Evaluation of 3D crustal velocity models in North China using regional earthquake travel time data
-
摘要: 本研究利用国家地震台网131个地震台站2009—2016年记录的1 749次近震的初至P波和S波走时数据，与采用快速行进方法正演计算得到的华北地区4个三维地壳速度模型对应的走时数据进行对比，通过统计分析的方法，评价这4个速度模型与真实地下结构的近似程度。结果表明：4个速度模型在大范围内存在较高的一致性，在整个研究区内（111°E—119.5°E，37°N—42°N），Shen等的模型（简称“S模型”）相对优于Fang等的模型（简称“F模型”）和Duan等的模型（简称“D模型”），Laske等的Crust1.0模型（简称“C模型”）相对较差。我们认为该结果与上述几个模型所使用的数据及其分辨率有关。对于研究区域内的构造单元，D模型在燕山褶皱带西南部、太行山山前构造带西北部和沧县隆起区表现较好，F模型在太行山隆起区中部、沧县隆起北部、黄骅凹陷区和燕山褶皱带表现较好，S模型在西部地块、山西凹陷区、太行山山前构造带和冀中凹陷区表现较好，C模型无明显连片表现较好区域。Abstract: Due to the differences in research methods and data, there may exist multiple velocity models in the same area, but the reliability of these models usually lacks systematic and objective assessment. In this study we compare the observed first arrival time data of P-wave and S-wave of 1 749 earthquakes from 2009 to 2016, which were recorded by 131 seismograph stations of the National Seismological Network in North China, with the predicted travel time data from four 3D crustal velocity models in North China using the fast marching method. Then, using statistical analysis we evaluate the relative merits of these four models with respect to the real underground structures. The results reveal that the large-scale pattern generally shows consistency for these four models. Within the entire studied area, the model proposed by Shen et al （referred to as " S model”） is relatively better than the model proposed by Fang et al （referred to as " F model”） and Duan et al （referred to as " D model”）. The Crust1.0 model （referred to as " C model”） is relatively worse. We think that the reasons for this result are related to the differences in data used in model construction and the associated resolution. For different tectonic units in the studied area, the D model performs better in the southwestern part of the Yanshan folded belt, northwestern part of the Taihang mountain foreland tectonic belt, and the Cangxian uplift area. The F model performs better in the central part of Taihang mountain uplift, northern part of the Cangxian uplifted area, the Huanghua depression, and the Yanshan fold belt. The S model appears better in the western block, the Shanxi depression area, the Taihang mountain foreland tectonic belt, and the Jizhong depression area. There is no obvious large continuous area where the C model performs better. Our study has certain positive significance for further accuracy improvement of the regional crustal velocity models and the earthquake location study based on 3D models.
-
引言
山东地区位于中国大陆东部，自中生代以来经历了复杂的地质构造运动，如中生代早期华北地块与扬子地块的碰撞、中生代中晚期的华北克拉通破坏以及新生代以来的拉张变形等。陆地区域内发育沂沭断裂带（郯庐断裂带山东段）和聊考断裂带两大断裂系统，北部海域发育张家口—蓬莱断裂带，导致地震活动频繁，并伴有大地震的发生，如1668年郯城M8.5地震，造成了重大的人员伤亡和经济损失。
