解， 在3個方向采取相同的光滑權(quán)重對模型進(jìn)行光滑約束， 同時計算每個節(jié)點的偏微分加權(quán)數(shù)(DWS: Derivative Weight Sum)， 多次迭代直至得到穩(wěn)定的解。

雙差層析成像方法自提出以來， 在斷層(Zhangetal.， 2003， 2005)、 俯沖帶(Zhangetal.， 2004)、 火山(Brownetal.， 2004; Shellyetal.， 2006)和水庫地?zé)釁^(qū)域(Cuenotetal.， 2006; Dixitetal.， 2014)的速度結(jié)構(gòu)的確定方面得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2地震數(shù)據(jù)和反演模型

本文的研究區(qū)域為北緯30°40′～31°20′、 東經(jīng)110°～111°， 主要地表斷裂、 臺站分布見圖1， 其中黑色的圓點為三峽自2005年到2014年12月由中國地震臺網(wǎng)中心提供的MS>3.0地震震中分布(表1)； 在三峽水庫范圍內(nèi)發(fā)生的最高震級分別是2013年12月16日(國際時， 下同)巴東MS5.1地震、 2014年3月26日和30日秭歸仙女山斷裂帶北端及香溪河口的MS4.3和MS4.7地震。三峽加密臺網(wǎng)由中國地震局地質(zhì)研究所建于2009年1月到2011年7月， 由26個地震臺組成； 其中地震檢波器有21個英國L-22型三分向短周期速度擺和5個美國GuralpCMG-3ESPC寬頻地震計； 數(shù)據(jù)采集器均為Reftek130型； 設(shè)置數(shù)據(jù)采樣率為200次/s； 為研究三峽水庫誘發(fā)地震的精確位置以及三維速度結(jié)果提供了豐富可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(馬文濤等， 2010)。

表1　三峽庫區(qū)2005—2014年震級>3.0地震事件統(tǒng)計表

Table1　Statistics of earthquake magnitude greater than 3.0 in Three Gorges Reservoir area from 2005 to 2014

發(fā)震時刻(國際時)緯度(N)/(°)經(jīng)度(E)/(°)深度/kmMSMS7mLmBmB參考地點2014-09-24,00:28:25.031.10110.1873.83.7中國東南部2014-05-25,22:40:56.930.93110.7663.63.44.04.04.1中國東南部2014-03-29,16:24:44.630.91110.7854.64.45.04.64.8中國東南部2014-03-26,16:20:05.830.92110.79104.44.04.84.44.8中國東南部2013-12-27,14:31:22.731.05110.1053.73.63.83.8中國東南部2013-12-16,05:04:52.331.10110.45105.15.05.25.15.2中國東南部2012-10-30,19:42:38.930.92110.7773.63.43.9中國東南部2008-11-29,18:43:24.931.14110.60133.0中國東南部2008-11-22,08:01:15.731.02110.7794.44.24.54.64.9中國東南部2008-11-20,17:04:19.931.27110.1663.2中國東南部2008-09-26,21:55:17.630.86110.84114.03.64.04.04.3中國東南部2008-08-06,13:04:31.031.31110.13143.4中國東南部2008-06-02,04:09:38.131.18110.28153.0中國東南部2008-04-21,01:58:43.130.83110.38183.2中國東南部2008-04-16,12:58:02.831.13110.00143.2中國東南部2008-02-12,06:07:14.230.96110.67193.2中國東南部2008-02-11,09:25:07.531.40110.98143.1中國東南部2008-01-27,15:36:03.831.05110.54183.5中國東南部2007-10-06,16:16:22.030.87110.61183.4中國東南部2007-09-26,05:46:53.230.97110.50163.1中國東南部2007-09-22,19:48:21.530.97110.37293.1中國東南部2007-07-10,09:53:19.731.16110.38153.1中國東南部2006-03-12,09:54:56.731.08110.15183.23.33.3中國東南部2005-09-22,07:30:59.631.07110.45183.83.43.5中國東南部

