Sbox地震定位方法在洱源台阵的应用

冯向东，王晓山，赵志远，王凯英

（1.河北省地震局,石家庄,050021；2.中国地震局地质所,北京,100029）

0 引言

地震定位是地震学最基本的问题之一，提高定位精度是地震学家一直研究的重要课题之一[1]，精确的震源位置对于确定发震构造、剖析发震机制等至关重要。随着数字地震观测技术的迅速发展，对地球内部结构与地震震源的研究越来越深入，对地震定位的精确度要求也越来越高。短周期密集台阵技术随之形成、完善，并逐渐广泛应用于地震重点监视区，地震实验场等场所。2018年马瑾院士研究团队在滇西北地区布设了由30个短周期台站组成的台阵[2]，用于亚失稳野外观测研究实验，获得大量微震数据，为滇西北地区地震构造研究提供了珍贵的数字观测资料（图1）。滇西北地区处于青藏高原东南缘、川滇菱形块体西南部，受印度板块与欧亚板块碰撞作用的影响，新构造活动显著，发育着众多受近南北向断裂控制的地堑或半地堑盆地，构成了“Z”字形的滇西北裂陷带[3-4]。该区域历史上M≥6.0地震频发，且大多发生在主要断裂及其附近区域。2021年5月21日在漾濞县发生了MS6.4地震，此次地震共造成37人伤亡，其中死亡3人，重伤9人，云南台网和亚失稳台阵记录到了丰富的前震和余震。本文利用XCOLOC程序[5]，采用Sbox方法对滇西北地区（25°～27°N，99°～101°E）地区2018年3月1日—2021年5月21日的地震重新定位，验证定位方法的可靠性，探讨分析云南漾濞MS6.4地震序列的空间分布特征。

图1 研究区域断裂构造及地震分布图

1 Sbox方法和XCORLOC软件包

XCORLOC是一个Fortran计算机程序包[5]，集成了特定震源台站校正定位方法相关程序，可进行单事件定位、静态台站校正项定位、特定震源台站校正项定位、收缩源特定台站校正项定位和波形互相关数据定位。Riehards-Dinger和Shearer在2000年提出特定震源台站校正地震定位方法（SSST）[6]，该方法中台站校正项是随震源空间位置变化的函数。Riehards-Dinger和Shearer应用特定震源台站校正法对南加州地震进行精确定位研究。Lin于2005年对上述方法加以改进，形成收缩箱特定源台站校正地震定位方法（Sbox），即选择每个地震事件周围指定半径球面内所有地震的残差为该地震计算在各个台站的校正值，且在迭代过程中不断缩小选震半径，直至到指定的某个最小值。该方法采用比传统最小二乘法更稳健的范式（L1和Hygrid L1-L2）进行迭代的网格搜索方法。经过测试发现，该方法与主事件法及双差法定位能力相当，且数据量大时运行速度较双差法快，还可以使用特定的地形做校正，以避免显著地形起伏产生的人为影响[7-10]。

2 数据准备及震相报告预处理

2.1 高程文件准备

滇西北地区处于青藏高原东南缘，地质构造复杂，地形对照性强，起伏大，最低处577 m多，最高处高程5 190 m多，为了避免高程起伏带来的影响，高程校正必不可少。综合考虑计算效率和计算精度，利用GMT程序获取30 s分辨率的高程数据，并转换为程序包所需的格式。

2.2 震相报告预处理

我们收集了亚失稳台网、云南固定台网和临时台网记录到的2018年3月1日—2021年5月21日23 731个地震事件的震相报告。震相到时数据对于地震定位结果的合理性与可靠性至关重要，对搜集到的震相报告数据进行筛选必不可少。首先剔除掉重复震相及震中距超过200 km的震相，然后删除掉与和达曲线偏离较大的震相，最后剔除掉少于4个台站记录的地震事件（图2）。经预处理后共获得18 184个地震事件用于重新定位。

图2 Pg、Sg走时数据筛选图

2.3 速度结构模型

地震定位选用的速度结构模型如表1所示，模型10 km深度以内的上地壳速度值来自Velest程序反演得到漾濞地区最小一维速度结构模型，10 km以下的界面深度及其速度值则采用接收函数和面波反演得到的结果[11-12]（表1）。根据此速度模型使用deptable命令准备走时表。

