大城市通常建在沉積盆地上，地震發(fā)生時，沉積盆地容易捕獲和放大地震能量，造成更大的破壞。地震危險(xiǎn)性評估關(guān)注的一個重要問題即是盆地對強(qiáng)地面運(yùn)動的放大效應(yīng)。沉積層厚度，尤其是第四紀(jì)沉積物厚度和高分辨率三維S波速度結(jié)構(gòu)，是影響盆地放大效應(yīng)的主要因素。另外，空前的經(jīng)濟(jì)繁榮帶動了大城市的快速發(fā)展，圍繞中心城市規(guī)劃和建設(shè)一個或多個城市副中心，以緩解中心城區(qū)不斷增長的人口壓力，是目前很多大城市面臨的主要問題。地下高分辨率三維S波速度結(jié)構(gòu)和沉積層厚度可以為城市規(guī)劃和防震減災(zāi)提供服務(wù)，也是城市建設(shè)之前開展地質(zhì)調(diào)查所關(guān)注的主要因素。

作為北京下轄的行政區(qū)域，通州位于北京中心城區(qū)東部30公里，自2013年起定位為“北京城市副中心”，以緩解北京中心城區(qū)快速發(fā)展帶來的承載壓力。歷史記錄和現(xiàn)代地震活動都表明，北京大都市面臨著潛在的地震風(fēng)險(xiǎn)。1679年的三河平谷8級地震即發(fā)生在北京大都市區(qū)域。獲取通州區(qū)域近地表三維S波速度和沉積層厚度，可服務(wù)于北京城市副中心建設(shè)及北京大都市的地震風(fēng)險(xiǎn)評估。

本文基于布設(shè)在北京通州地區(qū)約20×40平方公里區(qū)域的900多個密集臺陣的連續(xù)記錄，采用移動窗聚束分析和微動H/V譜比技術(shù)，得到了通州地區(qū)的橫向分辨率在1km左右的高分辨率S波速度模型和沉積層厚度。證明了利用背景噪聲的移動窗聚束（Beamforming， BF）分析技術(shù)，可以提取每個子臺陣多模式瑞利波的頻散曲線，從而不需要反演，直接獲得不同周期瑞利波相速度的橫向分布圖。通過反演每個子臺陣的基階和第一高階模式的瑞利波頻散曲線，構(gòu)建了臺陣下方高分辨率三維S波速度模型。沉積層厚度通過微動H/V譜比技術(shù)勾畫。

研究發(fā)現(xiàn)，H/V譜比得到的沉積層厚度與1km/s的S波速度等值面有較好的相關(guān)性。大興隆起的沉積層厚度約為100-400m，甘棠和夏墊凹陷的沉積層厚度約為400-600m。模型顯示，大興斷裂在穿過牛堡屯之后，很可能繼續(xù)向北東向延申，延申長度約為20Km。

圖1 利用聚束分析(BF)提取多模式瑞利波頻散曲線(a,b)及與F-J變換結(jié)果（c,d）的對比。

圖2 S波速度為1km/s的速度等值面（a）及H/V譜比給出的沉積層厚度（b）。

研究成果發(fā)表在JGR-Solid Earth（Qin, T., Lu, L., Ding, Z., Feng, X., & Zhang, Y., 2022, High-resolution 3D shallow S wave velocity structure of Tongzhou, subcenter of Beijing, inferred from multimode Rayleigh waves by beamforming seismic noise at a dense array. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 127, e2021JB023689. https://doi.org/10.1029/2021JB023689）。本研究得到了國家自然科學(xué)基金（U1839209）和科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFC1500200）的資助。

論文第一作者為我所博士研究生秦彤威，通訊作者為魯來玉研究員。

【作者簡介】

第一作者：秦彤威，男，博士研究生。研究方向?yàn)榛诿芗_陣的高分辨率地震干涉成像理論及應(yīng)用。E-mail:qintongwei18@mails.ucas.edu.cn

通訊作者：魯來玉，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事與復(fù)雜介質(zhì)地震波傳播與散射有關(guān)的理論、方法和成像技術(shù)研究。E-mail:laiyulu@cea-igp.ac.cn

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