2003年6月5日和2020年2月18日，山东省最大的两个城市青岛和济南分别发生了一次M4.1地震（图1），虽然未导致较大的人员伤亡和经济损失，但由于其发生于人口均近千万的两大城市，且有感范围较大，余震次数较多，而上述两个地区通常被认为属于“弱震”区，因此，这两次地震仍然引发了非常大的关注。前人综合余震重定位结果、震源机制解等数据，推测这两次地震可能属于相对完整岩体条件下的一次新破裂活动（潘元生等，2004）或区域构造应力作用下附近断裂或次级派生断裂活动的结果（张斌等，2020）。另外，自2000年以来，山东半岛地区相继发生了崂山震群、乳山震群和长岛震群，但目前上述发震区尚未有高精度的层析成像数据，速度结构与发震机理仍不清楚。因此，有必要查明上述地区的浅部及深部速度结构形态，探讨速度结构与地震发震机理之间的关系，为后期的防震减灾提供理论支持。
![]()
图 1 山东及周边地区构造分区图（修改自苏道磊等，2016）Figure 1. Tectonic settings in and around Shandong area （modified from Su et al，2016）1. 数据与方法
本文所用数据来源于山东及邻区96个台站（图2a）记录的区域内地震事件的P波和S波到时数据，主要分为两部分：第一部分为1975年1月至2014年1月发生的天然地震事件（苏道磊等，2016）；第二部分为2016年1月至2019年12月发生的天然地震事件。原始数据共包含7 271个地震事件。
![]()
图 2 台站（a）及地震（b）分布图Figure 2. Distribution of seismic stations （a） and local earthquakes （b） used in this study为保证反演结果的准确性，需要对地震事件进行严格挑选，设定标准如下：① 每个地震事件至少被4个台站接收；② 震相走时残差绝对值小于3.0 s；③ 重定位前后，发震时刻偏差小于2.0 s，水平向偏差小于6 km，震源深度偏差小于8 km。最终筛选出4 652个地震事件，包括3万6 482个P波震相到时和3万2 600个S波震相到时用于成像反演（图2b）。
本文采用TOMOG3D三维层析成像反演方法（Zhao et al，1992）。该方法采用三维网格节点表示空间的速度分布，空间内每一点的速度值由周围八个节点的速度值进行线性插值获得，允许三维空间内存在间断面，通过伪弯曲算法快速准确地计算射线路径和走时，并能够同时处理近远震及后续震相到时数据。
合适的一维初始速度模型对最终反演结果的准确性至关重要。苏道磊等（2016）分别测试了三个初始速度模型：① 鲁西地区地壳速度模型，同时考虑莫霍面起伏（嘉世旭，张先康，2005）；② 山东地震台网定位用地壳速度模型；③ 华北地区地壳速度模型（陈立华，宋仲和，1990）。测试结果表明，鲁西地区地壳速度模型的走时残差均方根最小，也更符合真实地层情况，而华北地区地壳速度模型走时残差远大于其它两个速度模型。因此，本文仅对比前两个初始速度模型的走时残差，并同时考虑莫霍面起伏的影响。其中，莫霍面埋深数据来自于CRUST1.0模型（Laske et al，2013）和郑宏等（2021）利用接收函数反演得到的山东地区莫霍面埋深等（图3）。初始S波速度模型由P波速度除以1.732得到。
![]()
图 3 基于不同模型反演所得的莫霍面埋深（a，b）及本研究所用莫霍面埋深（c）Figure 3. Moho depths inverted from different models （a，b） and used in this study （c）经过计算，上述两个初始速度模型的残差均方根分别为0.841 s和0.860 s，走时残差分布如图4所示。对比发现，鲁西地区速度模型要优于山东地震台网定位用地壳速度模型，与苏道磊等（2016）的结论相似。因此，后续的层析成像反演采用鲁西地区速度模型，并考虑莫霍面起伏的影响。
![]()
图 4 使用鲁西地区地壳速度模型（a）和山东地震台网定位用地壳速度模型（b）在地震重定位前后所得的走时残差分布图Figure 4. Travel time residual distribution based on crustal velocity model in Luxi area （a） and Shandong seismic network （b） before and after relocation本研究中，初始模型三维网格节点横向间隔为0.2°×0.2°，纵向上分别在1，10，20和30 km深度处设置节点层。反演前，基于初始速度模型和原始到时数据对所有地震事件进行了重新定位。重定位前后的走时残差分布如图4所示，重定位后的总体走时残差均方根由0.841 s降低到0.649 s，其中P波走时残差均方根由0.792 s降低到0.620 s，S波走时残差均方根由0.893 s降低到0.680 s，说明地震定位精度有了较大幅度的提高。走时残差绝大多数位于±2 s以内，因此选择走时残差在±2 s以内的震相参与最终的成像反演。反演采用带阻尼和平滑因子的最小二乘（least squares QR-factorization，缩写为LSQR）方法（Paige，Saunders，1982）得到最终的三维速度结构。通过大量的测试，P波和S波速度反演采用的最优阻尼和平滑因子均为5.0和50.0 （图5）。
![]()
图 5 P波（a，b）和S波（c，d）成像中不同阻尼和平滑因子对应的三维速度模型标准差与走时残差均方根关系曲线Figure 5. Trade-off curves between the standard deviation of the 3-D velocity model and the root-mean-square of travel time residual according to the damping （a and c） and smoothing （b and d） parameters for P- （a，b） and S-wave （c，d） tomographies2. 分辨率测试
