太行山与燕山交汇部位的地壳厚度与泊松比分布特征

齐刚， 陈棋福

1 中国地震局地球物理研究所， 北京 100081 2 中国科学院地球深部研究重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所， 北京 100029 3 中国地震局第一监测中心， 天津 300180



太行山与燕山交汇部位的地壳厚度与泊松比分布特征

齐刚1,2,3， 陈棋福2*

1 中国地震局地球物理研究所， 北京 100081 2 中国科学院地球深部研究重点实验室,中国科学院地质与地球物理研究所， 北京 100029 3 中国地震局第一监测中心， 天津 300180

本文搜集了2001—2013年间在太行山与燕山构造带交汇部位先后布设的4个宽频带流动地震台阵和首都圈固定地震台网共192个台站记录到的全球5.5级以上远震事件波形资料，综合采用接收函数H-κ和CCP叠加分析获得了134个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果.综合分析与前人研究相吻合但更加精细的地壳约束分布信息，发现研究区域的地壳厚度和泊松比在整体上呈现出从西北到东南方向渐变的特征，在南北重力梯度带两侧及其附近呈现出明显的小尺度地壳结构和物质组分的差异，且可明显区分出太行山地区和燕山构造带及盆山交界处的地壳厚度与泊松比的相对差异，这可能反映了这些地区在华北克拉通的构造演化过程中所经历的不同地壳改造过程.

太行山与燕山； 接收函数； 地壳厚度； 泊松比； 华北克拉通

1 引言

太行山与燕山交汇部位位于显生宙以来遭受破坏的华北克拉通(Wu et al., 2005；赵越等，2010；朱日祥等，2012)中东部.克拉通是地球最稳定的构造单元(Rudnick and Fountain, 1995)，然而华北克拉通应该具有的稳定性却遭到破坏，破坏地区主要发生在太行山以东地区(朱日祥等，2012).华北克拉通的破坏既包括岩石圈地幔的整体性破坏以及地壳的强烈改造和减薄作用(主要是下地壳)，也包括岩石圈地幔物理化学性质的明显改变(朱日祥等，2011).围绕华北克拉通破坏的时间、范围、机制和动力学等重要科学问题(吴福元等，2008；朱日祥等，2011)，自2007年国家自然科学基金委员会设立的《华北克拉通破坏》重大研究计划以来，全面推开了对华北克拉通的地质、地球物理、地球化学综合研究(朱日祥等，2012).朱日祥等(2012)概要评述了华北克拉通破坏的多学科综合研究获得的新认识，研究认为太行山地区与燕山周边地区的破坏机制很可能不同.对燕山和太行山地区壳幔边界结构的地震观测结果(Zheng et al., 2008；陈凌等，2010a，2010b)，揭示了华北克拉通破坏过程中不同地区经历了不同的岩浆作用和地壳改造过程(朱日祥等，2012).但因太行山与燕山及其附近的固定地震台站仍显稀疏，且流动地震台站因布设位置所限(朱日祥等，2012，图1)，所获得的地壳厚度和泊松比结果(许卫卫和郑天愉，2005；罗艳等，2008；王峻等，2009；葛粲等，2011)，难以精细探讨太行山和燕山及其交汇部位地壳结构所携带的构造演化信息.

本研究利用我们2008—2013年分二期在太行山与燕山周围加密布设的流动地震台，以及首都圈数字台网的固定台和华北地震科学台阵及“华北内部结构计划”布设的流动地震台阵共192个台站的数据，采用接收函数方法获得了太行山与燕山交汇部位精细的地壳厚度和泊松比分布图像，为华北克拉通破坏一些核心问题的探讨提供更精细的地震观测依据.