表1 速度结构模型

3 结果分析

3.1 地震重定位结果总体特征

在定位过程中，有1个地震震中位置变化过大导致程序运行终止，剔除这个地震后定位顺利完成，因此，实际完成定位地震数量为18 183个。经过分析发现，重定位结果中出现了758个定位异常的地震，深度为0。进一步剔除这些定位异常的地震，最终完成定位地震数量为17 425个。定位过程中丢失地震数量相对较少。重定位前后震源深度分布差别明显，重定位后深度以8 km为中心近正态分布（图 3）。

图3 重定位前后震源深度分布柱状图

重定位后地震震中分布丛集性和线性有所增强，与附近断裂展布一致性更好。该区地震活动的主要特点是多数震中在空间上具有围绕断陷盆地集中分布的现象，地震分布受到盆地展布控制，与断裂带走向一致[13]（图 4a、4b）。

通过东西向深度剖面 L1L1′（图 4c、4d），可以看出在深度分布上位置的改善，形成了更紧凑的空间分辨率，可以更清楚地显示众多受近南北向断裂控制的沿东西向排列分布的地堑或半地堑盆地

图4 定位前后震中在地表分布图

3.2 漾濞地震序列分析

2021年云南漾濞MS6.4地震属于典型的前震-主震-余震型事件，前震和余震都极为丰富，自2021年5月18日0时—21日23时，包括主震共发生了MS5.0以上地震4次，按照发震先后，文中命名为EQ1、EQ2、EQ3、EQ4。其中 EQ1为 MS5.6前震，EQ2为主震，EQ3、EQ4为2次强余震。距离本次地震最近的维西-乔后断裂北起雪龙山东麓白济讯，经维西、乔后止于点苍山西南，整体呈现右旋走滑状态[14]。

从序列的震中分布看，地震序列呈NW向线性展布，重定位结果线性更加明显。主震在北西端，前震、余震在主震东南方向，且主震和余震、前震之间空段明显。地震序列又分为3丛，以前震EQ1为中心的中间一丛、EQ3及附近向东南展布一丛、EQ4周边一丛。EQ4周边一丛定位前丛集性不明显，定位后相对集中（图5a、5b）。

重定位前震源深度水平层状明显，横向分辨率较低，漾濞地震序列与此前发生的背景地震界限不甚明显。重定位后震源深度分布整体丛集性明显改善，水平成层的现象消失，图像锐化清晰，横向、纵向分辨率明显增强，漾濞地震序列地震震源体的分布边界更加清晰。

BB′剖面（图 5e、5f）中漾濞地震序列（红色点）可以清晰地勾勒出近垂直的NW向地震断层面。AA′剖面上地震分布则清晰地显示出存在倾向SE、走向NE的地震断层面。为了能更清晰地显示，将图5中AA′剖面地震重新放大绘制（图6）。

图5 漾濞地区定位前后震中分布图

AA剖面5月18日以前和之后地震在空间上具有明显的补位现象，5月18日后漾濞地震序列整体分布勾勒出一个破裂面，其左、下界面比较明显（图6），而此界面恰恰是5月18日之前的地震相对密集地带。漾濞地震属于单侧破裂，破裂方向为自北西向南东方向。在漾濞地震前几年或更长一段时期内，破裂面北西端及深部小地震发育，形成预破裂。而震前在漾濞地震震源区则形成相对地震空区，直至漾濞地震序列发生后填补了该空区。

图6 AA′剖面漾濞地区定位前后震源深度分布图

4 结论

通过以上分析可以得到下述结论：

1）Sbox方法在地震重定位过程丢失地震数量较少，重定位结果可显著锐化地震分布图像，增强地震丛集性，从而提高地震分布对深部构造的分辨率，以便开展发震构造及破裂过程的精细研究。

2）漾濞MS6.4地震序列震源深部分布与背景地震在空间上补位现象较为明显，破裂方向为自北西向南东方向，据此可推断漾濞地震属于单侧破裂。

3）在漾濞地震前几年或更长一段时期内，破裂面北西端及深部小地震发育，形成预破裂，震前在漾濞地震震源区形成相对地震空区，直至漾濞地震序列发生后填补了该空区。我们将结合中小地震的震源机制解进一步分析该震源区的应力演化特征，以期达到寻找震前亚失稳现象的目标。