在分析成像结果之前，需要对成像结果的可靠性进行评估，一般采用检测板（checkerboard）方法（Zhao et al，1992）。在该方法中，首先将三维空间内相邻网格节点分别设置±3%的速度扰动，然后利用相同的地震和台站分布计算理论走时，并在计算理论走时过程中加入标准差为0.1 s的随机误差来检测计算稳定性。随后对得到的理论走时在初始一维速度模型的基础上进行反演，通过对比三维网格节点处扰动值的恢复情况对成像结果的可靠性进行评估。如果反演后扰动值与反演前扰动值的分布相似，则说明分辨率较好。
图6显示了横向间隔分别为0.33°×0.33°，0.4°×0.4°和0.5°×0.5°的分辨率测试结果。结果显示，对于P波和S波成像结果，研究区内大部分地区的分辨率能达到0.4°×0.4°，部分地区如鲁西南地区和山东半岛地区可达到0.33°×0.33°的分辨率。其中：网格间距为0.33°×0.33°时，P波和S波检测板扰动值恢复准确性分别达到74%和81%，振幅恢复达到70%的比例约为47%和59%，振幅恢复达到100%的比例约为32%和41%；网格间距为0.4°×0.4°时，P波和S波检测板扰动值恢复准确性分别达到76%和82%，振幅恢复达到70%的比例约为52%和62%，振幅恢复达到100%的比例约为36%和41%；网格间距为0.5°×0.5°时，P波和S波检测板扰动值恢复准确性分别达到77%和82%，振幅恢复达到70%的比例约为55%和64%，振幅恢复达到100%的比例约为37%和42%。
![]()
图 6 检测板分辨率测试结果Figure 6. Results of checkerboard resolution tests（a） 0.33°×0.33°；（b） 0.4°×0.4°；（c） 0.5°×0.5°3. 结果与讨论
经过反演，P波和S波走时残差均方根由反演前的0.620 s和0.680 s分别降低到0.378 s和0.417 s，减少近40%。利用P波、S波反演结果计算得到了泊松比成像结果，如图7所示。苏道磊等（2016）的P波层析成像结果揭示出：在1—10 km深度切片上，沂沭断裂带沿构造走向表现出强烈的横向不均一性，高低速异常交替出现，胶东半岛北部海域、胶莱盆地和济阳坳陷主要表现为低速异常；20—30 km深度，鲁西地区存在较大范围的低速异常（苏道磊等，2016）。上述结果与本文的P波成像结果非常一致（图7a）。另外，本文的S波成像结果与Li等（2018）基本一致，如在10 km深度上，沂沭断裂带北部以低速异常为主（图7b），20—30 km山东半岛表现为大范围的低速异常（图7a）。但由于本文应用了更多的P波和S波到时数据，因此本文的成像结果具有更高的分辨率，如在1 km和10 km深度，沂沭断裂带南部西侧的两个低速异常区相互分离，断裂带东侧表现为高速异常（图7a），这在苏道磊等（2016）的研究中揭示得并不明显。同时，本文的检测板测试结果也要优于苏道磊等（2016），鲁西南和山东半岛地区分辨率能够达到0.33°×0.33°。山东半岛地区中下地壳存在大范围低速异常，说明该地区可能存在较强烈的地幔上涌（李志伟等，2006）。本文同时利用Liu和Zhao （2018）提出的方法计算了1—30 km的P波、S波和泊松比的平均值。平均泊松比异常与郑宏等（2021）利用接收函数反演得到的山东地区的泊松比分布基本一致，进一步说明了本文成像结果的可靠性。
![]()
图 7 山东地区不同深度P波速度扰动（a）、S波速度扰动（b）及泊松比相对扰动（c）结果底部3幅图分别为1—30 km的P波、S波速度扰动及泊松比相对扰动的平均值Figure 7. Map views of P-wave （a），S-wave （b） and Poisson’s ratio （c） perturbations in Shandong areaThe averages of P-wave，S-wave and Poisson’s ratio anomalies from 1 to 30 km are shown at the bottom泰山作为山东地区的最高点，自新生代以来经历了多期快速抬升（李理，钟大赉，2006）。接收函数研究结果显示，泰山地区具有较薄的地壳厚度（32 km左右）和较大的泊松比（0.27），且没有明显的方位各向异性（郑宏等，2021）。本文的成像结果显示，泰山地区下方存在明显的低速异常（图8左下四幅图），这说明该地区仍存在较强的地幔上涌，导致泰山新生代以来出现显著抬升，并且现在仍处于抬升阶段（郑宏等，2021）。另外，在浅部1—10 km深度（图8左上四幅图），泰山北部为高速异常，南部为低速异常，这与泰山的岩性和地质构造是一致的：以泰山山前断裂为界，断裂北侧为泰山主体，主要出露前寒武纪泰山变质杂岩，以隆升为主；山前断裂南侧以沉降为主，主要为泰安—莱芜盆地巨厚的第三系碎屑岩及第四系沉积物（李理，钟大赉，2006）。
![]()
图 8 长清地震及泰山周边不同深度处P波速度扰动（a）、S波速度扰动（b）及泊松比相对扰动（c）结果Figure 8. Map views of P-wave （a），S-wave （b） and Poisson’s ratio （c） perturbations around Changqing earthquake and Mount Tai2020年2月18日，济南长清发生了一次MS4.1地震，震源深度约为2.7 km，并引发近40次的余震活动（张斌等，2020）。本文的成像结果显示，该地震震中位于P波、S波高低速异常和高低泊松比异常过渡带，可能与该地震有关的长清断裂也位于P波、S波和泊松比高低异常过渡带（图8上半部和图9）。震中东部的高速异常与该地区的背景噪声成像结果一致，可能与济南侵入岩体有关（雷霆，2020）。震源机制解显示，该地震具有正断兼走滑性质，其余震多为走滑性质（张斌等，2020）。另外，余震重定位结果显示，主震两侧的破裂呈明显不对称分布，以西北侧破裂为主（张斌等，2020）。因此，济南长清MS4.1地震可能是区域构造应力下长清断裂发生左旋走滑运动的结果（张斌等，2020），这与本文的层析成像结果相一致。另外，主震的西北向不对称破裂的形成可能是由于震中东侧高速异常体的存在阻碍了地震的东向破裂。
![]()