2 资料及方法

2.1 台站及事件分布

我们利用位于研究区域(39°N—42°N，113.5°E—117.5°E)中(图1a)的固定和流动地震台站(图1b)所记录到的远震事件(图1c)波形来进行P波接收函数反演.共分析处理192个地震台的数据，其中包括首都圈数字地震台网的28个固定台站，以及我们在2008年11月至2010年7月和2010年10月至2013年3月分别布设的29个和19个宽频带流动地震台、中国地震局地球物理研究所在2006年10月至2009年9月布设的华北地震科学台阵96个宽频带流动地震台、中国科学院地质与地球物理研究所“华北内部结构计划”二期(NCISP Ⅱ)2001年8月至2003年6月布设的20个宽频带流动台.这些台站覆盖了研究区域的大部分地区，分布均匀且密集.

研究所用的地震事件目录通过美国地质调查局网站(http:∥earthquake.usgs.gov/earthquakes/search/)获得，我们选取震中距在30°—90°范围内，震级大于5.5级的远震地震事件.由于所使用的5个台阵的布设时间不同，因此需要分别选取不同时间段内的远震事件，每个台阵的记录时间都在一年半以上，因此有足够多的地震事件波形用于分析研究.这些地震事件位于研究区的不同方位角和震中距分布(图1c)，相对覆盖甚好，虽由于全球地震事件空间上的不均匀性，分布于东南方向的远震事件较多.

图1 研究区域、台站及地震分布(a) 研究区域在华北克拉通中的位置，黑色实线为华北克拉通的轮廓，灰色实线为南北重力梯度带，红色虚线方框为本文研究区域； (b) 研究区域地形及台站分布，WNCC、CNCC和ENCC分别代表华北克拉通西部、中部和东部，正方形代表固定台站，三角形代表流动台站，不同的颜色代表台站来自不同的台阵， 直线AA′和BB′为CCP叠加方法选择的两条剖面； (c) 远震事件分布，中间的矩形代表研究区域，圆形代表远震事件，颜色与台阵的颜色相对应.Fig.1 Study area, stations and earthquake distribution(a) Location of the study area in the North China Craton. Black solid lines represent the outline of the North China Craton, grey line for the north-south gravity lineament and red dotted box for the study area in this paper；(b) Terrain and the distribution of stations. WNCC, CNCC and ENCC respectively represent the North China Craton in western, central and eastern. Squares represent the permanent stations, triangles represent temporary array stations, and different colors represent stations from different arrays. Black lines AA′ and BB′ are two typical profiles selected for CCP stacking；(c) Distribution of teleseismic events. Rectangle represents the study area; dots represent teleseismic events with the same colors of different arrays.

2.2 接收函数的提取

对于每一条事件记录，首先截取P波理论到时前50s至后150s的波形，并进行去均值和去倾斜等预处理；然后利用无限脉冲响应带通滤波器进行滤波来提高事件记录的信噪比，为有效降低高频噪声的影响，又不至于因频率过低而使得界面的分辨率不够，我们对所有台站采用频率段0.005～1.0 Hz进行带通滤波；接下来对滤波后的数据进行重采样，采样间隔为0.1 s；接着我们对于不同台站记录到的同一远震事件，根据波形相关性从中剔除明显错误的波形，利用筛选出的相关性较好、直达P波清晰的波形数据进行接收函数提取.提取时将两个水平分量旋转到径向分量和切向分量后，用垂直分量分别对径向和切向分量在时间域内进行反褶积的方法计算出接收函数.对于可能因仪器故障或地震计方向偏差(房立华和吴建平，2009；Niu and Li，2011)而引起切向接收函数存在较大的P波能量和连续震相现象的一些流动台，设仪器记录的N方向与实际地理北方向之间的夹角偏差φ，本文采用人工挑选的方法，将地震波形旋转角度φ(以一度为单位)，使得切向P波的能量达到最小来挑选最优φ的解，进而得到校正后的接收函数.

2.3 接收函数的挑选

由于沉积盆地等场地条件、地下介质的高度复杂性、接收台站处噪声过大、仪器故障等原因，我们常常会得到一些质量不佳甚至错误的接收函数波形，因此我们需要对波形进行手动挑选.在保证波形正确的基础上，挑选时主要遵循多数波形一致性的原则.挑选出的所有台站的接收函数波形均用于CCP叠加，而其中Ps转换波和多次波震相清晰的基岩台站主要用于H-κ叠加搜索.经过挑选，134个基岩台站的接收函数数量分布情况为：单台可用的接收函数数量最少为15条，最多为373条，其中84%的台站多于50条；而58个沉积盆地台站的接收函数数量分布情况为：单台可用的接收函数数量最少为21条，最多为355条，其中同样有84%的台站多于50条.这与不同台阵记录时间不同、台站运行情况不同等有关.

