0 引言

云南位于青藏高原东南缘，地处印度板块与欧亚板块碰撞的东侧，地质构造复杂，强烈的构造活动产生和发育了怒江断裂、哀牢山-红河断裂、小江断裂等一系列断裂带(邓起东等，1994；蔡麟孙等，2002)，地震活动以强度大、频度高、灾害重、分布广而著称，是我国破坏性地震频繁发生、地质灾害最严重的省份之一。准确地测定地震震中和震源深度一直是地震学家关心和研究的热点(朱元清等，1997a)，合适的地壳速度模型可以帮助地震学家准确地判断地震参数的测定精度(朱元清等，1997b；张天中等，2007)。

长期以来，地学研究者在该区域开展了大量研究工作，如人工地震测深(胡鸿翔等，1986、1993、1994；张先康等，2002；王夫运等，2005；张中杰等，2005a；Wang et al，2009)、体波与面波层析成像(王椿镛等，2002；白志明等，2003；Huang et al，2002、2012；He et al，2005；Zhang et al，2011)、接收函数反演(胡家富等，2003；李永华等，2009)等，为研究云南地区构造背景、地壳速度模型等提供了重要资料。

本文使用云南台网丰富的观测数据对速度模型进行测定和修正，结果应用于地震台网的观测实践，以期提高地震定位质量。

1 区域速度模型的建立 1.1 资料选取

云南测震台网49个固定台站基本按照云南省的国土面积平均分布，台站间距为50~200km。其中滇中昆明地区和滇西大理地区台站分布相对较密，台站间距为50~100km；滇东北昭通地区、滇西北香格里拉地区和滇西南地区分布相对较稀疏，台站间距为100~200km。

本研究选用“十五”数字台网建设以来，2009~2014年10个以上台有记录的地震7412个，震中分布如图 1，其中80%以上台站有记录的地震事件83次，M_L均大于3.0级。

1.2 初始地壳速度模型确定

对选取的7412个地震数据，提取得到Pg震相95116个、Pb震相1813个、Pn震相8674个、Sg震相98570个、Sb震相19个、Sn震相573个，利用其走时与震中距分别作线性拟合，求取相应的拟合速度，即

$ T = {\rm{A + }}\left({\Delta /V} \right) $

(1)

式中，T为震相走时；Δ为震中距；V为拟合速度；A为常数。

由Pg、Pb、Pn、Sg、Sb、Sn震相走时曲线拟合的速度分别为：v_P1(上地壳P波速度)=6.04km/s，v_P2(下地壳P波速度)=6.68km/s，v_Pn(上地幔顶部P波速度)=7.89km/s，v_S1(上地壳S波速度)=3.53km/s，v_S2(下地壳S波速度)=3.93km/s，v_Sn(上地幔顶部S波速度)=4.51km/s。

为提高精度，选取其中定位精度较高的地震资料，即每个地震均在80%以上台站有记录、震级M_L≥3.0的83个地震数据，进一步分析，由Pg、Pb、Pn震相走时曲线拟合得到相应速度为：v_P1=6.03km/s，v_P2=6.68km/s，v_Pn=7.91km/s(图 2)。

根据直线拟合的速度结果，用折合走时方法来调整初始模型并确定模型的试错范围，即给定地壳速度模型参数的变化范围，确保真实地壳模型参数值包含在可变化的参数范围内。

根据这83个地震的Pg、Pb和Pn震相走时，计算折合走时

$ {T_{\rm{Z}}} = {T_{\rm{G}}} - \left({\Delta /v} \right) $

(2)

式中，T_Z为折合走时，T_G为观测走时，Δ为震中距，v为波速。

为了考察v_P1、v_P2和v_Pn在不同震源深度下，速度拟合直线中实际走时与理论走时的拟合情况，分别选取震源深度为5、10、15、20km，并调整上地壳厚度H₁和下地壳厚度H₂，发现云南地区的地震震源深度基本集中在5~20km，Pg、Pb和Pn震相理论走时和观测走时大致平行，数据点也较集中，基于中小地震开展的地震定位研究(吴建平等，2004)也表明，该区地震震源深度一般都位于20km以浅的脆性中、上地壳部分，从而得到云南地区初始地壳速度模型如表 1。

1.3 速度稳定性分析

对初始模型进行速度稳定性分析，分别考察v_P1、v_P2和v_Pn在以下3种情况下的稳定性(图 4)：①随震中距增大的变化情况；②在不同区域范围的变化情况(以150km为窗口，50km为步长)；③在不同区域范围的变化情况(以200km为窗口，50km为步长)。从图 4可以看出，在不同范围的v_P1、v_P2和v_Pn均较为稳定。