图 9 过长清地震的剖面AA′（a）的P波速度扰动（b）、S波速度扰动（c）和泊松比扰动（d）Figure 9. Vertical cross section of P-wave （b），S-wave （c） and Poisson’s ratio （d） perturbations along a profile AA′ （a） across the Changqing earthquake shown in the inset map2003年6月5日青岛崂山地区发生了ML4.1地震（图10a左侧），2004年11月1日附近地区又发生一次ML3.6地震，这两次地震都形成了震群序列。根据定位结果，这两次震群序列大致呈北西走向，与附近的主要断裂近似垂直、与次级断裂展布方向基本一致但并不重合，可能属于相对完整岩体条件下的一次新的破裂（潘元生等，2003，2005）。根据本文的成像结果，这两次地震及震群序列发生在P波高低速异常过渡带、S波低速异常区和高低泊松比过渡区且偏向于高泊松比区域（图10a—c 1km），同时深部存在明显的P波和S波低速异常（图10a，b 10—30 km），这与1995年日本神户地震（ML7.2）震源区的速度和泊松比结构非常相似（Zhao et al，1996）。另外，震中附近水资源丰富，同时为花岗岩侵入形成地区，且构造裂隙发育（赵广涛等，1996）。因此本文认为，可能是深部的流体填充相对完整岩体内的裂隙并引发破裂，从而导致地震的发生。需要注意的是，虽然这两次地震及震群序列与本地区北东走向的主断层没有直接关系，但本文的成像结果显示，该地区北东走向的主断层基本位于低速区内以及高低泊松比异常的过渡带（图10），因此仍需警惕该地区发生震级更大的中强地震的可能性。
![]()
图 10 山东半岛地区不同深度P波速度扰动（a）、S波速度扰动（b）及泊松比相对扰动（c）结果Figure 10. Map views of P-wave （a），S-wave （b） and Poisson’s ratio （c） perturbations in and around Shandong Peninsula乳山地区位于大别—苏鲁超高压变质带的东部，可能存在大量的中生代岩浆侵入体（郭敬辉等，2005）。自2013年10月开始，记录到的乳山震群地震数已超过1万余次，最大震级为M5.0，目前震群活动可能已结束。震群周边的断裂大多以NE-NNE向为主，而近期的重定位结果和震源机制解显示，乳山地震序列主要呈NW向展布，绝大多数地震发生于中上地壳，发震断层可能为倾角近直立的左旋走滑断层，与区域内的主要断裂并不一致（张斌等，2017）。本文的成像结果显示，乳山震群周边1 km深度以高速异常和高泊松比异常为主，10 km深度主要为高低速异常过渡区，20—30 km深度以低速异常和低泊松比异常为主（图10）。另外，震群附近地热资源较为丰富（田粟，2012）。因此，本文认为，乳山地区深部存在热地幔物质上涌，内部含有的流体注入浅部相对较完整的侵入体内或侵入体之间，在区域应力场的作用下导致侵入体的破裂或侵入体之间隐伏断裂的活动，从而引发乳山震群。这与前人对乳山震群进行的震源谱参数反演、震中空间分布、震中随时间的演化规律以及震源区应力状态的研究结果是一致的（郑建常等，2016；王鹏，2019）。
长岛震群的发生可能主要受控于NWW向的张家口—蓬莱断裂，这是一条深大断裂，可能已切穿莫霍面甚至岩石圈，成为地幔热物质或基性物质上涌的通道（张岭等，2007），断裂主要以正断兼走滑运动为主（索艳慧等，2013）。历史上，附近海域曾发生过M6.0和M7.0左右的大地震（王志才等，2006）。本文的成像结果显示（图10），张家口—蓬莱断裂带的地壳速度结构特征与沂沭断裂带具有非常大的相似性（苏道磊等，2016），地壳速度和泊松比结构在1—10 km深度处具有非常强烈的横向不均一性，断裂一侧高低速异常交替分布，断裂带整体位于高低速异常与高低泊松比异常的过渡带，20 km以下以低速和低泊松比异常为主，但部分地区仍有显著的高泊松比异常，可能反映了地幔热物质的上涌。速度和泊松比异常在10 km左右发生明显变化，这与前人得到的b值在8.5 km左右发生转折是一致的（申金超等，2019）。本文认为，深部地幔热物质沿断裂带上涌所产生的构造应力，和/或地幔热物质内部含有的流体沿断裂上涌或侵入裂隙导致了长岛震群、甚至周边地区的强震活动。
4. 结论
利用山东及邻区的地震台站记录的P波和S波到时数据反演获得了研究区内高精度的纵横波速度结构和泊松比异常分布形态。研究结果揭示了研究区内的地壳结构具有强烈的横向不均一性。2020年济南长清MS4.1地震可能是区域构造应力下长清断裂发生左旋走滑运动的结果，震中东侧的高速异常体可能阻碍了地震的东向破裂。2003年青岛崂山ML4.1地震可能是由深部的流体填充相对完整岩体内的裂隙并引发破裂所致。崂山震群、乳山震群和长岛震群可能与深部流体有非常强的相关性。
-
![]()
图 1 研究区地貌及主要构造单元分布图
F1：太行山山前断裂；F2：五台山山前断裂；F3：蔚县—延庆断裂；F4：口泉断裂；F5：南口—孙河断裂；F6：夏垫—凤河营断裂；F7：滦县—乐亭断裂；F8：昌黎—宁河断裂；F9：沧县断裂；① 埕宁隆起；② 冀中凹陷；③ 黄骅凹陷；④ 济阳凹陷；⑤ 沧县隆起；⑥ 大同盆地；⑦ 延庆—怀来盆地；⑧ 阳原盆地
Figure 1. Sketch map of topography and main tectonic units in the studied region
F1：Taihangshan piedmont fault；F2：Wutaishan piedmont fault；F3：Yuxian-Yanqing fault；F4：Kouquan fault；F5：Nankou-Sunhe fault；F6：Xiadian-Fengheying fault；F7：Luanxian-Laoting fault；F8：Changli-Ninghe fault；F9：Cangxian fault；① Chengning uplift；② Jizhong depression；③ Huanghua depression；④ Jiyang depression；⑤ Cangxian uplift；⑥ Datong basin；⑦ Yanqing-Huailai basin；⑧ Yangyuan basin
