结构复杂地区Pn-Pg震源深度测定方法改进研究-以龙门山地区为例

Focal depth is one of the most important parameters in seismology. Accurate focal depth is essential for the study of crust strength and stress, the Earth's interior structure, and earthquake hazard evaluation. However, the station networks are still sparse in many regions in China, and the focal depth accuracy determined by traditional travel time method can not satisfy the requirements of scientific study. The first arrivals of local Pg and regional Pn can be identified easily and picked accurately. By using these first arrivals, the Pn-Pg method can minimize the error of origin time, and improve the distribution of ray take-off angle and vertical slowness in to focal depth determination. The proposal utilizes the Pn-Pg method to determine the focal depths of aftershocks of Wenchuan earthquake in Longmen Shan region. We will improve the Pn-Pg method by focal depth term and reference event, and analyze the effects on the focal depth accuracy of the velocity structure, the distance to the reference event, the error of earthquake horizontal location, and the number of Pn and Pg arrivals. In this study, we will develop the Pn-Pg method to improve the accuracy of focal depth determination in the region with sparse stations and complex structures.

地震的震源深度是地震学重要参数之一，准确的震源深度对于地壳的介质强度与应力状态、地球内部结构、地震灾害评估等研究具有重要意义。然而,我国大部分地区台网仍比较稀疏，传统到时方法测定的震源深度精度尚不能达到科学研究和防震减灾的要求。Pn-Pg方法利用近台初至Pg和远台初至Pn波到时差，减小了发震时刻影响、显著改善了射线离源角分布，从而增强了对震源深度的约束；该方法在结构相对简单地区效果较好，然而在结构复杂地区的效果尚无系统研究。本申请选择结构相对复杂的龙门山地区，利用理论数据和汶川地震余震数据，研究结构复杂地区Pn-Pg方法测定震源深度的效果。通过深度修正项和标准地震相对定位方式改进Pn-Pg方法，分析三维结构模型、标准地震与待测地震距离、深度修正项空间范围、地震水平位置、Pn/Pg数据比例等因素对Pn-Pg方法测定震源深度的影响，以提高在台网稀疏、结构复杂地区进行震源深度测定的精度。

本项目选择结构复杂的龙门山地区，利用已经多种方法较好确定深度的汶川地震余震数据，分析了Pn-Pg方法在结构复杂地区测定地震深度的效果，研究速度和地壳厚度模型、地震水平误差等因素对Pn-Pg方法的影响，发展和改进了基于深度修正项和标准地震的Pn-Pg方法，提高了台网稀疏、结构复杂地区的地震深度测定精度。本项目识别和拾取了高质量的Pg、Pn震相到时数据，并使用Pn-Pg方法测定了标准地震的震源深度。发展了标准地震的Pn-Pg定深方法并开发了相关软件代码。结合理论数据和实际数据，分析了模型、Pn/Pg数据比例、水平位置误差等因素的影响，改进完善了Pn-Pg方法。本项目为准确测定地震的震源深度提供了一种可靠有效的方法，具有重要的科学意义和应用价值。相关软件代码已提交给广东省地震局进行实际测试。