利用双差层析成像方法反演2019年Ridgecrest地震震源参数及震源区三维速度模型

【摘要】：2019年7月4日(UTC 17:33:49.04)加利福尼亚州发生Mw6.4地震,距离Ridgecrest大约11km,34个小时后(2019年7月6日,03:19:53.04),距Mw6.4前震震中35km的Mw7.1主震被激发,本次地震为该区域时隔20年后发生震级最大的地震,对该地造成了严重的影响。一个高精度的地震目录能够反映精细的断层构造分布特征,然而,由于双差定位法假定速度非均匀性引起的路径异常与位置无关,导致定位结果存在一定的偏差;一个精细的速度结构能够提高对震源区构造背景的认识,相比于传统的层析成像方法,利用双差层析成像方法可以同时反演震源位置和震源区三维速度结构,模型分辨率比传统的层析成像方法更高。由此得到的精细的地壳结构和精确的震源位置能够增进对震源区发震构造、地质构造活动及地球的内部构造的认识。本文收集了加州理工学院和美国地质调查局(Caltech/USGS)与南加州地震数据中心(SCEDC)的震相观测报告和数字波形数据,选取2019年7月4日-2019年8月6日主震震中500km范围内Mw≥2.5的地震资料。结合波形互相关技术获得高精度的互相关走时差数据,利用双差层析成像方法(tomo DD),采用L曲线法确定阻尼因子和平滑因子的最佳反演参数,单独和联合反演Ridgecrest地震Mw6.4前震和Mw7.1主震及其震后一个月内Mw≥2.5的余震震源参数和震源区精细三维速度结构。并以此为基础,利用最大似然法计算地震活动性参数b值,分析震源时空分布特征,同时结合余震分布特点、震源机制解与野外调查报告,分析地震活动性和断层构造的关系,刻画断层在地壳深部的分布,探讨本次地震序列的发震断层,研究速度结构与地震活动性之间的关系,为后续地震学研究提供参考资料。重定位结果显示:2253个事件形成4个事件簇,得到了重定位率高达92%的地震震源参数。地震序列走时残差为73ms,互相关走时残差为30ms。精定位后,震中位置线性特征更为显著,震群空间分布呈现“L”型和“T”型特征,余震展布长约90km,宽约25km。速度结构反演结果显示:震源区地壳速度结构存在明显的横向不均匀性,速度分布与地表的地质构造及断层走向的分布存在密切关系:内华达山脉断层两侧的速度差异较大,断层右侧的速度高,地震活动较为活跃,反之地震发生频次较少。地震主要发生在高、低速过渡区域,Ridgecrest地震前震及主震震中附近处于低b值区,即高应力集中区域。本文定量分析了地震活动与断层构造的关系,结果表明:Ridgecrest地震序列始于深部并向浅部区域传播,震源深度主要分布在4～10km范围,呈分段条带特征,由此可见Ridgecrest地震序列破坏了该处规模不一的多断层构造组成的复杂“断层系”,推断小湖断裂带为地震序列的发震断层。