PKPdif波——内核低速层存在的地震学证据

许健生徐小明隗永刚周建超1）中国地震局地球物理所北京地震台，北京 1000952）北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站，北京 100095

PKPdif波——内核低速层存在的地震学证据

许健生1，2)徐小明1，2)隗永刚1，2)周建超1，2)
1）中国地震局地球物理所北京地震台，北京 100095
2）北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站，北京 100095

通过对中国数字地震仪台网（CDSN）宽频带数字地震仪记录到的30个，震中距在119.4°～176.1°间，震源深度h＜120 km的极远震记录的分析，识别出了PKP波在内外核界面（ICB）上的衍射波PKPdif。根据PKPdif的记录特征，对PKPdif波的成因和传播机理做了设想，设想在距地面约5156.1～5372.2 km的深度，即内外核界面下，有可能存在一个低速层。该设想试图解释PKPdif波在震中距120°＜Δ＜150°左右间，在PKIKP波之前出现。在震中距约150°左右间，与 PKIKP波同时到达。在震中距Δ＞150°以后，在PKIKP波之后出现的观测结果。该设想与Jefferys速度模型一致。

（1）资料。所用资料全部来自CDSN台站在1993—2012年间的甚长周期（VLP）记录，地震参数取自美国地震学合作研究协会（IRIS）发布的地震目录，发震时间和地震记录图上标注的时间均为世界标准时。目前CDSN台站记录到PKPdif波的震中距范围是119.4°～176.1°左右，震级范围为6.4～8.8，震源深度h＜120 km。

（2）结果。在CDSN台站的宽频带数字化仪器的甚长周期（VLP）记录上，在震中距大于119.4°后，在PKIKP震相之前可识别出比较清晰地PKPdif震相。该震相初动起始比较缓慢，长周期（十几秒～几十秒），小振幅。随着震中距的增加，到时逐渐靠近PKIKP震相，振幅也逐渐增大，其波形特征与核幔界面的衍射波Pdif类似。与续至的PKIKP震相初动起始尖锐， 短周期（几秒～十几秒），大振幅，有着截然不同的波形特征（图略）。根据资料给出PKPdif波的走时曲线（图略）和走时关系：

TPKPdif=3.356Δ+681.4 （h＜120 km）式中T的单位为s；Δ的单位为°。PKPdif波的走时曲线与《IASPEI1991地震波走时表》给出的PKIKP波的走时曲线在150°左右相交，说明在震中距150°左右时PKPdif波和PKIKP波同时到达。在震中距大于150°后，PKPdif震相是PKIKP震相的续至震相。随着震中距增大，PKPdif震相与PKIKP震相之间的时差越来越大。在震中距等于176.1°时， PKPdif 震相落后于PKIKP震相-58.4 s。

（3）讨论。关于PKPdif波是否是PKHKP波和散射波的问题。从走时曲线图可见，伯尔特根据基律纳（Kiruna）等地震台的记录给出的PKHKP波在震中距124.7°～156.5°间的走时曲线与该距离段上的PKPdif波的走时曲线有较大差别。而且CDSN台站观测到的PKPdif波是甚长周期仪器（VLP）上的记录，而伯尔特给出的PKHKP波是贝尼奥夫（Benioff）短周期仪器上的记录。两者在波形、周期和与PKIKP波的到时差方面都有明显不同。因此，CDSN台站观测到的长周期PKPdif波与伯尔特给出的短周期PKHKP波是两个不同的波。同样，沈旭章等人（2009）用的兰州CTBTO地震台阵的资料是0.8～2.0 Hz的Butterworth带通滤波器滤波之后的信号，也是短周期信号，与本文讨论的PKPdif波也不是同一个波。关于 PKPdif波超前于PKIKP波的解释，参照Jefferys速度模型和Pdif波的传播机理，本文设想在距地面约5156.1～5372.2 km的深度范围内有可能存在一个低速层是为了解释在震中距大于120°左右后，PKPdif震相超前于PKIKP震相的观测事实。因为只有设想PKIKP波进入该低速层内后速度突然下降，才能合理解释PKIKP震相落后于PKPdif 震相的原因。设想在低速层内，随着深度增加，PKIKP波速度又逐渐回升到了与PKPdif波相同的速度，才能解释在震中距150°左右时，PKPdif波与PKIKP波同时到达的原因。设想在震中距大于150°以后， 即PKIKP波穿过低速层后，PKIKP波速度大于PKPdif波的速度，才可以解释PKPdif波落后于PKIKP波的原因。