0 引言

2018年2月12日18时31分，河北省廊坊市永清县发生M_W 4.3地震。此次地震是河北平原地震构造带中南段2006年7月4日河北文安5.1级地震后震级最大的一次地震（王晓山等，2018）。据河北省测震台网测定，永清地震震中为39.39°N、116.64°E，震源深度17 km。永清地震发生在河西务断裂带附近，地质构造背景较复杂。河西务断裂为河西务断裂带的东缘断裂，总体走向NE，倾向SE，向北延伸与廊固凹陷内的横向断层（桐柏断裂）小角度相接，向南延伸与牛东断裂相接，为廊固凹陷与武清凹陷的分界断裂，隐伏于冀中凹陷覆盖层之下（周月玲等，2018）。此次地震震中距北京市区、天津市区、河北雄安新区均约60 km，社会公众和政府部门对其关注度很高。本文采用双差定位法，对永清M_W 4.3地震序列重新定位，并对重定位结果进行分析。

1 双差定位方法

本研究使用Waldhauser等（2000）提出的双差定位法。双差定位法是一种广泛应用的相对定位方法。此方法是通过建立地震事件对、震相对的方式，有效消除地壳速度模型不确定对地震定位精度的影响。2个地震事件实际观测走时差与理论计算走时差的差值，可以表示为

$ \mathrm{d} r_{k}^{ i j}=\left(t_{k}^{i}-t_{k}^{j}\right)^{\mathrm{obs}}-\left(t_{k}^{i}-t_{k}^{j}\right)^{\mathrm{cal}} $

(1)

其中，t_kⁱ、t_k^j为事件i、j到同一台站k的走时；(t_kⁱ-t_k^j)^obs为实际观测走时差；(t_kⁱ-t_k^j)^cal为理论计算走时差。当震源参数存在1个扰动量∆m（∆x，∆y，∆z，∆τ）时，式（1）可以展开表示为

$ \mathrm{d} r_{k}^{i j}=\frac{\partial t_{k}^{i}}{\partial x} \Delta x^{i}+\frac{\partial t_{k}^{i}}{\partial y} \Delta y^{i} \frac{\partial t_{k}^{i}}{\partial z} \Delta z^{i}+\Delta \tau^{i}-\frac{\partial t_{k}^{j}}{\partial x} \Delta x^{j}-\frac{\partial t_{k}^{j}}{\partial y} \Delta y^{j}-\frac{\partial t_{k}^{j}}{\partial z} \Delta z^{j}-\Delta \tau^{j} $

(2)

将双差方程进行联立，得到线性方程组

$ \boldsymbol{WGm}= \boldsymbol{Wd} $

(3)

其中，W为加权对角阵；G为偏导数矩阵；m为震源参数变化矢量；d为双差数据矢量。

2 数据及定位参数 2.1 数据

本文选取2018年2月12日永清M_W 4.3地震主震和余震序列，采用北京、天津、河北共131个测震台站（图 1）记录的震相到时数据，原始数据来自河北省地震局测震台网地震震相报告。截至2018年3月10日，震区共观测到M_L≥0.5余震42次，最大余震震级为M_L 1.9。

2.2 定位参数

地震震相报告转换成ph2dt程序可读取的格式，通过ph2dt程序将地震事件组成地震事件对，生成dt.ct和event.sel 2个文件作为下一步HypoDD程序的输入。ph2dt.inp文件中包含MINWGHT、MAXDIST、MAXSEP、MAXNGH、MINLNK、MINOBS、MAXOBS等7个参数，由其确定地震事件对的建立，具体参数设定见表 1。利用HypoDD程序对永清地震序列进行重新定位，采用共轭梯度法（LSQR）反演线性方程组。由于S波震相走时读数精度比P波低，故S波震相权重小于P波震相权重（李志海等，2004）。本研究中P波权重赋值为1.0，S波为0.5。

震源区具有较厚的沉积覆盖层，对重新定位结果有较大影响。已有研究表明（刘渊源等，2011）：首都圈区域近地表P波和S波平均速度分别为1.6—2.0 km/s、0.34—0.48 km/s，波速比为4.0—5.3。本研究地壳速度模型参考陈成沟等（2017）构建的北京及邻区速度模型（表 2）进行反演，波速比设定为1.73。

3 地震序列重新定位结果

利用双差定位法对永清M_W 4.3地震主余震序列43个地震重新定位后，共获得了38个精确定位结果。图 2、3分别为初始地震震中分布图和双差定位后地震震中分布图。对比图 2、3可以看出，重新定位后永清地震序列水平震中位置更加集中，呈簇状分布。永清M_W 4.3地震主震震中较初始震中位置偏移不大，精定位后地震序列分布在河西务断裂西侧，主震震中位于序列中心。现场工作中，永清M_W 4.3地震震中烈度为Ⅴ度，Ⅴ度区长轴呈NE向，短轴呈NW向展布，长轴约13 km，短轴约9 km，面积约90 km²（李皓等，2018）。余震空间分布与此次地震烈度的长轴方向基本一致（土登次仁等，2018），与河西务断裂带总体NE走向相对应。

根据余震优势展布方向，得到AB、CD相交的地震剖面（图 3）。沿AB、CD剖面分别绘制永清M_W 4.3地震序列震源深度分布图（图 4）。AB剖面走向NE—SW，宽约5 km，震源深度沿剖面大致均匀分布，NE侧震源较浅，SW侧震源较深。CD剖面走向近EW向，地震序列震源深度为20—30 km，M_W 4.3地震主震震中位于剖面下部，此次地震引起的破裂可能为由深部到浅部。

图 5为重定位前后震源深度分布图。由图 5可见，初始定位结果显示，地震序列震源深度为10—30 km，且呈离散分布（刘佳敏等，2013）。重定位后，震源深度收敛于区间20—25 km，分布形态较初始定位结果有所改善。

地震震源深度是最不容易精确测定的地震参数之一。重定位后永清M_W 4.3地震震源深度为26 km，与河北测震台网测定的震源深度17 km、利用CAP方法获得的最佳震源矩心深度16 km（王晓山等，2018）相比，差异较大。引起此现象的原因主要有2个方面。其一，双差定位中初始震源深度非常重要，初始深度的误差对双差定位法定位的空间位置影响较小，但对深度结果有一定影响（闫俊岗等，2013）。初始震源深度加（减）1个扰动值后重定位的结果显示，震源深度出现相应的系统移动；其二，双差定位虽然能够消除模型不确定性带来的误差，但是初始模型对重新定位结果有较大影响，因此，选用更精确的地壳速度结构模型能够提高定位结果的准确性。

4 结论

采用双差定位法对2018年2月12日永清M_W 4.3地震及其余震序列进行重新定位，得到以下结论：①双差定位结果显示，永清M_W 4.3地震序列震中主要呈NE向分布，与此次地震的烈度长轴方向以及河西务断裂带NE走向基本一致；②重定位后，震源深度收敛于区间20—25 km，主震震中位于地震剖面下部，此次地震引起的破裂可能为由深部到浅部；③不同方法测定的主震震源深度之间差异较大，还需利用深度震相等方法对震源深度开展深入研究。