利用影區(qū)地震波探測青藏高原內(nèi)部下地殼低速層

焦煜媛 沈旭章（中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000）

利用影區(qū)地震波探測青藏高原內(nèi)部下地殼低速層

焦煜媛 沈旭章
（中國地震局蘭州地震研究所，蘭州 730000）

古登堡于1948年解釋P波振幅數(shù)據(jù)時，第一次提出了低速區(qū)的概念。認(rèn)為地殼、上地幔軟流圈的存在影響了地震波的走時，并利用地震波記錄中低速層的信息，對不同區(qū)域可能存在的地殼及上地幔中的低速層進(jìn)行了研究。但受觀測資料所限，早期研究結(jié)果的精度受到一定影響。目前，隨著大規(guī)模地震波觀測手段的開展，積累了比以往任何時候都豐富的地震波資料，從這些高質(zhì)量的觀測資料中，可以更為精確、穩(wěn)定地確定和地殼上地幔低速區(qū)相關(guān)的震相，用于地球內(nèi)部速度結(jié)構(gòu)研究。

選用西藏臺網(wǎng)的35個寬頻帶數(shù)字地震儀臺站記錄到的2014年10月7日發(fā)生在云南普洱的震級為6.1級的地震波形數(shù)據(jù)。所選波形清晰地記錄到了相應(yīng)震中距范圍內(nèi)的各種震相，地震射線較好地覆蓋了青藏高原的部分區(qū)域。通過地震定位計(jì)算，這些臺站到震中的距離為3°～25°，很好地覆蓋了6°～16°的影區(qū)范圍。此次地震震源深度為13.7 km，通過計(jì)算可知震中距在6°～16°之間的地震射線能經(jīng)過整個地殼及上地幔。這對于地殼及上地幔速度結(jié)構(gòu)有個很好地約束。在數(shù)據(jù)處理過程中，對觀測波形數(shù)據(jù)進(jìn)行了格式轉(zhuǎn)換、去均值、去尖滅、去線性趨勢、去除儀器響應(yīng)、仿真等處理，量取了每個臺站三分量垂直向的P波初動最大振幅值，結(jié)果顯示，在震中距為6°～16°之間，P波初動最大振幅值隨著震中距的增加為下拋物線形態(tài)，即大約從6°開始振幅逐漸下降，在10°左右達(dá)到最低點(diǎn)，到16°又達(dá)到最大值，通過分析推測這種現(xiàn)象可能是由地殼內(nèi)部的低速層引起的。

使用反射透射率法計(jì)算不同模型的理論波形對實(shí)際觀測資料進(jìn)行了解釋。震源采用了哈佛大學(xué)提供的CMT解。通過多次反復(fù)的進(jìn)行觀測波形P波初動最大振幅和理論波形P波初動最大振幅對比嘗試性的構(gòu)建了多種地殼及上地幔平均速度結(jié)構(gòu)模型。通過篩選，最終選擇較合理的速度結(jié)構(gòu)模型(圖1)。該模型中地殼厚度為60 km，其中在30 km深處存在一個低速界面，厚度大約為15 km，層內(nèi)速度梯度為0.05/s。以此速度結(jié)構(gòu)模型為初始模型，用反射透射率法計(jì)算理論地震波形發(fā)現(xiàn)震中距大約在3°～14°之間，理論波形的P波初動最大振幅值的變化趨勢形態(tài)與觀測波形相似。通過研究分析震中距范圍稍微有些偏差，可能是由地殼及上地幔的橫向各向異性和不均勻性造成的。該結(jié)果也和丁志峰等（1999）在青藏高原東部及其邊緣地區(qū)的地殼上地幔三維速度結(jié)構(gòu)中的研究結(jié)果是一致的。李永華等（2006）研究了殼內(nèi)泊松比之后認(rèn)為，殼內(nèi)低速層的成因不是巖石熔融造成的，而是其他地球物理化學(xué)因素所致。

圖1　最終確定的地殼速度結(jié)構(gòu)模型