利用影区地震波探测青藏高原内部下地壳低速层

焦煜媛 沈旭章（中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000）

利用影区地震波探测青藏高原内部下地壳低速层

焦煜媛 沈旭章
（中国地震局兰州地震研究所，兰州 730000）

古登堡于1948年解释P波振幅数据时，第一次提出了低速区的概念。认为地壳、上地幔软流圈的存在影响了地震波的走时，并利用地震波记录中低速层的信息，对不同区域可能存在的地壳及上地幔中的低速层进行了研究。但受观测资料所限，早期研究结果的精度受到一定影响。目前，随着大规模地震波观测手段的开展，积累了比以往任何时候都丰富的地震波资料，从这些高质量的观测资料中，可以更为精确、稳定地确定和地壳上地幔低速区相关的震相，用于地球内部速度结构研究。

选用西藏台网的35个宽频带数字地震仪台站记录到的2014年10月7日发生在云南普洱的震级为6.1级的地震波形数据。所选波形清晰地记录到了相应震中距范围内的各种震相，地震射线较好地覆盖了青藏高原的部分区域。通过地震定位计算，这些台站到震中的距离为3°～25°，很好地覆盖了6°～16°的影区范围。此次地震震源深度为13.7 km，通过计算可知震中距在6°～16°之间的地震射线能经过整个地壳及上地幔。这对于地壳及上地幔速度结构有个很好地约束。在数据处理过程中，对观测波形数据进行了格式转换、去均值、去尖灭、去线性趋势、去除仪器响应、仿真等处理，量取了每个台站三分量垂直向的P波初动最大振幅值，结果显示，在震中距为6°～16°之间，P波初动最大振幅值随着震中距的增加为下抛物线形态，即大约从6°开始振幅逐渐下降，在10°左右达到最低点，到16°又达到最大值，通过分析推测这种现象可能是由地壳内部的低速层引起的。

使用反射透射率法计算不同模型的理论波形对实际观测资料进行了解释。震源采用了哈佛大学提供的CMT解。通过多次反复的进行观测波形P波初动最大振幅和理论波形P波初动最大振幅对比尝试性的构建了多种地壳及上地幔平均速度结构模型。通过筛选，最终选择较合理的速度结构模型(图1)。该模型中地壳厚度为60 km，其中在30 km深处存在一个低速界面，厚度大约为15 km，层内速度梯度为0.05/s。以此速度结构模型为初始模型，用反射透射率法计算理论地震波形发现震中距大约在3°～14°之间，理论波形的P波初动最大振幅值的变化趋势形态与观测波形相似。通过研究分析震中距范围稍微有些偏差，可能是由地壳及上地幔的横向各向异性和不均匀性造成的。该结果也和丁志峰等（1999）在青藏高原东部及其边缘地区的地壳上地幔三维速度结构中的研究结果是一致的。李永华等（2006）研究了壳内泊松比之后认为，壳内低速层的成因不是岩石熔融造成的，而是其他地球物理化学因素所致。

图1　最终确定的地壳速度结构模型