2.4H-κ叠加搜索方法

在处理实际问题时，由于背景噪声、地壳中不均匀体的散射和其他间断面的转换震相的存在，利用单个接收函数识别莫霍面产生的Ps震相以及其他多次波震相并标出到时是很困难的.因此通常会将一个台站记录到的多个地震的接收函数在时间域内进行叠加.本文用到了Zhu和Kanamori(2000)提出的H-κ搜索叠加方法.

H-κ搜索叠加方法是利用远震P波接收函数中直达P波、Ps、PpPs及PpSs+PsPs震相来计算接收台站下方莫霍面深度和泊松比绝对数值的方法.对于水平层状介质，Ps转换波及多次反射/转换波相对于直达P波的到时差计算公式为(Zhu and Kanamori，2000)

(1)

(2)

(3)

其中，H表示地壳厚度，Vs为平均S波速度，κ为P波和S波的速度比，p为水平慢度.

定义函数：

S(H,κ)=ω1R(tPs)+ω2R(tPpPs)-ω3R(tPpSs+PsPs)，

(4)

其中，ωi(i=1,2,3)为三个震相的权重，且∑ωi=1.当H、κ对应真实的地壳厚度和速度比时，S(H,κ)达到最大值.该方法产生的误差计算公式为(ZhuandKanamori，2000)

(5)

(6)

其中，σS为叠加函数的均方差，σH和σκ分别为H和κ的均方差.

然后，根据κ值与泊松比σ之间的关系式(Christensen, 1996)可以进一步计算出台站下方地壳介质的泊松比，公式为

(7)

H-κ方法具有很多优点，它可以对大量的远震波形进行方便的处理；没有必要识别震相，提取到时；对不同震中距和方向的接收函数做叠加处理后，可以获得一个平均的地壳厚度和波速比值.

2.5 CCP叠加方法

利用H-κ方法可以有效得到单个台站下方的地壳厚度和泊松比信息，但台与台之间并不存在关联性.为了更有效的利用密集台站观测资料对相邻台站的可能约束信息，并验证H-κ分析结果的可靠性，本文还采用了Zhu(2000)提出的共转换点(CCP)叠加方法进行资料处理.该方法可以增强有效信息，直观地展示出莫霍面的深度变化形态.

具体做法是对某一条地震射线，将其时间域内的接收函数的每一振幅都看作某个深度的速度间断面产生的转换波，再利用研究区域的速度模型，对接收函数进行时深转换.然后将某一范围内的所有地震射线进行叠加，增强有效信号，减弱或者消除噪声信号，以得到速度间断面的成像结果.

3 结果及对比

3.1H-κ叠加搜索结果

H-κ叠加搜索计算中使用的P波速度参照人工测深结果选取为6.3 km·s-1，κ值搜索范围选取为1.5～2.0.为了获得最佳的搜索结果，地壳厚度搜索范围根据台站分布区域的情况，部分选取为25～45 km，部分选取为35～45 km.在处理实际数据的过程中，对于Ps、PpPs、PsPs+PpSs三个震相的权重，分别取(0.5、0.4、0.1)，(0.6、0.3、0.1)和(0.7、0.2、0.1)进行了计算，除5个台站外，其余台站三组不同权重所得到的地壳厚度结果偏差均在正负1 km范围内，而波速比结果偏差均在正负0.025范围内，与误差范围相当，可以忽略不计.对于偏差较大的5个台站，检查波形发现由于PpPs震相能量较弱，当其权重变小后，不能很好地识别这一震相，故本文统一以(0.5、0.4、0.1)的权重结果来进行分析讨论.