![]()
图 2 研究区域内台站和地震事件分布图（a）、地震事件深度（b）及震级（c）统计分布图
Figure 2. Station and earthquake distribution map （a），earthquake depth histogram （b） and earthquake magnitude histogram （c）
![]()
图 3 四个速度模型深度剖面对比
图（a）和（b）为研究区域内117°E处4个模型研的P波和S波速度结构图；图（c）和（d）为研究区域内39°N处4个模型的P波和S波速度结构图
Figure 3. Comparison of velocity cross-sections of the four models
Figs. （a） and （b） are the P-wave and S-wave velocity cross-sections of the four models at 117°E in the studied area；Figs. （c） and （d） are the P-wave and S-wave velocity cross-sections of the four models at 39°N
![]()
图 4 四个模型15 km深度处vP （a）和vS （b）对比
Figure 4. Comparison of vP （a） and vS （b） at the depth of 15 km for the four models
![]()
图 5 YAZBJ台站接收到的P波和S波走时事件分布图
Figure 5. Distribution of P-wave and S-wave travel time data recorded at the station YAZBJ
![]()
图 6 YAZBJ台站接收到的P波（a）和S波（b）走时拟合差值统计分布图
横坐标走时拟合差为P波或S波实测与理论到时之差
Figure 6. The statistical distribution of travel time difference for the P wave （a） and S wave （b） of the station YAZBJ
The horizontal axis gives the travel time difference between the observed and theoretical P-wave or S-wave arrival time
![]()
图 7 研究区域内各台站P波平均走时拟合差值分布图（a）和统计分布图（b）
图中三角形代表该模型下此台站的平均走时拟合差相对于其它模型绝对值最小
Figure 7. Distribution maps （a） and histograms （b） of the P-wave average travel time difference for stations in the studied area
The triangles represent the stations with the lowest absolute average travel time difference for the indicated model with respect to other models
![]()
图 8 研究区域内各台站S波平均走时拟合差值分布图（a）和统计分布图（b）
图中三角形代表该模型下此台站的平均走时拟合差相对于其它模型绝对值最小
Figure 8. Distribution maps （a） and histograms （b） of the S-wave average travel time difference for stations in the studied area
The triangles represent the stations with the lowest absolute average travel time difference for the indicated model with respect to other models
![]()
图 9 DAGTJ台站（a）和WUQTJ台站（b）所记录到的P波和S波走时事件分布图
Figure 9. Distribution of P- and S-wave travel times recorded at the stations DAGTJ （a） and WUQTJ （b）
![]()
图 10 S模型下DAGTJ台站和WUQTJ台站接收到的P波（a）和S波（b）走时拟合差值统计分布图
Figure 10. Histograms of travel time difference of P-wave （a） and S-wave （b） using the S model recorded at the stations DAGTJ and WUQTJ
![]()
图 11 S模型下太行山山前造山带附近台站接收东部地块（a）和非东部地块（b）事件P波走时拟合差值分布图（左）和统计分布图（右）
Figure 11. Distribution maps （left panels） and histograms （right panels） of travel time difference for P-wave travel time from events in eastern blocks （a） and non-eastern blocks （b） recorded at stations around the Taihangshan foreland tectonic belt
表 1 不同模型实测初至波到时与理论初至波到时平均拟合差值最小的台站个数统计表
Table 1 The statistical table of station number with the smallest average difference between the observed and theoretical first arrival time for different models