注共計24個地震事件， 中國地震臺網(wǎng)中心(CENC)提供。

根據(jù)2009年3月至2010年12月的觀測數(shù)據(jù)， 一共得到5,275個地震事件， P波走時43,538條， S波走時43,385條， 平均每個地震事件有7個清晰記錄臺站。為了排除震相判讀錯誤或非地震事件的影響， 結(jié)合走時曲線(圖2)， 挑選出清晰可用的地震事件5,224個， P波走時41,423條， S波走時42,345條。

圖2　三峽庫區(qū)2009年3月到2010年12月數(shù)據(jù)的地震震相走時曲線Fig. 2　The travel time curves of seismic waves recorded fromMarch 2009 to December 2010 in the Three Gorges Reservoir area.a 初始地震走時； b 挑選后的地震走時

為了提高雙差層析成像的反演精度， 從給出的5,224個地震事件中重新挑選， 限制震中距<100km， 事件對間距<15km， 并且每個地震最少記錄臺站數(shù)為10個， 最終用于反演的地震事件數(shù)減少到4,244個。根據(jù)地震臺站和地震震中的分布的實際情況， 保證每個網(wǎng)格點有足夠的射線通過(圖1， 3)， 其中在110.2°～110.8°E、 30.8°～31.2°N范圍內(nèi)， 深度8km(在仙女山斷裂帶北端香溪河口附近， 射線能夠保證深度在10km以上)以上的射線密度能夠滿足速度計算精度的需要(圖3)。

考慮到地震臺站主要分布在長江沿岸， 網(wǎng)格劃分主要沿長江水域， 網(wǎng)格中心位于31.0°N， 110.5°E；X指向E， 范圍-35～45km；Y指向N， 范圍-20～25km； 間隔都為5km。 根據(jù)馬文濤等(2010)震源位置精定位和李強等(2009)最小一維速度模型研究結(jié)果， 垂直向下的深度層分別取0.0km、 2.0km、 5.0km、 8.0km、 11.0km、 14km和20km， 將速度模型分為7層(表2)建立相應(yīng)的反演網(wǎng)格， 波速比取1.73， 反演過程中計算三維節(jié)點速度， 節(jié)點以外區(qū)域的速度值通過插值給出。

圖3　雙差層析成像地震事件震中分布圖、 深度剖面圖和統(tǒng)計圖Fig. 3　The epicenter distribution map， depth profile and statistical chart of the seismic event by double difference tomography.

2　三維VP、 VS圖像

結(jié)合獲得的最小一維速度模型， 采用阻尼最小二乘(LSQR)算法， 設(shè)置3個方向的平滑加權(quán)數(shù)為30， 通過16組32次迭代走時殘差從0.359,6s降到0.027,5s， 獲得了三峽水庫研究區(qū)域內(nèi)的三維VP、VS結(jié)構(gòu)。反演得到的速度結(jié)構(gòu)的可靠性主要通過偏微分加權(quán)數(shù)DWS(Derivative Weight Sum)評價， 研究表明當(dāng)DWS>100時(Scarfietal.， 2007)反演結(jié)果具有較高的可靠性。

圖4 中分別表示了三峽庫區(qū)不同深度P波和S波速度結(jié)構(gòu)的水平剖面圖； 白線包圍的區(qū)域DWS>100， 黑色點表示上、 下層界面之間的地震震中平面位置。從圖4 可以看出三峽庫區(qū)的速度結(jié)構(gòu)存在明顯的橫向不均性， 速度變化區(qū)主要集中在長江流域及其支流， 隨著深度的增加， 速度橫向不均勻性減弱， 在Z=2km和Z=5km處橫向不均勻表現(xiàn)得最為突出。在其淺部0～5km內(nèi)， 高橋斷裂帶、 牛口斷裂帶和仙女山斷裂帶北段都存在著3個局部高速區(qū)。 這些高速區(qū)都在這些斷裂帶上， 秭歸盆地東南側(cè)、 沿渡河地區(qū)表現(xiàn)出明顯的低速， 這與李強等(2009， 2011)的研究結(jié)果較為一致。 但在5～8km范圍內(nèi)， 高速區(qū)變成了巴東北岸和長江沿岸兩地， 范圍也較大， 走向變成了近EW向條帶。S波在秭歸盆地表現(xiàn)為低速區(qū)， 在仙女山斷裂地區(qū)則為高速區(qū)。

