PKPdif波——內(nèi)核低速層存在的地震學(xué)證據(jù)

許健生徐小明隗永剛周建超1）中國(guó)地震局地球物理所北京地震臺(tái)，北京 1000952）北京白家疃地球科學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，北京 100095

PKPdif波——內(nèi)核低速層存在的地震學(xué)證據(jù)

許健生1，2)徐小明1，2)隗永剛1，2)周建超1，2)
1）中國(guó)地震局地球物理所北京地震臺(tái)，北京 100095
2）北京白家疃地球科學(xué)國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站，北京 100095

通過對(duì)中國(guó)數(shù)字地震儀臺(tái)網(wǎng)（CDSN）寬頻帶數(shù)字地震儀記錄到的30個(gè)，震中距在119.4°～176.1°間，震源深度h＜120 km的極遠(yuǎn)震記錄的分析，識(shí)別出了PKP波在內(nèi)外核界面（ICB）上的衍射波PKPdif。根據(jù)PKPdif的記錄特征，對(duì)PKPdif波的成因和傳播機(jī)理做了設(shè)想，設(shè)想在距地面約5156.1～5372.2 km的深度，即內(nèi)外核界面下，有可能存在一個(gè)低速層。該設(shè)想試圖解釋PKPdif波在震中距120°＜Δ＜150°左右間，在PKIKP波之前出現(xiàn)。在震中距約150°左右間，與 PKIKP波同時(shí)到達(dá)。在震中距Δ＞150°以后，在PKIKP波之后出現(xiàn)的觀測(cè)結(jié)果。該設(shè)想與Jefferys速度模型一致。

（1）資料。所用資料全部來自CDSN臺(tái)站在1993—2012年間的甚長(zhǎng)周期（VLP）記錄，地震參數(shù)取自美國(guó)地震學(xué)合作研究協(xié)會(huì)（IRIS）發(fā)布的地震目錄，發(fā)震時(shí)間和地震記錄圖上標(biāo)注的時(shí)間均為世界標(biāo)準(zhǔn)時(shí)。目前CDSN臺(tái)站記錄到PKPdif波的震中距范圍是119.4°～176.1°左右，震級(jí)范圍為6.4～8.8，震源深度h＜120 km。

（2）結(jié)果。在CDSN臺(tái)站的寬頻帶數(shù)字化儀器的甚長(zhǎng)周期（VLP）記錄上，在震中距大于119.4°后，在PKIKP震相之前可識(shí)別出比較清晰地PKPdif震相。該震相初動(dòng)起始比較緩慢，長(zhǎng)周期（十幾秒～幾十秒），小振幅。隨著震中距的增加，到時(shí)逐漸靠近PKIKP震相，振幅也逐漸增大，其波形特征與核幔界面的衍射波Pdif類似。與續(xù)至的PKIKP震相初動(dòng)起始尖銳， 短周期（幾秒～十幾秒），大振幅，有著截然不同的波形特征（圖略）。根據(jù)資料給出PKPdif波的走時(shí)曲線（圖略）和走時(shí)關(guān)系：

TPKPdif=3.356Δ+681.4 （h＜120 km）式中T的單位為s；Δ的單位為°。PKPdif波的走時(shí)曲線與《IASPEI1991地震波走時(shí)表》給出的PKIKP波的走時(shí)曲線在150°左右相交，說明在震中距150°左右時(shí)PKPdif波和PKIKP波同時(shí)到達(dá)。在震中距大于150°后，PKPdif震相是PKIKP震相的續(xù)至震相。隨著震中距增大，PKPdif震相與PKIKP震相之間的時(shí)差越來越大。在震中距等于176.1°時(shí)， PKPdif 震相落后于PKIKP震相-58.4 s。

（3）討論。關(guān)于PKPdif波是否是PKHKP波和散射波的問題。從走時(shí)曲線圖可見，伯爾特根據(jù)基律納（Kiruna）等地震臺(tái)的記錄給出的PKHKP波在震中距124.7°～156.5°間的走時(shí)曲線與該距離段上的PKPdif波的走時(shí)曲線有較大差別。而且CDSN臺(tái)站觀測(cè)到的PKPdif波是甚長(zhǎng)周期儀器（VLP）上的記錄，而伯爾特給出的PKHKP波是貝尼奧夫（Benioff）短周期儀器上的記錄。兩者在波形、周期和與PKIKP波的到時(shí)差方面都有明顯不同。因此，CDSN臺(tái)站觀測(cè)到的長(zhǎng)周期PKPdif波與伯爾特給出的短周期PKHKP波是兩個(gè)不同的波。同樣，沈旭章等人（2009）用的蘭州CTBTO地震臺(tái)陣的資料是0.8～2.0 Hz的Butterworth帶通濾波器濾波之后的信號(hào)，也是短周期信號(hào)，與本文討論的PKPdif波也不是同一個(gè)波。關(guān)于 PKPdif波超前于PKIKP波的解釋，參照J(rèn)efferys速度模型和Pdif波的傳播機(jī)理，本文設(shè)想在距地面約5156.1～5372.2 km的深度范圍內(nèi)有可能存在一個(gè)低速層是為了解釋在震中距大于120°左右后，PKPdif震相超前于PKIKP震相的觀測(cè)事實(shí)。因?yàn)橹挥性O(shè)想PKIKP波進(jìn)入該低速層內(nèi)后速度突然下降，才能合理解釋PKIKP震相落后于PKPdif 震相的原因。設(shè)想在低速層內(nèi)，隨著深度增加，PKIKP波速度又逐漸回升到了與PKPdif波相同的速度，才能解釋在震中距150°左右時(shí)，PKPdif波與PKIKP波同時(shí)到達(dá)的原因。設(shè)想在震中距大于150°以后， 即PKIKP波穿過低速層后，PKIKP波速度大于PKPdif波的速度，才可以解釋PKPdif波落后于PKIKP波的原因。