模型 P波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（P波） S波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（S波） D 27 20.61% 30 22.90% F 36 27.48% 29 22.14% S 58 44.27% 61 46.56% C 10 7.63% 11 8.40% 合计 131 100% 131 100% 
下载: 导出CSV
表 2 西部地块实测初至波到时与不同模型理论初至波到时平均拟合差值最小的台站个数统计表
Table 2 The statistical station number with the smallest average difference between the observed and the theoretical first arrival time for different models in the western blocks
模型 P波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（P波） S波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（S波） D 1 8.33% 3 25.00% F 4 33.33% 2 16.67% S 5 41.67% 7 58.33% C 2 16.67% 0 0 合计 12 100% 12 100%
下载: 导出CSV
表 3 中部造山带实测初至波到时与理论初至波到时平均拟合差值最小的台站个数统计分布表
Table 3 The statistical station number with the smallest average difference between the observed and the theoretical first arrival time for different models in the central orogenic belt
模型 P波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（P波） S波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（S波） D 5 20% 9 36% F 6 24% 5 20% S 13 52% 11 44% C 1 4% 0 0 合计 25 100% 25 100%
下载: 导出CSV
表 4 东部地块实测初至波到时与理论初至波到时平均拟合差值最小的台站个数统计分布表
Table 4 The statistical station number with the smallest average difference between the observed and the theoretical first arrival time for different models in the eastern blocks
模型 P波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（P波） S波平均走时拟合差值最小台站个数 占比（S波） D 21 22.34% 18 19.15% F 26 27.66% 22 23.40% S 40 42.55% 43 45.74% C 7 7.45% 7 11.70% 合计 94 100% 94 100%
下载: 导出CSV
-
陈国英,宋仲和,安昌强,陈立华,庄真,傅竹武,吕梓龄,胡家富. 1991. 华北地区三维地壳上地幔结构[J]. 地球物理学报,34(2):172–181. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1991.02.006 Chen G Y,Song Z H,An C Q,Chen L H,Zhuang Z,Fu Z W,Lü Z L,Hu J F. 1991. Three-dimensional crust and upper mantle structure of the North China region[J]. Acta Geophysica Sinica,34(2):172–181 (in Chinese).
陈凌,程骋,危自根. 2010. 华北克拉通边界带区域深部结构的特征差异性及其构造意义[J]. 地球科学进展,25(6):571–581. Chen L,Cheng C,Wei Z G. 2010. Contrasting structural features at different boundary areas of the North China Craton and its tectonic implications[J]. Advances in Earth Science,25(6):571–581 (in Chinese).
陈立华,宋仲和. 1990. 华北地区地壳上地幔P波速度结构[J]. 地球物理学报,33(5):540–546. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1990.05.006 Chen L H,Song Z H. 1990. Crust-upper mantle P wave velocity structure beneath northern China[J]. Acta Geophysica Sinica,33(5):540–546 (in Chinese).
陈兆辉,楼海,孟小红,王椿镛,石磊. 2014. 鄂尔多斯块体—华北地区地壳上地幔P波三维速度结构[J]. 地球物理学进展,29(3):999–1007. Chen Z H,Lou H,Meng X H,Wang C Y,Shi L. 2014. 3D P-wave velocity structure of crust and upper mantle beneath Ordos Block and North China[J]. Progress in Geophysics,29(3):999–1007 (in Chinese).