1.4 最优速度模型确定

选取2010~2014年云南省内M≥3.0的200个地震事件，所选地震和地震台站射线覆盖范围见图 5。用Hyposat批处理定位方法迭代初始速度模型，计算范围为：v_P1=5.8~6.4km/s，v_P2=6.5~6.9km/s，v_Pn=7.8~8.2km/s，康氏面深度=16~24km，莫霍面深度=38~42km。计算结果见表 2。

将第2次计算结果作为最优模型，同时，用日常编目模型，Hyposat批处理定位程序，分别对200个地震进行计算(图 6、7)，得到平均定位走时残差RMS：最优模型为0.459，编目模型为0.528；二者震中差大于10km的仅有3个地震，经复核得出误差大的地震对应震相偏少、台站空隙角偏大等情况。

1.5 完整区域速度模型建立

用统一波速比方法得到的S波速度主要反映上地壳的S波速度值(v_S1)，为了进一步获得上地壳、下地壳和上地幔顶部的S波速度(v_S1、v_S2和v_Sn)，利用已获得的P波分层速度和各层厚度，以及与原批处理相同的地震震相数据资料，保持震中位置在原误差范围内，不断调整各层的波速比来试错分层的S波速度v_S1、v_S2和v_Sn，在试算中通过进一步检验后得到完整的云南地区地壳速度模型(2015云南模型)，结果见表 3。

2 基于新模型的地震重定位分析 2.1 震源深度分析

使用2015云南模型，采用PTD方法(朱元清等，1990)，对2008~2016年发生在云南及周边M_L≥4.0的322个地震进行深度重测定，并与编目报告中的震源深度分布进行对比(图 8)。

图 8(b)、8(c)分别为震源深度结果沿纬度和经度方向的投影，由图 8(b)、8(c)可以看出，编目结果中的震源深度值，绝大部分集中在5km和15km附近，并明显呈两个带状分布，而2015云南模型计算得到的深度值分布较广，基本在20km内均匀分布，可见新模型测定的深度分布更合理。

2.2 典型地震定位分析

(1) 使用新模型(2015云南模型)对2011年3月10日盈江M5.8地震，进行定位，与编目结果、精定位结果(房立华等，2011)进行对比(表 4)，明显看出新模型定位深度与精定位结果最接近。

(2) 使用新模型，采用PTD和Hyposat两种方法对2014年8月3日鲁甸M6.5地震分别进行定位，得到深度分别为7km和8.1km，均小于震中龙头山强震台的震源距8.3km(表 5、图 9)。表明新的一维速度模型能更好地反映研究区平均速度结构。云南强震台网的龙头山台，较好地记录了此震(表 6、图 10)。

3 讨论与结论

(1) 本研究利用云南地区2009~2014年，每个地震均在10个以上台站有记录的7412个地震数据，作线性拟合。同时，为提高精度，对其中每个地震均在80%以上台站有记录、M_L≥3.0的83个地震数据再做分析，并计算其理论折合走时和实际折合走时，通过选取不同震源深度和调整上、下地壳厚度，发现云南地区地震的震源深度基本集中在5~20km，Pg、Pb和Pn震相理论折合走时和观测折合走时大致平行，数据点也较集中，从而得到云南地区初始地壳速度模型：v_P1=6.03km/s、v_P2=6.68km/s、v_Pn=7.91km/s、H₁=20km、H₂=21km；通过设置不同滑动窗测试，得出初始模型v_P1、v_P2和v_Pn较为稳定。

(2) 选取本省区域内M≥3.0的地震200个，采用Hyposat批处理定位方法迭代初始速度模型，得到较好结果并作为最优模型。同时，通过不断调整各层的波速比来试错分层的S波速度v_S1、v_S2和v_Sn，并在试算中通过检验后得到完整的云南地区地壳速度模型(2015云南模型)：v_P1=6.01km/s，v_P2=6.60km/s，v_Pn=7.89km/s，H₁=20km，H₂=21km，v_S1=3.52km/s，v_S2=3.86km/s，v_Sn=4.43km/s。

(3) 基于本研究得到的2015云南模型，对2008~2016年云南及周边M_L≥4.0的322个地震，用PTD方法进行深度重测定，得到的深度值分布不再呈两个条带集中于5km和15km附近，而是在20km内均匀分布，新模型测定的深度分布更合理；使用新模型对典型地震2011年3月10日盈江M5.8地震进行重定位，得出震源深度为14.8km，与精定位结果13.4km最为接近；使用新模型，采用PTD和Hyposat两种方法对2014年8月3日鲁甸M6.5地震进行重定位，得出震源深度分别为7km和8.1km，小于并接近震中龙头山强震台的震源距8.3km，表明新的一维速度模型(2015云南模型)能更好地反映研究区平均速度结构，为今后开展更加细致的工作打下基础。

致谢: 感谢上海市地震局朱元清研究员和“全国区域一维速度模型建设及推广使用”项目组对本研究给予的大力支持。