利用影區(qū)地震波探測青藏高原內部下地殼低速層

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行了研究。但受觀測資料所限，早期研究結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)相關的震相，用于地球內部速度結構研究。

選用西藏臺網的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震中距范圍內的各種震相，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，通過計算可知震中距在6°～16°之間的地震射線能經過整個地殼及上地幔。這對于地殼及上地幔速度結構有個很好地約束。在數(shù)據(jù)處理過程中，對觀測波形數(shù)據(jù)進行了格式轉換、去均值、去尖滅、去線性趨勢、去除儀器響應、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°左右達到最低點，到16°又達到最大值，通過分析推測這種現(xiàn)象可能是由地殼內部的低速層引起的。

使用反射透射率法計算不同模型的理論波形對實際觀測資料進行了解釋。震源采用了哈佛大學提供的CMT解。通過多次反復的進行觀測波形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建了多種地殼及上地幔平均速度結構模型。通過篩選，最終選擇較合理的速度結構模型(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，層內速度梯度為0.05/s。以此速度結構模型為初始模型，用反射透射率法計算理論地震波形發(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構中的研究結果是一致的。李永華等（2006）研究了殼內泊松比之后認為，殼內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因素所致。

圖1　最終確定的地殼速度結構模型