丁志峰,何正勤,孙为国,孙宏川. 1999. 青藏高原东部及其边缘地区的地壳上地幔三维速度结构[J]. 地球物理学报,42(2):197–205. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1999.02.007 Ding Z F,He Z Q,Sun W G,Sun H C. 1999. 3-D crust and upper mantle velocity structure in eastern Tibetan Plateau and its sur-rounding areas[J]. Chinese Journal of Geophysics,42(2):197–205 (in Chinese).
嵇少丞,王茜,许志琴. 2008. 华北克拉通破坏与岩石圈减薄[J]. 地质学报,82(2):174–193. doi: 10.3321/j.issn:0001-5717.2008.02.005 Ji S C,Wang Q,Xu Z Q. 2008. Break-up of the North China Craton through lithospheric thinning[J]. Acta Geologica Sinica,82(2):174–193 (in Chinese).
嘉世旭,张先康,方盛明. 2001. 华北裂陷盆地不同块体地壳结构及演化研究[J]. 地学前缘,8(2):259–266. doi: 10.3321/j.issn:1005-2321.2001.02.007 Jia S X,Zhang X K,Fang S M. 2001. Research on the crustal structure and evolution of different blocks in North China rift-depression basin[J]. Earth Science Frontiers,8(2):259–266 (in Chinese).
金安蜀,刘福田,孙永智. 1980. 北京地区地壳和上地幔的三维P波速度结构[J]. 地球物理学报,23(2):172–182. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1980.02.006 Jin A S,Liu F T,Sun Y Z. 1980. Three-dimensional P velocity structure of the crust and upper mantle under Beijing region[J]. Acta Geophysica Sinica,23(2):172–182 (in Chinese).
赖锡安, 黄立人, 徐菊生. 2004. 中国大陆现今地壳运动[M]. 北京: 地震出版社: 29–31. Lai X A, Huang L R, Xu J S. 2004. Present-Day Crustal Movement in China Continent[M]. Beijing: Seismological Press: 29–31 （in Chinese）.
李志伟,胥颐,郝天珧,刘劲松,张岭. 2006. 环渤海地区的地震层析成像与地壳上地幔结构[J]. 地球物理学报,49(3):797–804. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.2006.03.023 Li Z W,Xu Y,Hao T Y,Liu J S,Zhang L. 2006. Seismic tomography and velocity structure in the crust and upper mantle around Bohai Sea area[J]. Chinese Journal of Geophysics,49(3):797–804 (in Chinese).
刘福田,曲克信,吴华,李强,刘建华,胡戈. 1986. 华北地区的地震层面成象[J]. 地球物理学报,29(5):442–449. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1986.05.003 Liu F T,Qu K X,Wu H,Li Q,Liu J H,Hu G. 1986. Seismic tomography of North China region[J]. Acta Geophysica Sinica,29(5):442–449 (in Chinese).
刘启元,李顺成,沈扬,陈九辉. 1997. 延怀盆地及其邻区地壳上地幔速度结构的宽频带地震台阵研究[J]. 地球物理学报,40(6):763–772. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1997.06.005 Liu Q Y,Li S C,Shen Y,Chen J H. 1997. Broadband seismic array study of the crust and upper mantle velocity structure beneath Yanhuai basin and its neighbouring region[J]. Acta Geophysica Sinica,40(6):763–772 (in Chinese).
吕作勇,吴建平. 2010. 华北地区地壳上地幔三维P波速度结构[J]. 地震学报,32(1):1–11. doi: 10.3969/j.issn.0253-3782.2010.01.001 Lü Z Y,Wu J P. 2010. 3-D P wave velocity structure of crust and upper mantle beneath North China[J]. Acta Seismologica Sinica,32(1):1–11 (in Chinese).
马杏垣,刘和甫,王维襄,汪一鹏. 1983. 中国东部中、新生代裂陷作用和伸展构造[J]. 地质学报,57(1):22–32. Ma X Y,Liu H F,Wang W X,Wang Y P. 1983. Meso-Cenozoic taphrogeny and extensional tectonics in eastern China[J]. Acta Geologica Sinica,57(1):22–32 (in Chinese).
魏文博,叶高峰,金胜,邓明,景建恩. 2007. 华北地区地壳P波三维速度结构[J]. 地球科学:中国地质大学学报,32(4):441–452. Wei W B,Ye G F,Jin S,Deng M,Jing J E. 2007. Three dimensional P-wave velocity structure of the crust of North China[J]. Earth Science:Journal of China University of Geosciences,32(4):441–452 (in Chinese).
吴福元,徐义刚,高山,郑建平. 2008. 华北岩石圈减薄与克拉通破坏研究的主要学术争论[J]. 岩石学报,24(6):1145–1174. Wu F Y,Xu Y G,Gao S,Zheng J P. 2008. Lithospheric thinning and destruction of the North China Craton[J]. Acta Petrologica Sinica,24(6):1145–1174 (in Chinese).
