鄂尔多斯块体北缘主要分布于内蒙古中西部地区，在阴山隆起和鄂尔多斯隆起之间，东西走向，内部为稳定的块体，没有发生过6级以上的地震，但其周边存在不同构造带，应力分布不均匀^[1]。鉴于鄂尔多斯块体及其周缘特殊的地质构造条件，许多学者对该区域地下介质和动力学环境进行研究^[2-8]。

本文使用双差层析成像方法对鄂尔多斯块体北缘(39.5°~42.5°N，105°~115°E，图 1)进行研究，并对该地区2010~2020年391个地震进行重定位，结合区域地质构造和动力学环境，探究地震活动以及地壳速度结构的变化。

1 数据、方法与反演参数 1.1 数据

从中国地震台网中心编目服务器获取研究区2010~2020年M_S≥2.0的391个地震数据，得到Pg波数据4 340条、Sg波数据3 530条。研究区域内有24个台站，为保证反演的可靠性，对震相筛选约定如下：走时残差在±6 s且至少被6个台站记录，震源深度小于35 km，剔除走时异常的数值。根据确定的震中距临界值筛选初至波与实际数，最后获得3 010条Pg波、3 410条Sg波数据。筛选后的走时-震中线性关系见图 2。

1.2 双差层析成像

双差层析成像是在双差定位基础上对地震进行精定位，其原理是将同一个台站接收到的路径相似的2个地震的理论到时与实际到时作差，然后利用到时差数据反演地震三维速度结构。

1.3 反演参数

将光滑因子权重设定为100，阻尼因子权重设定为200^[2]。为了展现不同的速度结构特征，对研究数据进行反复实验，最终将研究区域分为3个剖面，水平方向间隔1°和0.3°，深度方向间隔5 km。

2 反演结果 2.1 棋盘格恢复测试结果分析

为验证实验的分辨能力，采用棋盘格恢复测试对反演结果进行测试。首先给初始一维速度模型按照相邻网格点加±5%的异常，获得三维速度模型，然后利用加了异常的模型正演数据，最后用正演的数据进行反演。图 3、4给出Pg、Sg波在5~15 km深度的测试结果剖面图。如图所示，39.5°~41.5°N、106°~114°E范围由于射线分布较好，15 km以内的各深度层基本能恢复正、负速度的相对变化；其他区域受台站分布少、地震分布稀疏的影响，相对变化恢复测试效果并不理想。

2.2 反演结果分析

对鄂尔多斯块体北缘进行层析成像研究，经过10次迭代，391个地震重定位结果见图 5。由图可知，地震分布大致与该区的主要断裂带走向一致，且重定位后地震分布更加集中，多数地震分布于研究区域东部，其他地震则沿着鄂尔多斯北缘断裂和狼山山前断裂方向分布。为了对地震深度进行更深入的研究，给出深度在经度和纬度方向的剖面图(图 6、7)。可以看出，地震发震深度不再集中，大部分均匀分布在0~20 km之间。

2.3 层析成像结果分析

层析成像结果见图 8。整体来看，沿着大青山山前断裂和鄂尔多斯北缘断裂，研究区表现为连续的高速区；蛮汗山山前断裂、岱海-黄旗海盆地南缘断裂、研究区东部表现为低速区。具体而言，5 km深度Pg和Sg波的速度结构在蛮汗山山前断裂、和林格尔断裂和岱海-黄旗海盆地南缘断裂处存在高、低速交界，因此这些区域的地震发生频率较高；10 km深度Pg和Sg波高速区与5 km基本重合，沿着鄂尔多斯北缘断裂和狼山山前断裂延伸；15 km深度鄂尔多斯块体北缘西部表现为一个连续的高速体，这与韩晓明等^[2]的研究一致；25~30 km深度地震较少，但同样发生在高、低速的交界区。地震最密集地区为岱海-黄旗海盆地断裂和蛮汗山山前断裂的高、低速交界区，反映了该区域地壳介质脆弱。

3 结语

1) 鄂尔多斯块体北缘的Pg、Sg波的三维速度结构与该区域地质构造形态一致。鄂尔多斯块体北缘区域内存在大量的高速异常体，表明该区域内部未被大量破坏，河套断陷带、阴山-燕山造山带低速异常可能与青藏高原东北部挤压有关。

2) 鄂尔多斯块体北缘Pg、Sg波存在明显的横向不均匀性，从东到西表现为高、低速相间分布，阴山-燕山断陷带、河套断陷带下方存在着向鄂尔多斯块体内部延伸的低速异常带，可能受到太平洋板块的俯冲作用。

3) 以往报告显示地震深度多集中在10 km左右，而重定位后地震深度在0~20 km之间均匀分布，这与马梦丹^[8]的研究一致。

4) 研究区2010~2020年大部分地震沿断裂方向分布，与李多等^[9]的研究一致。

5) 本文主要使用Pg和Sg波到时，没有用到Pn和Sn波数据，所以在定位精度和质量上有所不足。由于本文部分数据来自观测报告，没有通过互相关计算走时差，也会对精度产生一定影响。此外，受到地震台站数量和地震射线密度的影响，可能导致有些区域的恢复和反演效果不是很好，下一步研究中将会尽量避免此类问题。

致谢: 感谢内蒙古地震台各位同事、张海江老师、高磊博士的帮助！