從震源深度的分布情況來看(圖4， 5)， 在不同深度處的震中投影與地表斷裂和速度結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系十分密切。 在巴東北岸板橋河附近， 地震震中分布與EW向斷裂基本一致， 并且震中位置多位于VP、VS高低速轉(zhuǎn)換的地區(qū)(圖5a)， 呈陡立分布。 在仙女山斷裂地區(qū)的地震事件則沒有表現(xiàn)出沿斷裂線性分布的情況， 但大致位于高低VP、VS轉(zhuǎn)換的區(qū)域(圖5b)。 重建的速度圖像表明三峽庫區(qū)的發(fā)震與斷裂和速度轉(zhuǎn)換帶分布有明顯的耦合關(guān)系。在巴東、 板橋河和泄灘地區(qū)， 震中沿斷裂線性展布， 距離長江水系不超過5km， 震源主要集中在波速過渡地區(qū)。

圖4　不同深度速度模型的水平面投影圖Fig. 4　The velocity model graph in horizontal plane projection at different depths.a VP 模型， b VS 模型； 黑色圓點為震中投影， 白色等值線DWS=100

為了研究巴東和仙女山地區(qū)3次較大地震的發(fā)震區(qū)域(圖1 中的紅點位置)的速度結(jié)構(gòu)， 圖5 給出了X=-5km與Y=10km、X=25km與Y=-10km的速度剖面圖。巴東速度異常主要在5km深度左右(圖5a)， 將距離平面±2.5km的地震事件投影到剖面上， 發(fā)現(xiàn)震中分布與速度轉(zhuǎn)換帶之間存在明顯的耦合關(guān)系； 相反的區(qū)域地震事件則要少一些。速度剖面圖顯示， 在高橋斷裂以東到板橋河之間存在1個近乎直立的微震面， 深度大約6km， 且該微震面兩側(cè)速度差異很大， 微震面底端與趙凌云等(2014)用CAP擬合的震源深度相吻合。在秭歸地區(qū)發(fā)生的2次震級較大的地震， 震源位置與速度異常區(qū)較為吻合， 微震面兩側(cè)存在很大的速度差異， 仙女山地區(qū)2次較大地震(圖5b中的紅五角星)都處于該微震面上。

3　討論

表2　三峽庫區(qū)P波分層速度模型(李強等， 2009)

Table2The layered velocity model of P wave in Three Gorges Reservoir area (after LI Qiangetal.，2009)

利用雙差層析成像方法與三峽加密觀測臺網(wǎng)記錄的2009年3月到2010年12月地震數(shù)據(jù)， 反演出的三峽庫區(qū)上地殼P波速和S波速區(qū)域出現(xiàn)2個高VP值、 上低下高VS值區(qū)(圖4， 5)。

巴東北部神農(nóng)溪兩岸和泄灘西區(qū)域， 存在1個近EW向的高VP條帶區(qū)域，VS值上低下高、 西高東低。較小地震的平面分布呈3條近EW向的條帶狀， 主要表現(xiàn)為沿高橋斷裂的線性展布、 巴東以北板橋河以西的線性分布和泄灘西區(qū)的微震線性分布； 剖面陡立、 向N傾， 沿P波和S波速高低過渡帶分布， 2013年12月16日巴東MS5.1地震正是發(fā)生在板橋河以西的微地震條帶東端處， 初步認(rèn)為該地震可能是微小地震活動引起滑動面擴展， 進(jìn)而產(chǎn)生較大的破裂， 與NE向的高橋斷裂帶活動沒有多大關(guān)系。 它是近EW向斷裂活動的結(jié)果， 繼承了新構(gòu)造運動， 與形成長江水系的構(gòu)造原因類似。這個解釋不同于蓄水后巴東北岸地震與高橋斷裂帶活動相關(guān)(鐘以章， 1990； 李強等， 2009， 2011)， 也不同于它們是巖溶塌陷引起的認(rèn)識(廖武林等， 2007)。香溪河口附近地震沿著NNW向的仙女山斷裂帶分布， 地質(zhì)剖面顯示出地震陡立線性分布， 沿著高VP值、 上低下高VS值區(qū)的過渡帶展布， 2014年3月26日秭歸MS4.3地震和29日秭歸MS4.7地震分別位于不同的深度， 說明這2次地震是在庫水作用下仙女山斷裂帶不同深度錯動的結(jié)果。

