摘要：地震震源深度是地震学研究中的核心问题之一，准确确定地震震源深度对于准确评估地震灾害、确定地震成因和动力学环境、判断余震发展趋势和危险性以及核爆监测等多方面具有非常重要的意义，然而地震震源深度定位一直是国际地震学界一个难题。针对这些问题，对地震震源定位研究的现状和未来的发展进行了分析和总结。首先，对目前国际和国内地震深度定位方法的研究现状进行了总结，综述了目前深度定位的主要思路和方法，主要介绍了走时定位和波形拟合定位2个方面。其中，系统介绍了走时定位中的S-P定位、Pn-Pg定深以及波形反演定深中的偏振定深和振幅定深方法，并分别阐述了这些方法的优缺点及适用范围。由于波形反演中的深度震相方法对地震深度较为敏感，而且对速度模型的依赖性相对较小，因此对深度震相中的sPmP、sPL、sPn，sSn等进行了较为全面的介绍和评述，分别就其适用范围及优缺点进行了定量的分析。其次，对速度模型的影响以及地震波速度结构的反演等问题进行了简要的综述。最后，在此基础上，对未来深度定位的发展进行了展望，提出综合多种定位方法和数据以及联合地震学和大地测量学等技术进行联合深度定位，将是未来地震定深以及地震震源性质反演的主要方向。
关键词：深度定位；走时定位；波形反演；深度震相；联合反演
中图分类号：P3153文献标识码：A文章编号：1000-0666（2017）02-0167-09
0引言
地震震源深度定位是地震学研究中的核心问题之一。准确地确定地震的震源深度，在以下几个方面具有重要的科学意义：[JP2]
（1）准确确定地震震源深度是地震灾害评估的重要依据。地震灾害与地震震源深度关系密切，一般而言，浅源地震灾害相对较大，而深源地震造成的灾害相对较小。这也是导致芦山地震震级不太大，却造成较大破坏的重要因素之一（Liu et al，2013；Xie et al，2013）。相對而言，深源地震的破坏就小得多，比如在中国东北区域的深源地震，虽然造成较大面积的震感，但是破坏性相对较小。[JP]
（2）地震震源深度是地震成因的关键性依据。统计研究表明，大陆地震绝大多数发生在15 km以上的地壳中，这是因为地壳的强度在不同深度上有较大差异，呈现三明治、Crème brlée或者香蕉切片等模式（Bürgmann，Dresen，2008）。不同的模型对应着不同的岩石组成以及动力学环境。地震通常发生在脆性区域到脆性-蠕变性转换的区域。因此，通过确定地震的震源深度，就能够在一定程度上了解孕震的深度以及地壳物质的组分情况，从而对地震的孕震环境和地震成因给出定量的依据。
（3）准确的地震震源深度信息对于判断强余震的发展有重要的指示作用。通常地震的余震与主震的破裂位置有明显的对应关系，强余震主要分布在主震破裂区的周围，准确确定主震的震源深度，就能够在一定程度上推测余震可能的发生区域。此外，通过余震深度变化趋势，对未来强余震的发展过程也有重要的判断作用（Zheng et al，2009，2013）。
（4）准确的地震震源深度也是核爆破监测的关键性判定依据。天然地震大多数发生在地下，特别是在岩层内，因此，地震震源深度不会特别浅。相反，核爆一般发生在地表或者距离地表很近的地下，因此，其深度经常是0 km或者非常浅，这时候，再配合上地震的震源机制以及波形等其它信息，就能够较准确地判定核爆的位置以及性质。因此，地震深度的定位在军事安全上有重要的应用价值。
除此以外，准确的深度定位还能够在地震预警、确定大地震的震源过程、地下矿产资源勘探和页岩气的开采等方面起重要作用。因此，准确地确定地震震源深度，在科学上以及国民经济上都有重要的应用价值。
一般而言，地震的三要素（发震时刻、震源位置和震级大小）中，震源位置和发震时刻相对比较容易确定，已经能够较准确地加以确定，震级确定的准确度也比较高，目前的主要问题集中在大地震的震级确定上。与之相对，震源深度的确定一直是地震定位中一个难题。由于台站间距通常大于地震的深度，在台站分布相对稀疏的情况下，少量的地震水平变化产生的影响就会大于地震深度产生的误差。因此，地震深度定位的误差比水平向大很多，如何准确地确定地震的深度，依然是地震学界一个非常有挑战性的问题。因此，它被列入美国近十年的重要研究挑战之列。
同时，地震深度定位也是一个古老的问题，其解决思路就是在给定的速度模型下，利用各种深度定位方法获得震源深度的过程。从Geiger（1912）提出地震定位的方法以来，地震深度的研究已经开展了100多年，取得了长足的进步，主要包括两方面的工作：一是地震深度定位方法的探索，二是速度模型的获取或更新。因此，本文从地震的定位方法着手，综述当前地震深度定位的现状，对速度模型的研究进行一定阐述，在一定程度上展望地震深度定位的未来发展方向。
1地震深度定位方法的研究现状
总体而言，目前国际和国内在地震深度定位方法大体上可分为2类，一类是走时定位法，另一类是波形反演法。下面我们分别从这2个方面进行阐述和分析。
[BT2]11走时定位法
基于到时的深度定位法已经广泛被应用于国内外的定位软件中，其优点是震相到时简单、易于拾取，对于近震台站分布密集的区域，精度可以满足需要。但是，这类方法要求地震台间距较小。研究表明，只有当最小震中距小于14倍震源深度时，基于走时方法确定的震源深度才有较高的精度（Mori，1991）。但是，通常情况下地震发生在台站附近20 km范围内的机会并不多，因此浅于15 km的地震震源深度的定位误差一般较大。利用区域数据进行绝对地震定位的方法，震源深度和发震时刻之间存在折衷，不同地震深度引起的地震波到时变化可以在一定范围内通过改变发震时刻进行弥补，因此难以确定出准确的震源深度和发震时刻。对于中国大陆地区而言，东部地区的震源深度平均在（13±6）km（张国民等，2002）。据此推算，只有当台间距达到18 km左右时，才能给出较准确的震源深度。目前，我国东部的地震台站平均间距一般大于20 km，在现有的观测条件下，依据到时信息还很难给出精度较高的震源深度。