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中国地球物理2011 ·313· 9 岩石圈结构及大陆动力学 基于多种资料构建首都圈地区三维速度模型 3-D modelof ona of Chinese based data velocity capitalregion variety 杨峰‘黄金莉 Jinli YangFengHuang 中国地震局地震预测研究所北京100036 首都圈地区位于华北活动地块北部，是我国东部地震活动相对频繁、地震灾害较严重的地区之一。已 有不少学者利用人工地震测深和区域天然地震资料对该区的地壳结构进行了研究。人工地震测深的结果精 度高，但只能得到剖面下方的二维速度结构；区域尺度的天然地震层析成像虽然可以给出研究区的三维速 度结构，但分辨率又受到诸多因素的限制，特别是不能较好地刻画速度变化较大的浅部沉积层的速度。首 都圈地区需要一个从浅到深都具有较高精度的三维速度模型，以满足地震精确定位、强地面震动模拟及地 震危险性评估等研究的迫切需要。本研究收集了首都圈区域地质、石油物探和人工地震测深资料，构建首 都圈沉积层速度模型，并结合由地震层析成像得到的地壳模型，建立首都圈地区具有较高精度的三维地壳 速度模型，这样一个基于多种观测资料的速度模型也可为首都圈地震预报实验场的建立在三维背景速度场 上作准备。 型，用以对速度模型的约束。沉积层地层模型的建立主要是利用了区域地质资料中不同地层的等厚线或埋 藏等深线数据，利用基础地理信息数据提取了模型的地表高程。考虑到结晶基底面是定义沉积单元的重要 层面，同时也是主要的速度间断面，本研究从人工地震测深资料中抽取了结晶基底面的埋深数据，并结合 地质资料对研究区基底面的深部形态进行精细刻画。在资料处理中，首先利用MapInfo软件对收集到的地 质图和地震测深图件进行追踪和离散化抽样，得到数字化的地层数据：然后，采用不规侧三角网生成地层 界面，并用差值算法对地层界面进行平滑，建立空间上具有“等时”意义的三维地层构造模型。 在建立沉积层速度模型时，首先以沉积层地层模型为基础建立三维网格体系；然后，由石油物探中的 地震叠加速度谱数据求取了的不同地层的层速度，对各地层间网格节点上的速度值进行约束；在石油数据 不足的区域由Faust 1951 给出的“速度一埋深一年代”经验关系式计算网格节点上的速度值： 1 V一七 出 i 其中，v是地层层速度，d是地层埋深，口是地层年代，k和1／n是待定常数。本研究以郭桂红等 2009 的研究结果作为k和l／n的初值，通过计算拟合由实际的地震叠加速度资料求取的层速度，得到最佳的这 两个待定参数。这样将任意节点的深度值与不同地层的埋深和年代作对比可得到节点的地层年代a，再由 上述方程即可求取每一节点上的速度’，。此外，研究中还适当使用了人工地震测深资料在浅层的解释结果， 进一步完善了沉积层速度模型。 利用现有资料，本研究已初步构建了北京、天津地区沉积层的速度模型。后续工作将继续收集、补充 地质和石油物探资料，构建整个研究区沉积层的速度模型，将此沉积层速度模型嵌入由走时地震层析成像 and Zhao，2004 中，以建立首都圈地区从浅层到深部都具有较高精度的三维 方法得到的地壳模型 Huang 地壳速度模型，并探讨其构造意义。 本研究由本所基本科研业务专项 0座机电话号码 及国家自然基金 座机电话号码 资助。