图2给出了来自4个不同台阵的台站接收函数波形和H-κ叠加搜索结果，其中A106和CHC台架设于基岩上，而200和JTX台架设于沉积层上.从图中可以看出基岩上的台站接收函数波形简单，震相十分容易识别，H-κ搜索可以给出甚为准确的结果；而沉积层上方的台站接收函数波形则甚为复杂，不容易给出较为可靠的H-κ搜索结果.对于浅部松散沉积(低S波速)的接收函数分析，有效减小松散沉积层对接收函数获取可靠的地壳厚度已有些研究 (Li et al., 2014；Tao et al., 2014).但鉴于本研究重点关注的太行山和燕山地区受沉积盆地影响有限，故本文没有采用有效获取松散沉积层地壳厚度的接收函数提取方法.我们挑选出布设于基岩上方，接收函数波形质量优良的台站用于H-κ叠加搜索.经过筛选后，最终得到了134个台站的H-κ叠加搜索结果.

3.2 CCP叠加结果及与H-κ结果对比

本文CCP叠加方法采用的是三维叠加，用到的初始速度模型为iasp91模型(Kennett and Engdahl，1991).图3示例给出了研究区域中台站分布较密集的AA′和BB′两条剖面的三维CCP叠加成像结果.将剖面上台站的H-κ结果叠加到CCP结果图上，可以看到在误差范围内用两种方法得到的结果是一致的，这在一定程度上验证了H-κ方法的可靠性.

3.3H-κ结果与其他研究结果的对比

对研究区的一些固定地震台和流动台，不同研究者(许卫卫和郑天愉，2005；罗艳等，2008；王峻等，2009；武岩，2011；危自根和陈凌，2012)已利用H-κ方法得到了地壳厚度和泊松比的结果.将我们的H和κ结果作为横坐标，有据可查的研究者的同一台站结果为纵坐标作图(图4，5)，图中同时画出了结果相等的参考直线(斜率为1)和正负偏差2 km(H值)与0.05(κ值)的虚直线.从图可见，我们的结果与已有的结果具有较好的一致性，地壳厚度偏差大于2 km和波速比偏差大于0.05的台站都为17个(图4和图5)，占全部对比台站的11.4%.

将我们应用H-κ方法得到的地壳厚度结果，利用曲面网格插值算法进行插值后得到的地壳厚度分布图(图6)与综合利用交错穿过研究区的多条地震测深资料得到的地壳厚度分布(王帅军等，2005；嘉世旭等，2005)具有较好的一致性，与利用采样间隔为2 km的布格重力异常数据以地震测深得到的平均地壳厚度及速度结构为约束反演得到的Moho面分布形态(姜文亮和张景发，2012)大体一致.

4 分析讨论

4.1 地壳厚度分布

研究区的地壳厚度在31～43 km之间变化(图6).整体上，研究区域地壳厚度从西北向东南方向逐渐变薄，在华北克拉通西部地区地壳厚度普遍大于40 km，东部地区小于35 km，而中部地区变化剧烈且横向分布不均匀，在南北重力梯度带两侧的地壳厚度差异明显.在重力梯度带附近也存在显著不同的地壳厚度差异，百花山向斜(张长厚等，2006)附近明显偏厚，与有较多6级以上地震活动记载(国家地震局震害防御司，1995)的延庆—怀来盆地一带明显不同.

我们得到的精细地壳厚度变化充分验证了华北克拉通东西部和中部边界带在深部结构存在的显著小尺度特征差异，这种结构差异可能与这些边界带的构造演化历史、岩石圈性质以及华北克拉通破坏的空间差异性有关(陈凌等，2010b).

4.2 泊松比分布

利用(7)式将H-κ方法得到的台站下方Vp/Vs

图2 4个台站的接收函数及H-κ叠加搜索(a)(c)(e)(g)分别为台站A106、CHC、200和JTX的接收函数，按慢度排布；(b)(d)(f)(h)为相应台站的H-κ叠加搜索结果，椭圆给出了误差范围，椭圆中心为最佳结果.Fig.2 Receiver functions and H-κ stacking results of 4 stations(a), (c), (e) and (g) are receiver functions of stations A106, CHC, 200 and JTX respectively, arranged by slowness；(b), (d), (f), and (h) are H-κ stacking results of the stations. Ellipses are ranges of errors, and centers are best results.