反演得到的速度結(jié)構(gòu)和微震分布與斷裂具有明顯的一致性(圖5)。在巴東以北板橋河附近存在1個E傾的速度轉(zhuǎn)換帶， 微震在該轉(zhuǎn)換帶集中分布， 微震面與近EW向地層一致。 仙女山地區(qū)速度梯度帶和微震的陡立線性分布與仙女山斷裂及九灣溪斷裂一致， 圖5b清楚地揭示了仙女山斷裂的深部剖面形態(tài)和高傾角逆沖斷裂的性質(zhì)(陳學(xué)波等， 1994)。

三峽庫區(qū)上地殼P波速度和S波速度區(qū)域出現(xiàn)2個高VP值、 上低下高VS值區(qū)， 既不同于印度Koyna-Warna水庫(Dixitetal.， 2014)和中國龍灘水庫(Zhouetal.， 2011)的高VP和低VS特征， 也不同于埃及Aswan水庫(Haggagetal.， 2009)低VP和高VS特征， 這是因為不同水庫存在著不同的斷裂構(gòu)造條件， 雖然沒有相同的地震活動規(guī)律， 但研究方法是可以借鑒的。 不同水庫區(qū)的速度異常體是客觀存在的。通過水庫不同蓄水階段監(jiān)測庫區(qū)地震， 計算上地殼P波速度和S波速度場， 及時發(fā)現(xiàn)VP值、VS值異常區(qū)， 比較波速異常區(qū)分布、 規(guī)模， 探討與發(fā)震構(gòu)造的關(guān)系， 可以成為1種預(yù)測水庫誘發(fā)地震危險性的有效方法。

按照水庫誘發(fā)地震震級與微震分布長度統(tǒng)計關(guān)系*馬文濤等， 2011， “十二五”國家科技支撐重點課題研究報告： 典型水庫誘發(fā)地震危險性評定技術(shù)及預(yù)警技術(shù)研究(2008BAC38B04)。：MS=3.2logL+2.2， 在巴東北岸板橋河附近的微震分布長度為9km， 計算得到預(yù)測的地震震級為5.2級； 在香溪河口郭家壩附近， 微震的分布長度為8km， 預(yù)測的地震震級為5級， 統(tǒng)計結(jié)果與實際已經(jīng)發(fā)生的地震震級較為接近。

4　結(jié)論

本文利用高質(zhì)量的三峽加密臺網(wǎng)觀測走時數(shù)據(jù)， 反演了三峽庫區(qū)的三維速度結(jié)構(gòu)。 根據(jù)不同深度的速度重建圖像， 結(jié)果表明在上地殼波速場變化與震源位置存在耦合關(guān)系； 地震主要受斷裂的控制， 同時地震活動性可能與庫水沿裂隙、 暗河等的滲透有關(guān)。結(jié)合地表斷裂和長江流域水系的分布情況， 綜合分析聯(lián)合反演得到的震源位置參數(shù)和三維速度結(jié)構(gòu)圖像， 可以得到以下幾點認(rèn)識。

(1)雙差層析成像方法反演出的三峽庫區(qū)上地殼P波速度和S波速度區(qū)域出現(xiàn)2個高VP值、 上低下高VS值區(qū)； 在巴東北部神農(nóng)溪兩岸和泄灘西區(qū)域存在1個近EW向的條帶狀波速異常區(qū)， 在香溪河口附近也存在著1個面狀波速異常區(qū)。