徐伟进,高孟潭. 2014. 中国大陆及周缘地震目录完整性统计分析[J]. 地球物理学报,57(9):2802–2812. Xu W J,Gao M T. 2014. Statistical analysis of the completeness of earthquake catalogs in China mainland[J]. Chinese Journal of Geophysics,57(9):2802–2812 (in Chinese).
杨婷,吴建平,房立华,王未来,吕作勇. 2012. 华北地区地壳上地幔S波三维速度结构[J]. 地球物理学进展,27(2):441–454. doi: 10.6038/j.issn.1004-2903.2012.02.007 Yang T,Wu J P,Fang L H,Wang W L,Lü Z Y. 2012. 3-D S-wave velocity structure of crust and upper mantle beneath North China[J]. Progress in Geophysics,27(2):441–454 (in Chinese).
朱日祥,徐义刚,朱光,张宏福,夏群科,郑天愉. 2012. 华北克拉通破坏[J]. 中国科学:地球科学,42(8):1135–1159. Zhu R X,Xu Y G,Zhu G,Zhang H F,Xia Q K,Zheng T Y. 2012. Destruction of the North China Craton[J]. Science China Earth Sciences,55(10):1565–1587. doi: 10.1007/s11430-012-4516-y
Brocher T M. 2005. Empirical relations between elastic wave speeds and density in the Earth’s crust[J]. Bull Seismol Soc Am,95(6):2081–2092. doi: 10.1785/0120050077
Duan Y H,Wang F Y,Zhang X K,Lin J Y,Liu Z,Liu B F,Yang Z X,Guo W B,Wei Y H. 2016. Three-dimensional crustal velocity structure model of the middle-eastern North China Craton (HBCrust1.0)[J]. Science China Earth Sciences,59(7):1477–1488. doi: 10.1007/s11430-016-5301-0
Fang L H,Wu J P,Ding Z F,Wang W L,Panza G F. 2010. Crustal velocity structures beneath North China revealed by ambient noise tomography[J]. Earthquake Science,23(5):477–486. doi: 10.1007/s11589-010-0746-2
Laske G, Masters G, Ma Z T, Pasyanos M. 2013. Update on Crust1.0: A 1-degree global model of Earth’s crust[C]//EGU General Assembly Conference Abstracts. Vienna, Austria: EGU, 15: 2658.
Liu D Y,Nutman A P,Compston W,Wu J S,Shen Q H. 1992. Remnants of ≥3800 Ma crust in the Chinese part of the Sino-Korean Craton[J]. Geology,20(4):339–342. doi: 10.1130/0091-7613(1992)020<0339:ROMCIT>2.3.CO;2
Rawlinson N,Sambridge M. 2005. The fast marching method:An effective tool for tomographic imaging and tracking multiple phases in complex layered media[J]. Explor Geophys,36(4):341–350. doi: 10.1071/EG05341
Shen W S,Ritzwoller M H,Kang D,Kim Y,Lin F C,Ning J Y,Wang W T,Zheng Y,Zhou L Q. 2016. A seismic reference model for the crust and uppermost mantle beneath China from surface wave dispersion[J]. Geophys J Int,206(2):954–979. doi: 10.1093/gji/ggw175
Zhao G C,Wilde S A,Cawood P A,Sun M. 2001. Archean blocks and their boundaries in the North China Craton:Lithologi-cal,geochemical,structural and P-T path constraints and tectonic evolution[J]. Precambrian Res,107(1/2):45–73.
-
期刊类型引用(4)
1. 冀国强，雷建设，赵大鹏. 利用多震相走时成像研究胶东地区三维地壳速度结构与震群孕震环境. 地球物理学报. 2025(01): 123-138 . 
百度学术
2. 汪煜昆，赵丹，刘婷芝，淦文杰，王永强，张清秀，郭静姝. 致密砂岩压裂后的储层敏感性特征实验——以四川盆地JQ地区沙溪庙组8号砂体为例. 天然气勘探与开发. 2024(03): 85-93 . 百度学术
3. 孟秋，王子韬，张怀. 2023年8月6日山东德州平原M 5.5地震同震变形及地震活动性变化数值模拟. 地质学报. 2024(07): 2101-2109 . 百度学术
4. 韩光洁，刘奕君，席楠. 2023年山东平原M_S 5.5地震宽频带面波震级和近场地震动反应谱空间分布特征分析. 地震地磁观测与研究. 2023(06): 13-19 . 百度学术
其他类型引用(0)
计量
- 文章访问数: 2996
- HTML全文浏览量: 1200
- PDF下载量: 154
- 被引次数: 4