图4 地壳厚度与前人结果对比横纵坐标分别为本文和其他人通过H-κ方法得到的地壳厚度结果，粗黑线和虚线为斜率为1的参考线.Fig.4 Crust thickness compared with previous resultsHorizontal and vertical axes are crust thickness results of this paper and others, respectively, both through the H-κ method. Bold and dashed lines are reference lines with slope of 1.

图5 波速比与前人结果对比横纵坐标分别为本文和其他人通过H-κ方法得到的波速比结果，粗黑线和虚线为斜率为1的参考线.Fig.5 Vp/Vs ratio compared with previous results Horizontal axis and vertical axes represent Vp/Vs ratio results of this paper and others respectively through the H-κ method. Bold and dashed lines are reference lines with slope of 1.

图6 地壳厚度和6级以上地震分布色标代表地壳厚度值，三角形和六边形代表用于H-κ叠加的台站，其形状和颜色与图8相对应，空心圆圈代表6级以上的历史地震.Fig.6 Distribution of crustal thickness and historical earthquakes with magnitudes greater than 6 Color bar on right denotes crustal thickness values. Triangles and hexagons represent stations using H-κ method, and their shapes and colors are corresponding to symbols in Fig.8. Circles represent historical earthquakes with magnitudes greater than 6.

图7 泊松比和6级以上地震分布色标代表泊松比值，三角形和六边形代表用于H-κ叠加的台站，其形状和颜色与图8相对应，空心圆圈代表6级以上的历史地震.Fig.7 Distribution of Poisson′s ratio and historical earthquakes with magnitudes greater than 6 Color bar represents Poisson′s ratio values. Triangles and hexagons represent stations using H-κ method, and their shapes and colors are corresponding to symbols in Fig.8. Circles represent historical earthquakes with magnitudes greater than 6.

波速比计算出泊松比后，同样利用曲面网格插值算法得到泊松比分布图(图7).图7给出的是研究区域整个地壳的平均泊松比值，由于我们选取的全部台站都位于基岩之上，接收函数波形良好，故地表疏松沉积物对整个地壳泊松比的影响可以忽略不计.

研究区地壳的平均泊松比σ在0.22～0.33之间变化.在整体上呈现出从西北向东南方向逐渐增大的特点，横向分布很不均匀，在南北重力梯度带两侧的差异也十分明显.南北重力梯度带西侧的泊松比几乎都低于0.28，重力梯度带东侧的华北平原和延庆—怀来盆地与泊松比高于0.28的区域在位置上有很好的对应关系，此外涞源东偏北一带山区也出现了泊松比高于0.28的区域，其位置与王安镇岩体和大河南岩体有较好的对应关系，这些岩体中中生代岩浆岩类型主要包括基性岩类、中酸性岩类和淡色花岗岩类三大类(陈斌等，2002).其余山区部分泊松比均低于0.28.由图7可见，泊松比较高的华北平原和延庆—怀来盆地的6级以上地震活动相当活跃，但在涞源东偏北一带却无6级以上地震活动记载(国家地震局震害防御司，1995)，而在南北重力梯度带西侧泊松比相对较低的太行山构造带上则有着6级以上地震活动的记载.依照嵇少丞等(2009)对华北克拉通地壳泊松比与地壳物质组成及部分熔融和破碎带或断裂带的解释，分析表明太行山—燕山构造带交汇部位的地壳物质组分相当不均匀，可能存在着明显的区域差异.

4.3 地壳厚度和泊松比的关系

参照嵇少丞等(2009)作地壳厚度-泊松比关系图(图8)，同样发现研究区域的地壳厚度和泊松比存在明显的反相关的变化趋势，即泊松比随地壳厚度增加反向缓慢减小的趋势.对照图6和图7的台站分布，我们发现可将这些数据归分为相对集中的两组，图8上方灰色的第一组数据大都分布于太行山地区，下方白色的第二组数据则主要分布于盆山交界处和燕山构造带(图6和图7).