(2)三峽庫區(qū)較小地震分布成條帶狀， 剖面陡立， 沿著P波和S波速高低過渡帶發(fā)生。 2013年12月16日巴東MS5.1地震、 2014年3月26日秭歸MS4.3地震和29日秭歸MS4.7地震的發(fā)生就是因為不連續(xù)結(jié)構(gòu)面不斷貫通、 巖石強度弱化的結(jié)果。

(3)巴東北岸神農(nóng)溪和板橋河區(qū)域微震與地震、 斷裂走向具有一致性， 同時微震面與速度梯度帶揭示了仙女山斷裂和九灣溪斷裂的高傾角性質(zhì)。

致謝感謝審稿專家對本文詳細(xì)的審閱以及所提出的寶貴意見。

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基于行程時間比的交通指數(shù)計算是指在一定的統(tǒng)計時間內(nèi)計算每個路段實際行程時間與暢通狀態(tài)下行程時間的比值，即TTI，如某路段行程時間比1.2，表示該時刻花費的時間比暢通狀態(tài)多0.2倍，路網(wǎng)中每個路段均參與計算，加權(quán)得到全路網(wǎng)的行程時間比，有的轉(zhuǎn)換成0～10的指數(shù)，有的直接用行程時間比作為指數(shù). 路段暢通狀態(tài)下的旅行時間通常采用累積速度排序，取85%分位數(shù)作為暢通流速度. 美國德州交通研究院最早提出TTI[1-3]，國內(nèi)高德、滴滴等互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)在城市擁堵排名應(yīng)用較多.

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Abstract

In this paper， using the double difference tomography method， the P wave and S wave velocity structures of the earth’s crust beneath the Three Gorges Reservoir are inversed based on the high-resolution seismic data of seismological stations recorded from March 2009 to December 2010. According to the research results， the P wave and S wave crust velocity zones in the Three Gorges Reservoir area show a highVPvalue area and aVSvalue area with value low in the lower part and high in the upper part， distributing respectively at both sides of Shennongxi River to western Xietan in the north of Badong and near the outlet of the Xiangxi River at the northern section on Xiannvshan Fault. In the region from the two sides of Shennong River in the north of Badong to the western Xietan， microseisms are distributed in three zones in near east-west direction， with steep and north-dipping sections， spreading along the high- to- low velocity transition zone of the P and S wave. On the northern section of Xiannvshan Fault， small earthquakes are distributed along the NNW-trending Xiannvshan Fault， and the geological section reveals a steep and linear distribution along the transitional zone between the highVPvalue area and theVSvalue that is low in the upper and high in the lower part. Joint inversion results show a good consistency of the planes of the microseisms with the distribution of active faults.

A PRELIMINARY STUDY ON UPPER CRUSTAL VELOCITY STRUCTURE IN THE THREE GORGES RESERVOIR AREA

LUO Jia-hongMA Wen-tao

(KeyLaboratoryofActiveTectonicsandVolcano，InstituteofGeology，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100029，China)

double difference tomography， P and S-wave velocity structure， upper crust structure， Three Gorges Reservoir

2015-04-27收稿， 2015-11-05改回。

中國地震局2015年度全國地震監(jiān)測常規(guī)任務(wù)(272)和“十一五”國家科技支撐重點課題(2008BAC38B04)共同資助。
*

馬文濤， 副研究員， E-mail: wentaoma@sina.com。

P313.3

A

0253-4967(2016)02-329-13

羅佳宏， 男， 1989年4月出生， 2013年7月云南大學(xué)地球物理系固體地球物理專業(yè)本科畢業(yè)， 現(xiàn)為中國地震局地質(zhì)研究所地球物理學(xué)專業(yè)碩士研究生， 主要從事地震層析成像、 近場地震學(xué)、 誘發(fā)地震等研究工作， E-mail: ljh1771@163.com。

doi:10.3969/j.issn.0253- 4967.2016.02.008