图8与嵇少丞等(2009)利用许卫卫和郑天愉(2005)的H-κ结果开展的分析有所不同，尤其是下方第二组数据的趋势线，嵇少丞等(2009)的结果为上凸的迅速减小，而我们的结果则近乎线性的缓慢减小.这与这组数据所处的盆山交界处与侏罗纪和白垩纪的花岗岩出露区(吴福元等，2007)对应较好，花岗岩中较富含的镁铁质成分会导致泊松比高值，而极可能存在下地壳和岩石圈拆沉作用的燕山地区(朱日祥等，2012)的泊松比减少趋势与嵇少丞等(2009)给出的下地壳拆沉模式是一致的.图8中位于太行山构造带的第一组数据，其泊松比随地壳厚度增加而逐渐减小的趋势，则可能与中生代华北东部(南北重力梯度带以东地区)曾发生过大规模的岩浆底侵作用(翟明国等，2005)及重力梯度带西部可能存在不同程度的岩浆底侵作用(如阳原和大同，马金龙和徐义刚，2004)相关，而北京西山和延庆—怀来盆地的晚中生代逆冲构造变形(张长厚等，2006)可能导致中上地壳较为破碎，不同程度的岩浆底侵作用和构造变形造成了泊松比随地壳厚度增加而趋势性减小.

图8 地壳厚度与泊松比关系横坐标为地壳厚度，纵坐标为泊松比，颜色用以区分两种不同的趋势，形状用以区分不同的地壳厚度范围，曲线分别为两种趋势的多项式拟合结果.Fig.8 Relationship between crustal thickness and Poisson′s ratio Horizontal and vertical axes represent crustal thickness and Poisson′s ratio, respectively. Colors are used to distinguish two different trends; shapes are used to distinguish different crustal thickness ranges and curves represent polynomial fitting results of two trends respectively.

5 结论

本文收集了研究区内2001年至2013年先后布设的4个流动地震台阵和首都圈固定地震台网的观测波形，通过接收函数H-κ和CCP叠加分析得到了太行山与燕山构造带交汇区域共134个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果.地壳厚度和泊松比是反映地壳结构特征以及地壳物理化学性质的重要参数，如果假设华北克拉通在形成并稳定后具有较为均匀的地壳厚度和泊松比，那么我们得到的与前人研究相吻合但更加精细的地壳厚度和泊松比分布信息，可以为显生宙以来克拉通破坏的空间分布和成因机制等提供更为可靠的观测约束.综合分析得到以下结论：

(1) 研究区的地壳厚度在31～43 km之间变化，整体上从西北向东南方向逐渐变薄，在南北重力梯度带两侧及其附近存在明显的小尺度起伏变化，这可能反映了这些地区在华北克拉通破坏过程中所经历的不同地壳改造过程.

(2) 研究区地壳的平均泊松比在0.22～0.33之间变化，空间分布很不均匀.南北重力梯度带东西两侧的泊松比差异明显，现今地震构造活跃的华北平原和延庆—怀来盆地与泊松比高值区有着很好的一致性，这表明研究区的地壳物质组分可能存在着明显的区域差异.

(3) 综合分析泊松比和地壳厚度的区域分布及其相互关系，发现太行山地区和燕山构造带及盆山交界处地壳厚度与泊松比可明显归分为相对聚集的2组，2组泊松比虽都随地壳厚度增加呈线性缓慢减小，但可能反映了所在部位的构造特征差异与可能的下地壳拆沉作用和(或)不同程度的岩浆底侵作用的响应结果.

致谢 感谢中国地震局地球物理研究所“地震科学探测台阵数据中心”和中国科学院地质与地球物理研究所“华北内部结构计划”为本研究提供地震波形数据，感谢中国地震局地震预测研究所和河北省地震局在对北京周围和太行山构造带加密布设流动地震观测台的支持，感谢朱露培教授提供的接收函数分析处理程序，尤其感谢郑天愉老师和陈凌研究员对本研究结果解释的帮助，同时感谢审稿专家对完善本文的修改建议.

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(本文编辑 张正峰)

Distribution of the crustal thickness and Poisson′s ratio beneath the junction of the Taihangshan and the Yanshan tectonic belts

QI Gang1, 2, 3, CHEN Qi-Fu2*

1InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China2KeyLaboratoryoftheEarth'sDeepInterior,InstituteofGeologyandGeophysics,ChineseAcademyofSciences,Beijing100029,China3FirstCrustMonitoringandApplicationCenter，CEA，Tianjin300180，China

The information related to the formation and evolution of the North China Craton recorded in its crustal structure has great importance to the study of the North China Craton′s destruction. In recent years, the receiver function method has been widely used to study of crust and upper mantle structure, to obtain more accurate crustal thickness and Poisson′s ratio of the North China area. However, due to the sparseness of permanent seismic stations and the limited distribution of portable seismic stations around the Taihangshan and Yanshan tectonic belts, the published results are not good enough to constraint the tectonic evolution of the junction between the Taihangshan and Yanshan tectonic belts.We used the receiver functions ofH-κand CCP stacking methods to determine the crustal thickness and average Poisson′s ratio beneath seismic stations. To overcome the possible problem in station sensor orientation, we visually examined the two horizontal components to estimate the north component azimuth of each station. Then we rotated the two horizontal components of the 3-component seismograms into the radial and transverse components. The receiver functions were derived by deconvolution of the radial component of ground motion from the vertical component, which segregates the PS phases.We collect waveforms of worldwide teleseismic events with magnitudes greater than 5.5 recorded by 192 seismic stations from the Beijing Digital Seismic Network (BDTSN) and 4 temporary broadband seismic arrays deployed in the junction of the Taihangshan and the Yanshan tectonic belts during different periods of 2001—2013. Using the receiver functions ofH-κand CCP stacking methods, we calculated the crustal thickness and average Poisson′s ratio beneath 134 stations constructed on bedrocks. The comparison of our results of theH-κand CCP stacking methods shows that our results are self-consistent and in conformity with the previous studies, which means reliable.Comprehensively analyzing the fine crustal constraints distribution information in this study leads to the following conclusions. (1) The crustal thickness of the study area gradually decreases from northwest to southeast overall; there is a distinct small-scale differentiation on both sides of the north-south gravity gradient lineament (NSGL) and adjacent regions. (2)The spatial distribution of average Poisson′s ratio in this region is quite nonuniform. There is significant difference on both sides of the NSGL, which indicates the crustal material compositions have obvious regional difference. (3) Strong earthquakes are closely related to the spatial differentiation of the Poisson′s ratio and the difference of crustal medium properties and middle-upper crustal structure. (4) The crustal thickness and Poisson′s ratio can be divided into 2 relatively aggregated groups. Though they decrease linearly with the increase of crustal thickness slowly, they may reflect that those areas experienced distinct processes of crustal modification in the tectonic evolution process of the North China Craton.

The Taihangshan and the Yanshan tectonic belt；Receiver functions；Crust thickness；Poisson′s ratio；North China Craton

10.6038/cjg20150919.

Qi G, Chen Q F. 2015. Distribution of the crustal thickness and Poisson′s ratio beneath the junction of the Taihangshan and the Yanshan tectonic belts.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),58(9):3239-3250,doi:10.6038/cjg20150919.

10.6038/cjg20150919

P315

2014-05-12，2015-06-06收修定稿

国家自然科学基金项目(41074038，91014006)资助.

齐刚，男，1988年生，在读硕士研究生，主要从事接收函数研究.E-mail:qigang@pku.edu.cn

*通讯作者 陈棋福，研究员，主要从事数字地震学研究.E-mail:chenqf@mail.iggcas.ac.cn

齐刚，陈棋福.2015.太行山与燕山交汇部位的地壳厚度与泊松比分布特征.地球物理学报，58(9):3239-3250,